Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Dynamisk analys och utmattningskontroll med hjälp av fältmätningar och FEM: Fallstudie över SL:s Bro norr om Söderströmsbron
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Structural Design and Bridges.
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Structural Design and Bridges.
2010 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Dynamic analysis and fatigue assessment using field measurements and FEM : A case study of the SL bridge north of the Söderström bridge (English)
Abstract [sv]

Följande examensarbete omfattar en fallstudie av Bro norr om Söderströmsbron, en tunnelbanebro i stål med fyra spår. Den byggdes 1956 som en del av förbindelsen mellan station Gamla stan och station Slussen i Stockholm. I fallstudien, som är ett samarbete mellan KTH och SL, ingår att bedöma brons dynamiska egenskaper, tillstånd avseende utmattning samt att skapa en finita elementmodell av bron. Vidare begränsas fallstudien till brokonstruktionen för det spår som går närmast slussen mellan Mälaren och Saltsjön, och som i dagsläget utgör gröna tunnelbanelinjen mot Farsta strand, Hagsätra och Skarpnäck.

Under 2005 trafikerades det aktuella spåret under högtrafik av 30 tåg i timmen och under lågtrafik av 15 tåg i timmen. När tåg passerar visar bron stora förskjutningar och glapp mellan sliprar och underliggande stålkonstruktion. Dessa förskjutningar skapar spänningar i stålet och avgörande för brons tillstånd avseende utmattning är antalet skadliga spänningsvidder vid kritiska snitt som inträffat sedan brons färdig­ställande.

Dagens spänningsvidder mäts med hjälp av töjningsgivare placerade i fältmitt. Mätningen har utförts av KTH, avdelningen för Brobyggnad i samband med examens­arbetet. Av intresse är utmattningsrisk för svetsad anslutning mellan lång- och tvär­balkar. Utmattningsrisken beräknas dels med typiserade spänningskollektiv enligt BSK 07, dels med verkliga spänningskollektiv enligt Palmgren-Miners delskade­hypotes. Enligt båda metoderna konstateras utmattningshållfastheten vara uttömd, med reservation för förbandsklasser och partialkoefficienter. Kollektivparametern κ enligt BSK 07, vilken vid dimensionering beaktar spänningskollektivets form, uppskattas vara närmare 2/3 än SL:s nuvarande värde 5/6.

Ur responsen från givarna konstateras att den dynamiska förstoringsfaktorn vid 60 km/h varierar mellan 0.63 och 1.43, vilket visar att brons respons har ett stort dynamiskt innehåll.

En finita elementmodell skapas i Abaqus med hjälp av Matlab, med syftet att komplettera resultat från mätningar. I modellen studeras töjning, vertikal förskjutning och acceleration, dynamisk förstoringsfaktor och egenmoder. Den statiska responsen för modell och bro konstateras vara snarlik.

Abstract [en]

This thesis includes a case study of the Bro norr om Söderströmsbron, a steel subway bridge with four rail tracks. The bridge was built in 1956 as a part of the connection between the two subway stations Gamla stan and Slussen in Stockholm. The case study, which is a collaboration between KTH and SL, includes an evaluation of the dynamic properties of the bridge, in which condition it is regarding fatigue and the creation of a finite element model of the bridge. The case study is limited to the construction carrying the rail track closest to the lock between Mälaren and Saltsjön, and now represents the green subway line towards Farsta strand, Hagsätra and Skarpnäck.

In 2005, the train frequency during rush hour was 30 trains per hour and during low traffic 15 trains per hour. When a train crosses, the bridge shows large displacements and gaps between the sleepers and the underlying steel structure. The displacements cause stresses in the steel and crucial to the bridge fatigue state is the number of damaging stress ranges that have occurred since the opening of the bridge.

The current stress variations are measured using strain gauges positioned in the mid-span. Measurements were carried out by KTH, division of Structural Design & Bridges, during this thesis. Of key interest is a welded edge between the main- and crossbeams. The risk of fatigue is calculated using standardised stress ranges according to BSK 07 and Palmgren-Miners cumulative damage theory. According to both methods, the fatigue life of the bridge is exceeded, with reservations to the detail category and partial coefficients. The stress collective parameter κ according to BSK 07, which in design accounts for the distribution of the stress collective, is estimated closer to 2/3 than SL’s present value of 5/6.

According to the strain gauges, the dynamic amplification factor at 60 km/h varies between 0.63 and 1.43, indicating that the bridge’s response has a large dynamic content.

A finite element model is created in Abaqus using Matlab, with the purpose of complementing results from the measurements. In the model, the strain, vertical displacements and acceleration, dynamic amplification and natural modes are studied. The static response of the model and bridge were found to be similar.

Place, publisher, year, edition, pages
2010. , 150 p.
Series
TRITA-BKN. Examensarbete, ISSN 1103-4297 ; 298
Keyword [en]
subway rail bridge, dynamics, fatigue, cumulative damage, field measurements, modal analysis, finite element methods
Keyword [sv]
tunnelbanebro, dynamik, utmattning, delskadeanalys, fältmätningar, modalanalys, finita element metoder
National Category
Building Technologies Civil Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-12228ISRN: KTH/BKN/EX-298-SEOAI: oai:DiVA.org:kth-12228DiVA: diva2:306460
Presentation
2010-03-16, Högdalen, Lindhagensgatan 100, Stockholm, 13:00 (Swedish)
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Note
QC 20100707Available from: 2010-07-07 Created: 2010-03-29 Last updated: 2010-07-07Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(14284 kB)510 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 14284 kBChecksum SHA-512
ed0f8c3bfe1484d8c42b0d4a9007c520eb109d70b64655dd10135c58bd1858a3545d4fbaa885231a3ad0721e301060c2ca3566e69d5570544de566adfbdc9cf2
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Structural Design and Bridges
Building TechnologiesCivil Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 510 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 708 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf