Back to search

OFFPHD-Offentlig sektor-ph.d.

Utmattingskapasiteten til lange hengebruer med brukasse enten i stål eller aluminium

Alternative title: Fatigue capacity of suspensions bridges with an orthotropic deck in steel or aluminium

Awarded: NOK 1.8 mill.

Project Number:

311895

Project Period:

2020 - 2024

Funding received from:

The occurrence of local fatigue damages is a known issue that can lead to loss of operability or failure of a bridge construction. Consequently, it is of paramount importance to ensure that the methods for fatigue assessment given in existing standards are suitable for extreme fjord crossings. The methods presented in standards do not account for the load sequence effects. Recent research has shown that this simplification can lead to a non-conservative estimation of the fatigue life of steel and aluminium bridge decks. The fatigue life of the most critical details along the girder of a suspension bridge should be estimated on the basis of the stress history rather than the summation of damages caused by each load case considered separately. The research project intends to evaluate the fatigue life of long and slender suspension bridges under the combined action of traffic and wind and hence develop a reliable methodology. The scope of the project will be limited to bridges with orthotropic deck in steel or aluminium. The research project will be divided into three steps: ? Establish a numerical Structural and Health Monitoring System (SHMS) for an existing suspension bridge. Wind and traffic loads will be simulated in time domain. Their combined effect is evaluated by measuring the structural response (vibrations, stresses) at locations that have identified as critical. It will then be possible to evaluate existing methods and propose alternative procedures if the need arises. ? In collaboration with the team in charge of designing a suspension bridge with an aluminium girder over Langenuen, the most critical details will be identified. Their fatigue strength will be determined both experimentally and theoretically. ? The conclusions and findings collected through the first two steps of the project will be combined in order to evaluate the fatigue resistance of a suspension bridge with an aluminium girder over Langenuen.

-

Forekomsten av lokale utmattingsskader i stålbruer er en kjent problemstilling som har ført i visse tilfeller til konstruksjonssvikt. Derfor er det et stort behov å sørge for at eksisterende beregningsmetoder er tilpasset de lange slanke metall brukasser som kommer til å prosjekteres i Norge i fremtiden. Metodene for påvisning av kapasitet mot utmatting, som beskrevet i Eurokodene, baseres på antagelsen om at skadene, i den dimensjonerende levetid kan summeres lineært ifølge Miner regelen. Flere studier tyder på at Miner-regelen kan, i visse tilfeller, føre til ikke-konservative konklusjoner. Prosjektet vil være tredelt: • Utrede utmattingslevetiden av eksisterende hengebruer ved hjep av numeriske simuleringer som vil opptre som et Structural Health Monitoring System. Modellen skal være i stand å beregne effekten av dynamiske spenningshistorier forårsaket av den kombinert belastningen fra vind og trafikk. Vind og trafikk laster vil behandles som stokastiske variabler. Dette delprosjekt vil gjøre det mulig å vurdere gyldigheten til eksisterende beregningsmetoder og, etter behov, legge frem alternative prosedyrer. • I samarbeid med FoU-prosjektet som skal vurdere muligheten å bygge verdens første hengebru med en aluminiumskasse over Langenuen skal utmattingskapasiteten av kritiske detaljer av brukassen beregnes. Det kan gjøres gjennom en kombinasjon av bruddmekanikkmetoder og enkle eksperimenter. Hensikten vil være å vurdere om den lineære kumulative skadeberegning basert på Miner-regelen er i samsvar med resultatene fra eksperimentene. samt å utvikle utmattingskurver for de mest kritiske detaljene. • I lys av resultatene samlet gjennom de to første milepælene av prosjektet vil det være mulig å beregne utmattingslevetiden til hengebrua over Langenuen med en aluminiumskasse. Det vil hjelpe å oppdage mulige beregningsfeil, unøyaktigheter or dermed redusere kostnader og risiko knyttet til prosjeteringen av en banebrytende konstruksjon.

Funding scheme:

OFFPHD-Offentlig sektor-ph.d.

Funding Sources