Dynamic Soil-Structure Interaction Analysis of High-Speed Railway Bridges
Efficient modeling techniques and Experimental testing
Tid: Fr 2021-06-04 kl 13.00
Ämnesområde: Byggvetenskap, Bro- och stålbyggnad
Respondent: Abbas Zangeneh Kamali , Bro- och stålbyggnad, ELU Konsult AB, Bro- och stålbyggnad, Structural Engineering and Bridges
Opponent: Professor Pedro Galvín, University of Seville
Handledare: Adjungerad Professor Costin Pacoste, Bro- och stålbyggnad, ELU Konsult AB; Professor Raid Karoumi, Bro- och stålbyggnad; Dr. Andreas Andersson, Bro- och stålbyggnad, Trafikverket
Abstract
Avhandlingen omfattar en översikt över den dynamiska responsen av järnvägsbroar med beaktande av jord-bro interaktion. Studien syftar till att identifiera jordens effekter på den globala styvheten och dämpningen hos systemet. Från en praktisk synvinkel kan detta resultera i förbättrade antaganden och mer tillförlitliga och effektiva numeriska modeller för praktiska ändamål. För balkbroar på viskoelastiska stöd har en enkel analytisk modell för beräkning av den vertikala böjmodens dynamiska egenskaper tagits fram. Modellen har använts för att studera effekten av fundamentets dynamiska styvhet från den första egenfrekvensen och dämpningen hos järnvägsbroar. Det visade sig att variationen i jordprofil kan leda till väsentliga skillnader i systemets dynamiska respons. Detta beror på förhållandet mellan brons böjstyvhet och fundamentets dynamiska styvhet samt förhållandet mellan jordens resonansfrekvens och brons grundfrekvens. En approximativ formel för att uppskatta maximal acceleration hos balkbroar vid passage av höghastighetståg har föreslagits.Effekten av omgivande markförhållandena på den dynamiska responsen hos plattrambroar studerades också, både numeriskt och experimentellt. För detta ändamål har olika numeriska modeller utvecklats. I avhandlingen föreslogs också en förenklad FE modell för den omgivande jorden för att uppnå en mindre komplex modell som är lämplig för praktisk dimensionering. Vidare har kontrollerade vibrationstester utförts på sex enkelspåriga plattrambroar för att bestämma systemets modala egenskaper och kalibrera de numeriska modellerna. Både experimentella och numeriska resultat har identifierat den omgivande jordens betydande bidrag på den globala dämpningen, i synnerhet för korta plattrambroar, medan effekten minskar när förhållandet mellan spårplattans styvhet och landfästet/jordens styvhet minskar.