Härtill 9 uppsatser

Diss. (sammanfattning), 2018

The topic of this thesis is steel-concrete composite bridges and innovative ways of achieving composite action. The typical superstructure consists of three main components: the steel girders, the concrete deck slab and the shear connectors. The latter connects the steel and the concrete parts to each other, which enables a design where the parts are assumed to act as one structural member, the composite beam.
The research presented in this thesis is primarily focused on different construction- and strengthening-methods, developed to reduce the impact on the road users, mainly by reducing the time spent on the construction site and the need of traffic restrictions.
The prefabricated steel girders give composite bridges some advantages in the construction stage, in comparison to the more common in-situ cast concrete bridges, since the girders can be launched or lifted into their final positions. Such an installation procedure is often favourable in case of crossings over roads, railways, rivers etc., since it minimizes the impact on the citizens using the infrastructure below the bridges and the need of temporary supports. In order to shorten the time spent on the construction site and to reduce the impact on the road users even more, prefabrication of the concrete deck can also be considered.
In this thesis, a review of different prefabrication techniques for composite bridges is presented, along with a study of one specific prefabrication concept that reduces the need of in-situ cast deck joints. This concept, with prefabricated concrete deck elements with dry joints, utilizes concrete shear keys to transfer shear forces over the transverse deck joints, while in-situ cast joints are used for the longitudinal connection between the steel girders and the concrete deck slab.
The structural behaviour of composite bridges with dry deck joints has been investigated by large scale beam tests, along with field measurements on a composite bridge built with this prefabrication concept. The load capacity of the shear keys has also been investigated by laboratory tests. The test results have been compared to numerical analyses and different design models, with the aim of developing design recommendations.

Ämnet för denna avhandling är samverkansbroar och innovativa sätt att skapa samverkan. Broöverbyggnaden består i regel av tre huvudkomponenter: stålbalkarna, betongfarbanan samt skjuvförbindarna. De sistnämnda binder samman stål- och betong-delarna, vilket möjliggör en dimensionering där de ingående delarna antas agera som en konstruktionsenhet, samverkansbalken.
Forskningen som presenteras i denna avhandling är framförallt fokuserad på olika konstruktions- och förstärknings-metoder, utvecklade för att minska påverkan på trafikanterna, huvudsakligen genom att reducera den tid som tillbringas på byggarbetsplatsen och därmed behovet av restriktioner för trafikanterna.
De prefabricerade stålbalkarna ger samverkansbroar en del fördelar i byggskedet, i jämförelse med de mer vanliga platsgjutna betongbroarna, eftersom stålbalkarna kan lanseras eller lyftas på plats. En sådan installationsprocedur är ofta fördelaktig för broar över vägar, järnvägar, älvar etc., eftersom den minimerar påverkan på de trafikanter som nyttjar infrastrukturen under bron samt behovet av temporära stöd. För att ytterligare reducera tiden på byggarbetsplatsen och påverkan på trafikanterna, kan även prefabricering av betongfarbanan övervägas.
I denna avhandling presenteras en genomgång av olika typer av prefabriceringstekniker för samverkansbroar, tillsammans med en studie av ett specifikt prefabriceringskoncept som reducerar behovet av platsgjutna fogar i farbanan. Detta koncept, med prefabricerade betongelement med torra fogar, nyttjar sig av betongklackar för att överföra skjuvkrafter i de tvärgående fogarna i brofarbanan, medan platsgjutna fogar används för den längsgående förbindningen mellan stålbalkarna och betongfarbanan.
Det statiska beteendet för samverkansbroar med torra farbanefogar har undersökts via storskaliga balktester, tillsammans med fältmätningar på en prefabricerad samverkansbro. Betongklackarnas lastkapacitet har också undersökts genom provning. Testresultaten har jämförts med numeriska analyser samt olika dimensioneringsmodeller, med målet att ta fram dimensionerings-rekommendationer.