University of Oulu

Ahvenkosken sillan monitorointitulosten analysointi

Saved in:
Author: Erkkilä, Iiris1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Technology, Civil Engineering
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 6.4 MB)
Pages: 155
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202105197911
Language: Finnish
Published: Oulu : I. Erkkilä, 2021
Publish Date: 2021-05-19
Thesis type: Master's thesis (tech)
Tutor: Niemi, Antti
Reviewer: Niemi, Antti
Peltomaa, Mikko
Description:

Tiivistelmä

Diplomityön tavoitteena on tutkia Ahvenkosken itäisen yksikaarisen langerpalkkisillan rakenteellista toimintaa ja sen yhdenmukaisuutta sillan FEM-mallin kanssa. Sillan rakenteellista toimintaa on monitoroitu kiinteällä ja sillan rakenteen kattavalla jännitysten monitorointijärjestelmällä. FEM-malli luotiin työtä varten sillan alkuperäisen, mitoituksessa käytetyn FEM-mallin pohjalta. FEM-mallin luonnin tavoitteena on toisintaa sillan toimintaa mahdollisimman hyvin, ja mahdollistaa erilaisten kuormitustapausten vaikutusten arviointi. Työssä on analysoitu ja vertailtu kahden, vuosina 2014 ja 2019, toteutetun identtisen koekuormituksen taipuma- ja jännitysmittaustuloksia, sekä verrattu niitä luodusta FEM-mallista saatuihin tuloksiin. FEM-mallin lisäksi poikkileikkausten jännitysten laskennassa on käytetty sillan mitoitusta varten tehtyjä, diplomityötä varten muokattuja Mathcad-laskentapohjia.

Työn tuloksena on todettu, että sillan rakenteellinen toiminta on muuttunut viiden vuoden mittausvälin aikana. Rakenteiden toiminta vastasi mittaustulosten perusteella vuoden 2019 koekuormituksessa paremmin sillan mitoitusperiaatteellista toimintaa. Tuloksista havaittiin muutoksia kuormien jakautumisessa. Työssä on esitetty mahdollisia syitä havaituille muutoksille, sekä pohdittu sillan mittauksiin liittyviä epätarkkuuksia ja niiden vaikutuksia. Työn tuloksena on todettu, että sillan toiminta vastaa riittävän tarkalla tavalla sitä, kuinka sen on mitoitusvaiheessa odotettu toimivan. Sillan FEM-malli tuottaa riittävän tarkkoja, todellisuutta vastaavia tuloksia.

Työssä on pohdittu myös sillan monitorointijärjestelmää ja siihen liittyviä ratkaisuja. Kokonaisuutta monitorointisuunnitelmasta monitoroinnin toteutukseen on käyty läpi ja prosessiin on esitetty parannusehdotuksia. Diplomityötä luontevasti seuraavia jatkotutkimusaiheita on esitetty.

Työn tulokset koskevat Ahvenkosken langerpalkkisiltaa, eikä niitä voida suoraa yleistää tai verrata muunlaisiin tapauksiin. Tulokset antavat kuitenkin hyvin tietoa tämänkaltaisen erikoisemman yksikaarisen langerpalkkirakenteen toiminnasta, ja monitorointiprosessin, FEM-mallin ja laskennan periaatteita voidaan hyödyntää muiden siltojen monitoroinnissa, ja monitorointi- ja analysointiprosessien kehittämisessä.

The analysis of Ahvenkoski bridge’s monitoring results

Abstract

The objective of this master’s thesis is to evaluate and analyze the Eastern Ahvenkoski tied-arch bridge’s structural function and its resemblance to the bridge’s finite element method (FEM) model. The bridge and its structural function have been monitored with a permanent, extensive stress monitoring system. The FEM model was created as a part of this master’s thesis from the basis of the bridge’s original FEM model that was used in the bridge’s structural design. The objective of the FEM model is to copy the bridge’s structural function as accurately as possible and make it possible to analyze different loading scenarios for the Ahvenkoski bridge. There were two identical load tests conducted on the bridge, first one in 2014 and the second one in 2019. The measured stresses and displacements are analyzed and compared. The measured results are then compared to the FEM model’s calculational stresses and displacements. In addition to the FEM model the bridge’s original Mathcad calculations are modified and used to calculate the stresses of cross sections.

As an outcome of the thesis it is stated that the structural behavior of the Ahvenkoski bridge has changed over the five-year period. According to the measured stresses and displacements of the year 2019 test loading and the calculational results it is stated that the bridge’s structural function better resembles the way it was originally designed. Changes were found in the structure’s load distribution. There are possible causes presented. Possible sources of error and their effects have been discussed. As a result, it is stated that the bridge’s current structural behavior resembles the way it was designed in a sufficient way. The created FEM model generates sufficient, reality-resembling results with a satisfactory margin for error.

The monitoring system and its function, efficiency and processes are discussed. The monitoring process has been evaluated from the original monitoring plan to the final execution, and possible issues and suggestions for improvements are presented. Research topics continuing from this master’s thesis are discussed.

The topics and results of this master’s thesis are related to the one arched tied-arch bridge of Ahvenkoski. The results as such cannot be generalized for other bridges. However, the results and discussions can give valuable information of the behavior of similar tied-arch bridges with one arch. The information and discussion of the monitoring system, its efficiency and function can be used in the monitoring processes of other bridges. The basic ideas of the FEM analysis and stress and displacement calculations can be utilized in comparable cases.

see all

Subjects:
Copyright information: © Iiris Erkkilä, 2021. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.