Click here to load reader

Kontroll av dynamiska effekter av passerande tåg på ...kth.diva- 431862/FULLTEXT01.pdf · PDF fileHSLM train A10, according to UIC Code 776-2R Axle load (ton) Axle position (m)

  • View
    214

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Kontroll av dynamiska effekter av passerande tåg på ...kth.diva-...

  • TRITA-BKN Rapport 97 Brobyggnad 2006 ISSN 1103-4289

    Brobyggnad KTH Byggvetenskap

    KTH, SE 100 44 Stockholm www.byv.kth.se

    Kontroll av dynamiska effekter av passerande tg p Botniabanans broar

    Sammanfattning

    RAID KAROUMI & JOHAN WIBERG

    20 40 60 80 100 120 140 160-6

    -4

    -2

    0

    2

    4

    6

    Acc

    eler

    atio

    n (m

    /s2)

    Nodnummer

    Max / Min acceleration fr varje nod

    max accelerationmin acceleration

    20 40 60 80 100 120 140 160-15

    -10

    -5

    0

    5

    10

    15

    Ned

    bjn

    ing

    (mm

    )

    Nodnummer

    Max / Min nedbjning fr varje nod

    max dynamisk nedbjningmax statisk nedbjningmin dynamisk nedbjningmin statisk nedbjning

  • Kontroll av dynamiska effekter av passerande tg p Botniabanans broar

    Sammanfattning

    RAID KAROUMI & JOHAN WIBERG

  • Copyright Institutionen fr Byggvetenskap

    KTH Stockholm Oktober 2006

  • i

    Sammanfattning Botniabanan lngs Norrlandskusten omfattar 140 broar. Eftersom Botniabanan r dimensionerad fr tg upp till 250 km/h stlls hga krav p dessa broar. Kraven avser frst och frmst de dynamiska lasteffekterna, ssom vertikala accelerationer hos brobanan, uppkomna av tgpassage vid hga hastigheter.

    Avdelning fr Brobyggnad vid KTH har drfr ftt i uppdrag att utfra frenklade dynamiska kontrollberkningar p 12 st av Botniabanans broar som bedmdes vara intressanta att underska. Studien omfattar endast dynamiska effekter av vertikala svngningar, dvs. hnsyn tas inte till sidoeffekter eller bromseffekter.

    Denna rapport beskriver de anvnda berkningsmodellerna samt presenterar resultat s som maximala accelerationer av brobanan samt statiska och dynamiska moment och ned-bjningar. Dynamiska simuleringar har genomfrts fr tg med hastigheter upp till 1,2250 = 300 km/h och resultaten har jmfrts med rekommendationer enligt ERRI D214 och krav enligt BV Bro bilaga BV 2-2 Dimensionering av broar fr hastigheter ver 200 km/h. I de fall resultat frn statiska berkningar med Tglast BV2000 har varit tillgngliga, har dessa anvnts som jmfrelse fr att kontrollera om Tglast BV2000 trots allt r dimensionerande.

    ver lag r BV Bro (Tglast BV2000) dimensionerande betrffande nedbjning, moment och tvrkraft. Flera broar fr dock accelerationer som verstiger normens grnsvrde p 3.5 m/s2.

    Det rekommenderas att de broar som visat p hga accelerationer vid de dynamiska simuleringarna ska fljas upp med accelerationsmtningar efter frdigstllandet.

  • ii

  • iii

    Innehllsfrteckning

    1 Introduktion ................................................................................................................... 1 2 Mlsttning .................................................................................................................... 2 3 Organisation .................................................................................................................. 2 4 Val av broar och tg fr dynamisk kontroll................................................................... 2

    4.1 Val av broar ........................................................................................................... 2 4.2 Val av tg............................................................................................................... 3

    5 Tg- och bromodeller fr dynamisk kontroll ................................................................ 7 5.1 Kontrollniv 1........................................................................................................ 7 5.2 Kontrollniv 2........................................................................................................ 8 5.3 Kontrollniv 3........................................................................................................ 8 5.4 Utnyttjade dimensioneringsdokument................................................................... 8 5.5 Begrnsningar........................................................................................................ 8

    6 Resultat ....................................................................................................................... 9 7 Slutsatser och rekommendationer................................................................................ 13

    7.1 Allmnt ................................................................................................................ 13 7.2 Forskning och mtning ........................................................................................ 13

