Langtidsdeformasjoner av fritt frambygg‐bruer

Abstract

Denne masteroppgavens hovedhensikt er en realistisk modellering av Austevollsbrua i elementmetodeprogrammetDiana. Austevollsbrua er en fritt frambygg-bru som ligger i Austevoll kommunei Hordaland. Den totale lengden på brua er 460m over tre spenn og hovedspennet er233m. For en fritt frambygg-bru blir brubjelken bygd utover symmetrisk som fire utkragere frato hovedpilarer. Ved hjelp av en støpevogn støpes seksjoner på ca 5m, der hver støpeetappetar ca en uke. En fritt frembygg-bru baserer seg på at selve brua kan bære seg selv helt ellerdelvis under bygging. Det vil si at brubjelken må tåle de momentpåkjenningene den blir utsattfor i hvert enkelt utbyggingstrinn. Det kreves dermed ikke store understøttelser, noe som eret av fortrinnene til denne typen bruer.

Avvik mellom målte og beregnede deformasjoner i fritt frambygg-bruer har ført til Statens VegvesensFoU-rapport; Austevollsbrua, Sammenlignende analyse. Analysen i Diana blir dermedet supplement til sammenligningen av elementmetodeprogram som er gjort i denne rapporten.For analysen av Austevollsbrua i Diana er det valgt en todimensjonal elementmentmodellbestående av trenodede bjelkeelementer. Oppdelingen av modellen er hovedsakelig gjort slikat hvert element tilsvarer et utbyggingssegment av brubjelken. Tverrsnittet for brubjelken ogsenkekassa er gjort om fra et kassetverrsnitt til et I-tverrsnitt for input i Diana, mens søylenebeholder sitt rektangulære tverrsnitt. Senkekassene er valgt fast innspent i bunn, mens forbrubjelken ved landkar er det valgt glidelager. Hjelpesøyle er innført i byggeperioden for åtilnærme byggehistorikken best mulig.

Forspenningen i spennarmeringen er valgt seksjonsvis for hver enkelt stang. Spennarmeringblir spent opp for hvert enkelt utbyggingstrinn og spenningen i denne armeringen avhenger avoppspenningskraft, tidsavhengige tap som relaksasjon og umiddelbare tap som friksjonstap.Spenningen varierer dermed både med lengde fra forankringen og med tiden. Spennarmeringener gitt heft i fasen etter at den er spent opp.

Det er sett på teori som ligger til grunn for beregning av tidsavhengig materialoppførsel. Fasthetog elastisitet forklares ut ifra fasthets- og elastistisitetsutviklingsmodeller, mens langtidsdeformasjonertilnærmes med kryp- og svinnmodeller. Usikkerhet i kryp- og svinnmodeller somblir brukt i en analyse er en vikig årsak til usikkerhet i beregning av langtidsdeformasjoner.I analysen i Diana er CEB- FiP Model Code 1990 (MC90) brukt og denne blir derfor sammenlignetmed Eurokode 2 (Ek2). Elastisitetsmodulen etter MC90 utvikles noe saktere ennbeskrevet i Ek2. MC90 gir noe større nedbøyninger som en følge av kryp, mens Ek2 gir størresvinntøyning for høye fasthetsklasser og etter kort tid .

Analysedelen ble delt inn i to, en hovedmodell, og en sammenligningsmodell. For hovedmodellener geometri og materialer tilnærmet den virkelige brua så likt som mulig, med senkekasse,armering og anbefalte materialparametre fra Statens Vegvesen. Analysenresultatene viste atnedbøyningene øker med tiden på grunn av langtidseffekter som kryp og svinn i betongen. Vedbruåpning er søyleskivene prosjektert til å være presset ut mot landkar. Med tiden skjer det en omlagring av momentet i søylene på grunn av i hovedsak kryp og svinn. Det skjer også enomlagring av aksialkraft ved at mer kraft blir overført fra søylen nærmest landkar til søylennærmest midtsnitt. Størrelsen på mometomlagring og utvikling av nedbøyninger over tid erdominerende i starten og avtar etterhvert.

Sammenligningsmodellen ble tilnærmet modellene fra Darc, Koboss og Nova Frame som tidligerehar vært brukt i analyse av Austevollsbrua. Dianas sammenligningsmodell er derfor utenslakkarmering og uten senkekasse. For sammenligningsmodellen er det også testet ut effektenav å neglisjere slakkarmering og fundament. Neglisjering av slakkarmering ga ca 15% størremaksimal nedbøyning av brubjelken 100 år etter bruåpning. Neglisjering av fundament førtetil at søyletoppen fikk en mindre horisontaldeformasjon ut mot landkar ved bruåpning og etstørre moment i søylene 100 år etter bruåpning. Diana gir nedbøyningsresultater av brubjelkensom er tilnærmet identiske med Koboss og Darc sine resultater ved bruåpning. Etter 100 år erderimot nedbøyningene beregnet i Diana mindre enn hos Darc, men fortsatt like som i Koboss.Langtidsdeformasjon av brubjelken i horisontalretning er litt mindre for Diana i forhold tilde andre analyseprogrammene. For moment og aksialkraft i søyleskivene er det endel avvikmellom programmene.