Bridge Overhang Slabs with Edge Beams
LCCA and Structural Analysis for the Development of New Concepts
Tid: Fr 2020-12-18 kl 12.00
Ämnesområde: Byggvetenskap, Bro- och stålbyggnad
Respondent: José Javier Veganzones Muñoz , Bro- och stålbyggnad
Opponent: Professor Rui Vaz Rodrigues, Department of Civil Engineering and Architecture (DECivil), Technical University of Lisbon
Handledare: Docent Costin Pacoste, Bro- och stålbyggnad; Professor Raid Karoumi, Bro- och stålbyggnad, Järnvägsgruppen, JVG, Byggkonstruktion; Dr Lars Pettersson, Bro- och stålbyggnad
Abstract
Skadade kantbalkar kan orsaka höga drift- och underhållskostnader som resulterar i trafikstörningar. Trafikverket startade ett projekt med målet att hitta kantbalkslösningar som kan anses samhällsoptimala. Ett förslag var en lösning utan kantbalk. Dock bidrar kantbalken till att fördela koncentrerade laster och avlägsnandet av en sådan kan leda till reducerad robusthet, särskilt för broar med konsolplattor. Storleken på denna påverkan kan bero på konsolplattans bredd. Bredden påverkar dessutom lastkapaciteten hos konstruktionen. Dessa aspekter är viktiga för utförandet av experimentella försök i syfte att studera tvärkraftskapacitet hos brobaneplattor.
Syftet med denna avhandling är dels att utveckla de kantbalksutformningar som kan bli bättre för samhället i form av lägre kostnader och som kan uppfylla de funktionella och strukturella kraven, dels att undersöka det strukturella beteendet hos konsolplattor med kantbalkar. En livscykelkostnadsanalys genomfördes för att identifiera förslag som skulle kunna kvalificera sig för mer detaljerade studier, inklusive användning av rostfritt stål. Inverkan av kantbalken och konsolplattans bredd på det strukturella beteendet undersöktes genom icke-linjära finita elementmodeller som validerades mot laboratorieförsök från litteraturen. Rekommendationer på minimala bredder som säkerställer full lastkapacitet samt en bedömning av de nuvarande beräkningsmetoderna studerades också.
Resultaten ledde till implementering av nya kantbalksutformningar. Kantbalkens funktion är inte bara kvantitativt på grund av att det utgör ett lastbärande element utan också kvalitativt eftersom den påverkar typen av brott. En ökad lastkapacitet med bredden dokumenterades tills en viss gräns uppnåddes. Denna effekt var kopplad till en ökad tvärkapacitet och spridning av tvärkrafter med en slutlig omfördelning av krafterna. Rekommendationer för minimala bredder för utformning av experimentella tester presenteras, även med hänsyn till en brobaneplatta med en kantbalk. Fördelningsbredder är praktiska för en preliminär dimensionering men kan leda till opålitliga resultat. Avhandlingen presenterar också modifierade formler för kontrollsektioner som även beaktar kantbalken.