National Transport Library Research Database

Effektiva metoder för dynamisk kontroll av befintliga broars känslighet för höghastighetståg (Efficient assessment methods of the dynamic response of existing railway bridges to high-speed trains)

  • Karoumi, Raid
  • Kungliga tekniska högskolan, Universitet eller högskola, 202100-3054
Sponsors, duration, budget: Banverket ; 2010-01-01 -- 2013-12-30 ; 3080000 kronorRegistration number:
  • Banverket F 0911524/AL50
Subject(s): Abstract: I Sverige pågår arbeten med att uppgradera det svenska bansystemets kapacitet till högre tåghastigheter och högre axellaster för bl.a. effektivare utnyttjande av redan gjorda investeringar i infrastrukturen. Uppgradering till högre tåghastigheter medför att hundratals broar måste kontrolleras för dynamiska effekter och att förmodligen många broars bärförmåga kommer att behöva ökas. Vid uppgradering av befintliga broar till högre tåghastigheter krävs, förutom statiska analyser, även dynamiska analyser som ska visa att de dynamiska effekterna av uppgraderingen kan mötas av befintlig kapacitet. Den dynamiska samverkan mellan tåg-spår-bro-undergrund har visat sig ha betydande inverkan på resultaten. Problemet är mycket komplext och därmed tidskrävande och svårt för en brokonstruktör att bemästra och därmed att utföra med tillräcklig noggrannhet. Det saknas idag kunskap om hur interaktionsproblemet ska modelleras korrekt och med tillräcklig noggrannhet för olika brotyper, olika spännvidder, ballasterade spår resp. ballastfria spår, mm. I projektet kommer ingående analyser av järnvägsbroars dynamiska respons att genomföras för höga tåghastigheter. Resultaten kommer att användas för att ta fram praktiska hjälpmedel såsom diagram och datorprogram som ska användas för snabba dynamiska kontroller som kan indikera om t.ex. vibrationer (ballastaccelerationer) för bron ifråga kan vara ett potentiellt problem. Dessa hjälpmedel kommer att kalibreras genom jämförelser med mätningar utförda på järnvägsbroar. Inom projektet kommer också de probabilistiska metoder som idag används för förfinade broanalyser att utvecklas och anpassas för att även kunna tillämpas för dynamiska kontroller. Bl.a. kommer statistiska fördelningar som beskriver den dynamiska förstoringsfaktorn att tas fram för detta ändamål. Projektet kommer således att resultera i enkla verktyg som ger Banverket och/eller en brokonstruktör möjlighet att kunna snabbt, för en sträcka som ska uppgraderas till högre hastigheter, välja ut eventuella ”problembroar” med avseende på t.ex. ballastaccelerationer. Dessa broar kan därefter analyseras på ett mer förfinat sätt genom att tillämpa de probabilistiska metoder som projektet kommer att ta fram.Abstract: In order to meet the demands of modern railway traffic it is imperative that the existing railway infrastructure is upgraded with a view to significantly increased train speeds and axle loads. For an efficient upgrading process however, the capacity of the existing infrastructure to meet these new demands must be realistically assessed. In its turn this assessment implies the control of the dynamical effects generated by high speed trains and will probably require an increase in stiffness and bearing capacity for several existing bridges. A reliable analysis of the dynamical effects generated by the passage of high speed trains on an existing bridge requires a computational model able to account for all relevant factors that influence the dynamic response of the bridge. One particularly interesting aspect in this context refers to the complex interaction between train, track, bridge and soil. Such an investigation is not only complex but also time consuming and most often is very difficult to perform even for more experienced bridge designers. As a matter of fact it can be stated that at present there is not enough information about how the various aspects of this interaction problem can be modeled with enough accuracy for different types of bridges. Within the framework of this project emphasis will be placed on advanced analyses of the dynamical response of railway bridges subjected to the passage of high speed trains. These analyses will take into account all relevant interactions previously mentioned. The results will be used in order to define practical, design oriented tools such as diagrams and simple analysis programs that can be further used for the preliminary control of the dynamical effects on a bridge with the aim of identifying potential problems. The mentioned tools will be calibrated not only by means of advanced numerical models but also through comparisons with experimental data and structural identification techniques. Several probabilistic methods, currently used today for the assessment of existing bridges will also be used within the project. These methods will be further developed and adapted to the control of dynamical aspects. In this context, special emphasis will be given to developing statistical distributions relevant for the dynamic amplification factors. One of the main results of this project will be the development of simplified and efficient analysis tools that will allow the decision makers (railway administration for instance) to quickly analyze a large number of bridges and identify the ones that are likely to exhibit unacceptable acceleration levels if subjected to high speed train passages. The bridges in this latter category can then be subjected to more refined analyses partly based on the probabilistic methods that will be developed within the project.
Item type: