session 40 christoffer johansson
TRANSCRIPT
Hållbara brotyper för framtidens höghastighetstågChristoffer JohanssonAvdelningen för bro- och stålbyggnad
2Division of Structural Engineering and Bridges
Agenda
• Normkrav
• Analytisk lösning
• Befintliga broar
• Parametrisk studie
3Division of Structural Engineering and Bridges
NormkravSS-EN1990:A1
Kontroller:
• Acceleration
• Vridning
• Nedböjning
• Vinkeländring
AvgörandeBallasterade spår: a ≤ 3.5 m/s2
Ballastfria spår: a ≤ 5 m/s2
• HSLM A1-A10 (10 simuleringar)
• 100-300km/h (40 simuleringar)
Krav:
Lastmodell:
4Division of Structural Engineering and Bridges
Analytisk lösning för accelerationer
Tillvägagångssätt:
• Rörelseekvationen kan skrivas som en linjär kombination av egenmoder med
hjälp av expansion teoremet
• Egenfrekvenser och modformen beräknas med balkens karakteristiska funktion
• Tidsresponsen löses i frekvensdomänen med en Laplace transformation
(Jonsered Säveån)
5Division of Structural Engineering and Bridges
Verifikation (HSLM A1, 250km/h)
2uncracked 157.4GNmEI
2cracked 94.5GNmEI
35370kg/mm
1%
5GN/mk
6Division of Structural Engineering and Bridges
M [ton/m] hos befintliga broar
• 24 Slak- och spännarmerade betongbroar
• 36 Stål- och samverkansbroar
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 550
5
10
15
20
25
30
35
L [m]
M [t
on/m
]
n0,max
n0,min
Stål- och samverkansbroar Verkliga broarRegressionslinje95% prediktionsintervall
(Höga)
(Braken)
7Division of Structural Engineering and Bridges
n0 [Hz] hos befintliga broar
5 10 20 30 40 50 601.5
2
3
4
5
6
8
10
15
20
25
30
L [m]
n 0 [H
z]
n0,max
n0,min
Stål- och samverkansbroar
Verkliga broarRegressionslinje95% prediktionsintervall
8Division of Structural Engineering and Bridges
Parametrisk studie
Brotyp L n0 fack
• Slakarmerade betongbroar• Spännarmerade betongbroar• Stål- och samverkansbroar
8-60 m (17)
1.5 – 30 Hz (22)
1-3(3)
3366
9Division of Structural Engineering and Bridges
Stål- och samverkansbroar
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 35 40 45 50 60
2
3
4
5
6
8
10
15
20
25
30
n0,max
n0,min
10
10
1
20
5
25
15
1
30
40
20
5
5015
60
25
10
30
5
40
L [m]
20
5
Mmax
(Enligt Kapitel 4.1.1)
50
25
Mmin
(Enligt Kapitel 4.1.1)
15
60
30
510
4015
20
Stål- och samverkansbroar (1 fack)
n 0 [H
z]
10Division of Structural Engineering and Bridges
Slakarmerade betongbroar
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 35 40 45 50 60
2
3
4
5
6
8
10
15
20
25
30
n0,max
n0,min
1
5
10
15
155
1
10
1
2015
60504030
5
25
L [m]
10
Mmin
(Enligt Kapitel 4.1.1)
20
Mmax
(Enligt Kapitel 4.1.1)
5
10
60
2550
3040
15
Slakarmerade betongbroar (1 fack)
20
n 0 [H
z]
11Division of Structural Engineering and Bridges
Avslutade projekt
(2010, www.byv.kth.se) (2011, www.byv.kth.se)
Höghastighetsprojekt – Del 1 • Sammanfatta befintlig kunskap• Identifiera lämpliga brotyper
avseende höghastighetsbanor
Höghastighetsprojekt - Bro• Inventering av järnvägsbroar för
ökad hastighet på befintliga banor
12Division of Structural Engineering and Bridges
Slutsatser
Följande broar har problem att klara accelerationskravet:
• Stål- och samverkansbroar
• Korta broar
• Broar med ändskärm
• Broar med mjuk grundläggning
13Division of Structural Engineering and Bridges
Mer forskning behövs!!
Frågor?