Verifikasjon av den vindinduserte dynamiske responsen av Svinesundsbrua i tidsplanet ved hjelp av Monte Carlo simuleringer

Abstract

Denne avhandlingen omhandler den dynamiske responsen av Svinesundsbrua. Hovedformålet er å vurdere usikkerheten tilknyttet de eksisterende beregningsverktøyene som benyttes til å beregne vindindusert dynamisk respons ved å sammenligne med målte verdier. Det er plassert ett anemometer like ved buen som måler vindhastighetene. Jeg tar utgangspunkt i en bestemt tidsserie av vindhastigheter målt i en periode på ti minutter til å estimere ruhetsparametere og middelvindhastighetsprofilet. Jeg forenkler med å anta et homogent vindfelt og benytter derfor de samme ruhetsparameterne og middelvindhastighetsprofilet for hele brua. Siden terrenget ikke er homogent vil dette være en kilde til usikkerhet. Det viser seg at de simulerte tidsseriene beskriver turbulenskomponentene ved anemometeret på en tilfredsstillende måte med samsvarende auto-spektraltetthet. For kryss-spektraltettheten inngår det parametere som bestemmes ved hjelp av eksperimentelle forsøk og som det er tilknyttet store usikkerheter til. Usikkerheten baserer seg på i hvor stor grad vindhastighetene i vindfeltet korrelerer. Kraftkoeffisientene for bruas kjørebane er framstilt ved hjelp av en modell i en vindtunnel. For buen derimot må jeg benytte tilnærmede verdier, og verdiene av disse vil ha stor innflytelse på den endelige responsen. Kreftene blir påført en modell av brua laget i Abaqus ved hovedspennet som buen bærer over. Modellen inneholder forenklinger som gjør at egenfrekvensene er noe lavere enn de målte egenfrekvensene. Sammenligningen med den målte responsen må sees på i statistisk betydning. I den sammenheng benytter jeg verdier for gjennomsnittlig maksimalverdi og gjennomsnittlig standardavvik til akselerasjonene. Resultatene viser at de beregnede akselerasjonene ligger noe lavere enn de målte, bortsett fra på buen hvor de horisontale akselerasjonene er høyere enn målte. Samtidig beregnes det veldig liten vertikal akselerasjon ved bruas midtpunkt. For å vurdere usikkerheten i resultatene beskriver jeg hvor stor innflytelse de ulike parameterne har på responsen ved å benytte forskjellige verdier.