Instrumentering av Bergsøysundbrua og Gjemnesundbrua

Abstract

Gjemnessundbrua og Bergsøysundbrua på Europavei E39 i Møre og Romsdal, skal instrumenteres for identifikasjon av strukturelle og dynamiske egenskaper. Denne rapporten omhandler dokumentasjon og beskrivelse av det utførte arbeidet ved monteringen av måleutstyret. Det er også gjort analyser av de ulike konstruksjonsdelene akselerometersensorer og anemometre er montert på. Til slutt er de initielle responssignalene fra systemet behandlet, der egenfrekvenser og dempningsegenskaper til bruene blir estimert.Systemet som er montert på de to bruene består av både akselerometre og anemometre. Gjemnessundbrua instrumenteres med syv målenoder av to akselerometre per node, og Bergsøysundbrua instrumenteres med fire noder av to akselerometre. I tillegg monteres det opp ett anemometer per bru nær midten av bruspennet.Mulige forstyrrelser i vindmålinger og måling av uinteressante akselerasjoner er kartlagt for å ha en bred informasjonsbase å basere måleresultatene på. Dette innebærer mulige måleforstyrrelser av vindhastigheter blant annet grunnet lokale vibrasjoner fra konstruksjonsdelene anemometeret er montert i, og kartlegging av de lokale egenfrekvensene til konstruksjonsdelene akselerometrene er montert på. For å kunne kartlegge disse forstyrrelsene er det gjennomført ulike analyser og forsøk. Anemometrene monteres med en utkragende brakett fra hengestengene på Gjemnessundbrua, og fra lysmaster på Bergsøysundbrua. Disse brakettene er analysert for å identifisere egenfrekvenser, dempningsegenskaper og respons fra vindlaster. Brakettene hadde i utgangspunktet en svært lav dempningsgrad, og dette har blitt adressert i denne oppgaven. Det er innført dempningstiltak ved å benytte gummimaterialer ved taktiske steder i konstruksjonen slik at dempningen økes. Det er gjort vibrasjonsforsøk for ulike gummimengder for å se hvilken effekt en øket mengde av det viskoelastiske materialet vil ha på konstruksjonens dempningsegenskaper. Akselerometrene på Gjemnessundbrua er montert på tverrskott inne i brukassen i hovedspennet. For å kunne gjenkjenne responsen som skyldes lokale vibrasjoner er det gjort FEM-analyser av disse skottene. Det er også gjennomført vibrasjonstester av tverrskottene for å verifisere disse analysene. Akselerometrene på Bergsøysundbrua er montert på undergurtene av fagverket. Det er også gjort analyser av disse fagverksstavene for å estimere egenfrekvensene som skyldes lokal vibrasjon av disse konstruksjonsdelene.Vindmålingsforstyrrelsene som kan forventes grunnet lokal strukturell vibrasjon ligger noe høyere enn presisjonen til anemometeret, og ved ekstreme vindforhold vil det kunne forventes vesentlige forstyrrelser. Dette er et større problem der anemometrene monteres i lysmaster på Bergsøysundbrua enn for hengestengene på Gjemnessundbrua. Når det gjelder egenfrekvensene til lokal vibrasjon av konstruksjonsdelene akselerometrene monteres på, ligger disse betraktelig høyere enn de interessante egenfrekvensene for global vibrasjon av bruene. Frekvensdelen av responssignalene der disse frekvensene vil blande seg inn i de globale egenfrekvensene til bruene kan dermed lett filtreres ut ved signalbehandlinger.De første responssignalene fra systemet er analysert. Her benyttes peak picking-metoden for å trekke ut mulige egenfrekvenstopper av auto-spektraltettheter fra responssignalene. Disse spektraltetthetene estimeres ved bruk av både Welch metode og Burgs metode. Videre knyttes de målte egenfrekvensene opp imot frekvensene beregnet i tidligere FEM-analyser av bruene, og verifiseres ved å kreve en høy koherens og fasevinkler nær 0 eller 180 grader mellom to ulike signaler. Basert på disse analysene viser det seg at de målte egenfrekvensene stemmer relativt godt med de tidligere beregnede frekvensene. Dette er spesielt tilfellet for Gjemnessundbrua, men også egenfrekvensene til Bergsøysundbrua ligger relativt nærme de modellerte frekvensene.