VTI National Transport Research Database

Multi and interdisciplinary method to identify the true capacity of concrete bridges (TruBridges)

  • Sas, Gabriel
  • Luleå tekniska universitet, Universitet eller högskola, 202100-2841
Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2020-11-30 -- 2023-11-30 Registration number:
  • Trafikverket 2020/96965
Subject(s): Abstract: Att underhålla väg- och järnvägsbroar är mycket kostsamt: 2017 spenderades cirka 1250 miljoner kronor för detta ändamål i Sverige. Dessa kostnader förväntas öka på grund av att beståndet av broar åldras och växer i takt med att fler broar byggs. En paradigmskifte krävs därför för att öka hållbarheten genom att undvika att använda värdefulla resurser för förstärkning eller utbyte av broar om det inte behövs. För att möjliggöra denna förändring föreslår vi ett multidisciplinärt forskningsprogram för att hitta sätt att mer exakt förutsäga livslängden och kapaciteten för befintliga broar, och därigenom förbättra hållbarheten och minska underhållskostnaderna. Nuvarande konstruktions- och utvärderingsmetoder är baserade på enskilda komponenters säkerhetsanalys, där ett systems säkerhet bestäms av kapaciteten för den svagaste länken. Denna strategi försummar systemets reservkapacitet, dvs dess förmåga att omfördela laster när en enda konstruktionsdel når sin maximala lastkapacitet. Följaktligen är förutsägelser baserade på nuvarande normer och standarder oförenliga med empiriska och numeriska bedömningar av brokapacitet, vilket indikerar att det finns ”dold kapacitet” som ökar robustheten och bärförmågan men inte redovisas med nuvarande metoder. Projektet syftar därför till att utveckla en bättre metod för att utvärdera brokapacitet genom att kombinera tillförlitlighetsbaserade och probabilistiska bedömningar med FEM-beräkningar, modelltester och data från tillståndsbedömning. Det första steget i forskningen kommer att fokusera på att uppdatera kunskap, utföra fältmätningar av en befintlig bro, lägga grunden för tillförlitlighet och sannolikhetsanalys, utveckla den och testa den nedskalade modellen av bron. Flera av Trafikverkets broar, t.ex. Edbäcken, Kedkejokk, Juovajokk och Kallkällevägen övervakades / digitaliserades nyligen av LTU-gruppen. Eftersom dessa broar närmar sig sin teoretiska livslängd är de idealiska fall för detta projekt. Detta projekt avslutas med licentiatexamen. För att illustrera metodens potential presenteras dock hela projektet. Det andra steget kommer att behandlas i ett senare projekt (se tidslinjen nedan); Arbetet kommer att fokusera på att skapa en ram för att utvärdera riskerna för brott i brokonstruktioner med en probabilistisk ickelinjär finit elementmetod.Abstract: Maintaining road and railway bridges is very costly: in 2017, around 1250 mil SEK was spent for this purpose in Sweden. These costs are expected to increase because the stock of bridges is both aging and growing as more bridges are built. A paradigm shift is therefore needed to increase sustainability by avoiding expenditure of valuable resources on unnecessary bridge strengthening or replacement. To enable this shift, we propose a multi and inter-disciplinary research program to find ways of more accurately predicting the lifespan and capacity of existing bridges, thereby improving sustainability and reducing maintenance costs. Current structural design and assessment specifications are based on individual component safety analysis, in which a system’s safety is determined by the capacity of its weakest member. This approach neglects the system’s reserve capacity, i.e. its ability to redistribute loads when a single member reaches its maximum load-carrying capacity. Consequently, predictions based on current codes and standards are inconsistent with empirical and numerical assessments of bridge capacity, indicating that there is “hidden capacity” that increases robustness and resilience but is not accounted for by current methods. This project therefore seeks to develop a better method for assessing bridge capacity by combining reliability-based and probabilistic assessments with finite element modelling, scaled down model tests, and structural health monitoring data. The first stage of the research will focus on updating knowledge, conducting field measurements of an existing bridge, setting up the basis for reliability and probabilistic analysis, developing the scaled down model of the bridge and testing the scaled down model of the bridge. Several of Trafikverket’s bridges, e.g. Edbäcken, Kedkejokk, Juovajokk and Kallkällevägen, were recently monitored/digitized by the LTU group. As these bridges are approaching their design lifetime, they are ideal cases for this project. This project will end with licentiate degree. However, to illustrate the method’s potential, the entire project is presented. The second stage will be addressed in a later project (see timeline below); the work will focus on creating a framework for evaluating risks of bridges’ failure trough probabilistic non-linear finite element analysis.
Item type:

Powered by Koha