Till innehåll på sidan

Vibration mitigation of high-speed railway bridges

Application of damping devices in theory and practice

Tid: Fr 2021-02-12 kl 13.00

Plats: Videolänk https://kth-se.zoom.us/j/66519751493, Du som saknar dator /datorvana kontakta Raid Karoumi raidk@kth.se / Use the e-mail address if you need technical assistance., Stockholm (English), Stockholm (English)

Ämnesområde: Byggvetenskap, Bro- och stålbyggnad

Respondent: Sarah Tell , Bro- och stålbyggnad

Opponent: Professor José Maria Goicolea, Technical University of Madrid

Handledare: Professor Raid Karoumi, Bro- och stålbyggnad, Järnvägsgruppen, JVG, Byggkonstruktion; Dr Andreas Andersson, Bro- och stålbyggnad; Dr Ülker-Kaustell Mahir, Bro- och stålbyggnad

Abstract

Järnvägsbroars dynamiska respons är viktig att ta hänsyn till i konstruktionsstadiet, då den repetitiva belastningen vid tågöverfarter kan resultera i höga vibrationsnivåer i broöverbyggnaden. Ett flertal dimensioneringskrav har därför framarbetats för att säkerställa att broars dynamiska respons från passerande tåg inte resulterar i strukturell kollaps eller obehag för passagerare. Dessa krav uppdateras dock allteftersom att nya framsteg görs i den tekniska utvecklingen, vilket av ekonomiska skäl sällan tas i beaktan när en ny bro ska konstrueras.

Som en effekt av högre tåghastigheter och ökad passagerarkapacitet kan detta potentiellt sett medföra att ett flertal befintliga broar blir obrukbara i framtiden. I och med att en sammanlänkning mellan de europeiska tåglinjerna planeras kan detta bli särskilt problematiskt, då sannolikheten för att snabbare och längre tåg körs på befintliga svenska järnvägsbanor ökar drastiskt. Därmed ökar även behovet av innovativa konstruktionslösningar för nya broar och effektiva uppgraderingsmetoder för befintliga sträckor.

Syftet med föreliggande avhandling är att föreslå en vibrationsdämpningsmetod som är lämplig för både nybyggda och befintliga järnvägsbroar avsedda för trafik med höghastighetståg. Genom att installera dämpare mellan brons överbyggnad och dess landfästen antas brobanans dynamiska respons vid tågöverfarter minska. För att undersöka användbarheten och tillförlitligheten hos ett sådant system har teoretiska studier, numeriska simuleringar och experimentella tester utförts. Inledningsvis har detta studerats genom att härleda en analytisk lösning för att bevisa att metoden fungerar, följt av en statistisk analys av bro-dämparsystemet. Vidare har även realtidshybridsimuleringar, laboratorietester och fältförsök genomförts i syfte att validera den föreslagna vibrationsdämpningsmetoden.

Utifrån de teoretiska beräkningarna kan det tydligt säkerställas att dämparna minskar den dynamiska responsen hos järnvägsbroar, till och med under gällande normkrav. Även resultaten från de experimentalla testerna indikerar på att den ekvivalenta dämpkvoten ökar när dämpare installeras på broar. Däremot har verkliga mätningar visat att inverkan av dämparna på broars dynamiska respons inte fullt motsvarar de resultat som erhållits från numeriska undersökningar. Detta beror troligtvis på att dämparna inte gav tillräcklig dämpkraft vid låga amplituder, vilket bekräftades efter fältmätningarna genom ytterligare laboratorieförsök. Därmed krävs ytterligare studier för att validera vibrationsdämpningsmetoden, även om det har stor potential sett till resultaten från detta forskningsarbete.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-288893