Diss. Stockholm : Kungliga Tekniska högskolan, 2022

Continuous urbanization and population growth are increasing the demand for transportation infrastructure such as bridges. The construction of these structures represents a significant economic investment for public authorities; moreover, the construction sector accounts for a big portion of CO2 emissions. For countries across the world to deliver on their promises of keeping global warming limited, a change in the design philosophy is needed. Within the bridge engineering field, a common design approach can be identified as point-based design. While this approach delivers functional solutions, it often results in an expensive and not climate-friendly solution. Design based on structural optimization represents a good alternative as shown by many researchers in the last decades. However, it has not replaced the traditional design procedure yet. Among the reasons, there is the lack in literature of complete design of realistic structures and the complexity of the proposed optimal solutions. Moreover, a collection of recommendations for designers to assist them in the decision-making process is missing as well. The aim of this work is to cover the gap between theoretical studies and actual application by proposing optimal design solutions of road bridges that are feasible and simple to build. An automated design and optimization procedure is presented as an alternative to the traditional point-based design with the aim of reducing embedded environmental impact and cost. In the field of road bridges, the procedure is applied to three common structures: reinforced concrete beam bridges, reinforced concrete overhang bridge slabs and decks of composite beam bridges.

Kontinuerlig urbanisering och befolkningstillväxt ökar efterfrågan på transportinfrastruktur som broar. Dessa konstruktioner utgör en betydande ekonomisk börda för Trafikverket. Dessutom står byggsektorn för en stor del av CO2-utsläppen. För att länder över hela världen ska kunna uppfylla sina löften om att begränsa den globala uppvärmningen krävs en förändring i designfilosofin. Inom det brotekniska området kan en vanlig dimensioneringsansats identifieras som punktbaserad design. Även om detta tillvägagångssätt ger funktionella lösningar, resulterar det ofta i en dyr och inte klimatvänlig lösning. Design baserad på strukturell optimering är ett bra alternativ som många forskare visat under de senaste decennierna. Den har dock inte ersatt den traditionella designproceduren ännu. Bland orsakerna finns bristen i litteraturen på komplett design av realistiska konstruktioner och komplexiteten i lösningarna. Dessutom saknas rekommendationer för konstruktörer som hjälper dem i designprocessen. Syftet med detta arbete är att täcka gapet mellan teoretiska studier och faktisk tillämpning genom att föreslå optimala designlösningar av vägbroar som är genomförbara och enkla att bygga. En automatiserad design- och optimeringsprocedur presenteras som ett alternativ till den traditionella punktbaserade designen med syftet att minska inbyggd miljöpåverkan och kostnad. Inom vägbroar tillämpas förfarandet på tre vanliga konstruktiontyper: balkbroar av armerad betong, konsolande brobaneplattor av armerad betong ochsamverkansbroar i stål och betong.