Härtill 7 uppsatser

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Kungliga Tekniska högskolan, 2024

Modern railway infrastructures, especially bridges, are exposed to significant vibrations with potential safety implications. In this context, previous studies have shown the inconsistency and inadequacy of some conventional design methods necessitaing them to be improved. The assessment of safety inherently deals with uncertainties. Therefore, the current study is dedicated to this objective using reliability-based methods. Of the various possible failure modes, the investigations presented here are limited to running safety and passenger comfort. The investigation of these limit-states requires constructing complex computational models with train-track-bridge interaction capabilities. However, the application of these computationally intensive models in the context of structural reliability does not appear to be feasible. Simplifying the system, the vertical acceleration and the deflection of the bridge serve as implicit limit-state measures. Initially, using First Order Reliability Method (FORM) revealed limitations in the application of the current safety factor, resulting in inconsistent reliability indices. Therefore, probabilistic design curves are proposed, defining minimum required bridge mass and stiffness based on cross-section types, span configurations and train speeds. These results are obtained by formulating a FORM-based optimization. Subsequently, the results are used to investigate the sensitivity of the estimated failure probabilities with respect to the contributing basic random variables. Acknowledging the limitations of FORM, surrogate-assisted simulation-based reliability assessments were used for further investigations.

Moderna järnvägsbroar utsätts för betydande säkerhetsrelaterade vibrationer. Tidigare studier har visat att vissa konventionella dimensioneringsmetoder är inkonsekventa och otillräckliga, vilket kräver förbättringar. Säkerhetsbedömning handlar i grunden om osäkerheter. Därför ägnas den föreliggande studien åt detta mål med hjälp av tillförlitlighetsbaserade metoder. Undersökningarna här begränsas till trafiksäkerhet och passagerarkomfort som möjliga dimensioneringsvillkor. Undersökningen av dessa gränstillstånd kräver komplexa beräkningsmodeller som beaktar tåg-spår-bro-interaktion. Att använda beräkningsintensiva modeller för strukturell tillförlitlighet verkar inte genomförbart. Genom förenklingar av systemet kan vertikal acceleration och nedböjning ansättas som mått för implicita gränsvillkor. Inledningsvis visade användningen av första ordningens tillförlitlighetsmetod (FORM) begränsningar i tillämpningen av nuvarande säkerhetsfaktor, vilken resulterade i inkonsekventa säkerheter. För att adressera detta föreslås probabilistiska dimensioneringskurvor, som definierar minsta erforderliga bromassa och styvhet baserat på tvärsnittstyper, spannkonfigurationer och tåghastigheter. Dessa resultat erhålls genom att formulera en FORM-baserad optimering. Därefter används resultaten för att undersöka känsligheten hos de uppskattade brottsannolikheterna med avseende på de ingående grundläggande stokastiska variablerna. Med tanke på begränsningarna med FORM användes simulering-baserade tillförlitlighetsbedömningar med hjälp av surrogatmodeller för fortsatta undersökningar.