    Appendix A ngermanlven............................................................................................ 15 Appendix B Strannyland.................................................................................................. 29 Appendix C Banafjlsn .................................................................................................. 39 Appendix D.1 Lgdelv Berkning 1 .............................................................................. 63 Appendix D.2 Lgdelv Berkning 2 .............................................................................. 79 Appendix E Sunnansj .................................................................................................... 83 Appendix F Drmme..................................................................................................... 103 Appendix G Lill Mosjvgen......................................................................................... 121 Appendix H Brustjrnsbcken ....................................................................................... 143 Appendix I.1 ngern Berkning 1.............................................................................. 161 Appendix I.2 ngern Berkning 2.............................................................................. 175 Appendix I.3 ngern Berkning 3.............................................................................. 183 Appendix J.1 Len Berkning 1 ................................................................................... 195 Appendix J.2 Len Berkning 2 ................................................................................... 213

  • iv

    Appendix K.1 re lv Berkning 1 ............................................................................... 221 Appendix K.2 re lv Berkning 2 ............................................................................... 243 Appendix L.1 Ledun Berkning 1 ............................................................................... 261 Appendix L.2 Ledun Berkning 2 ............................................................................... 291

  • Introduktion

    1

    1 Introduktion

    Botniabanan lngs Norrlandskusten r det strsta svenska jrnvgsprojektet p 50 r. Projektet bestr av 190 km enkelsprig jrnvg frn ngermanlven norr om Kramfors flygplats, via rnskldsvik till Ume. Vid frdigstllande i oktober 2008 omfattar den nya jrnvgsstrckningen hela 140 broar och 25 km tunnel. Eftersom Botniabanan r dimensionerad fr tg upp till 250 km/h stlls hga krav p dessa broar. Kraven avser frst och frmst de dynamiska lasteffekterna, ssom accelerationer hos brobanan, uppkomna av tgpassage p broarna.

    Ett klassiskt problem fr brokonstruktren r sledes bestmning av den s.k. dynamiska lastfaktorn. Denna faktor talar om hur mycket strre t.ex. nedbjningarna i en viss punkt blir fr en last som rr sig med farten v ver en bro jmfrt med om samma last str statiskt placerad i en viss angiven position. I normer fr broar beskrivs den dynamiska effekten med en dynamisk lastfrstoringsfaktor med vilken all vertikal trafiklast i en traditionell statisk berkning skall multipliceras (i Banverkets BV Bro anvnds ordet dynamikkoefficient").

    Det som dock skiljer problemet med rrliga laster frn andra dynamiska problem r att hr varierar inte enbart lastens intensitet med tiden utan ocks lastens lge. Dessutom r det inte i frvg knt hur stor kontaktkraften r mellan bro och hjul eftersom denna kraft kan bero starkt p brons och tgets vertikala svngning. Nedan ges exempel p olika viktiga faktorer vilka pverkar den dynamiska lastfrstoringsfaktorn:

    Brons dmpning och dynamiska egenskaper. Tgets fart p bron. Tgets massa, fjdring och dmpning. Tgets utformning ssom axelavstnd och liknande. Frekomst av svngande

    massor i tget (t.ex. kopplingsarmar i gammaldags nglok och liknande). Ojmnheter och vertikalkurvor i jrnvgsbanan. Frekomst av dmpande och energiupptagande system mellan tget/spret och

    bron, t.ex. i form av genomgende ballast. Det r drfr ett komplicerat fenomen som skall studeras fr en dynamisk broanalys och det finns uppenbarligen mnga faktorer som r mycket svra att bestmma. I praktiken r man i stor omfattning hnvisad till mtningar. Dessa mtningar mste dock genomfras p den frdiga bron varfr man inte har s stor nytta av mtningarna i projekteringsstadiet. Att verfra information frn en bro till en annan kan dessutom medfra stora oskerheter. Vidare kan inte samma lastfrstoringsfaktor anvndas fr olika broelement utan denna kan ha ett vrde fr krafter hos brons huvudbrsystem och ett annat vrde fr olika delelement hos bron.

  • Botniabanan

    2

    2 Mlsttning

    Syftet med denna studie r att, med hjlp av enkla berkningsmodeller, utvrdera de dynamiska effekterna av passerande hghastighetstg p Botniabanans broar genom att:

    berkna dynamiska nedbjningar, berkna dynamiska lastfrstoringsfaktorer (DAF1) fr olika hastigheter, kontrollera brobanans accelerationsniver och om ballastinstabilitet freligger,

    samt

    jmfra med krav enligt BV Bro och rekommendationer enligt ERRI2.

    Arbetet genomfrs i tre steg, hr kallade kontrollniver. Kontrollniv 1 omfatta

Search related