Kalixbroprojekt – tillståndsbedömning av befintliga broar

Att byta ut en befintlig bro kostar ofta två till tre gånger dess nuvärde och det är förknippat med betydande koldioxidutsläpp, så det är miljömässigt viktigt att förlänga broarnas livslängd i ett försök att göra den byggda miljön mer hållbar.

Bakgrund

"Pushen" från snabba framsteg inom datorkraft och teknik, tillsammans med "dragkraften" av åldrande infrastruktur och en futuristisk vision av AI-automatisering och digital tvillingvirtualisering, har skapat det perfekta sammanhanget för att ta betydande steg för att hitta den verkliga kapaciteten av broar. Att byta ut åldrande broar är kostsamt och miljöpåverkande. För att öka hållbarheten fokuserar arbetet på att förlänga brolivslängden. Kalibrering och validering med hjälp av fältdata är avgörande för optimalt underhåll. Kalix-bron fungerar som en FoU-testbädd, som använder sensorteknologi, strukturella hälsoövervakningssystem (SHM) och icke-förstörande testmetoder (NDT). Dessa framsteg möjliggör noggrann bedömning av broförhållandena. Även om det finns olika utvärderingsmetoder, kan integration av flera tekniker förbättra den övergripande bedömningen av bryggan. En omfattande experimentell kampanj har utvecklats för att uppskatta materialegenskaper med hjälp av flera härdextraktioner och ett provbelastningstest utfört i syfte att utvärdera brons strukturella respons under användbarhetsbelastningsförhållanden.

Syftet och Mål

Syftet med projektet är att förbättra prestanda och livslängd för befintliga broar.

Målet är att utforma en testbädd vid Kalix-bron med icke- förstörande provningar och Structural Health Monitoring (SHM) för att bedöma kapaciteten hos spännarmerade betongbroar. Utmaningen är att bestämma de nuvarande förspänningskrafterna samt hur de påverkas av bland annat av korrosion, luftporer, dåligt utförd injektering, spännkablarnas avvikelser och betongens krypning eller krympning.

Resultat

Resultaten från projektet kommer att bidra till utvecklingen av strukturella bedömningsförfaranden som kan ge infrastrukturförvaltare den information de behöver för att fatta lämpliga beslut för reparation, uppgradering eller utbyte. En metodik baserad på lastprovning, NDT och SHM för bedömning av den 65 år gamla Kalixbron i spännbetong presenterades. De inhämtade data användes för att bedöma bryggans tillstånd och utveckla och kalibrera strukturella modeller med olika komplexitetsnivåer. Arbetet innefattade utvärdering av materialegenskaper genom diagnostik, definition av layout och installation av instrumenteringen, testutförande och dataanalys.

Fakta

Financer: FOI-BBT and SBUF

Timeline: Project started in 06-21 and Project ended in 10-22.

Principal Investigator: Gabriel Sas

Team members: Jaime Gonzalez-Libreros, Silvia Sarmiento, Angelica Agredo, Chao Wang, Adrian Ulfberg, Cosmin Daescu, Lennart Elfgren

Partners: TU, KTH, LTH, Chalmers, NCC, SINTEF, Trafikverket, ELOP, TIMEZYX

Spridning

1. Agredo Chávez, A., Gonzalez-Libreros, J.H., Sas, G., Elfgren, L., Bianchi, S., Biondini, F., & Kukay, B. (2022). Available Tests to evaluate Residual Prestressing Forces in Concrete Bridges Länk till annan webbplats.. IABSE Symposium, Prague 2022: Challenges for Existing and Oncoming Structures, Prague, Czech Republic.
2. Gonzalez-Libreros J, Wang C, Agredo Chávez A, Sarmiento S, Tu Y, Daescu C, Sas G (2022). Development of a bridge load test procedure for low temperature conditions Länk till annan webbplats.. Int Conf Bridge Safety, Maintenance, Management, Life-Cycle, Resilience and Sustainability Proc IABMAS, Barcelona, Spain.
3. Agredo Chávez, A., Gonzalez-Libreros, J.H., Sas, G., Elfgren, L., Capacci, L., Biondini, F. (2023). Structural model updating of an existing concrete bridge based on load testing and monitoring data Länk till annan webbplats.. Life-Cycle of Structures and Infrastructure Systems / [ed] Fabio Biondini, Dan M. Frangopol, Taylor & Francis Group, 2023, Vol. 1, p. 3999-4006
4. Agredo Chávez, A., Ulfberg, A., Gonzalez-Libreros, J., Elfgren, L., Sas, G. (2023). Data Validation of Strain-Based Monitoring Systems in Low Temperature Conditions, Case Study: The Kalix Bridge Länk till annan webbplats.. Building for the Future: Durable, Sustainable, Resilient - Proceedings of the fib Symposium 2023 - Volume 2 / [ed] Alper Ilki; Derya Çavunt; Yavuz Selim Çavunt, Springer, 2023, Vol. 2, p. 986-995
5. G. Sas., L. Elfgren., C. Daescu., J. Gonzalez-Libreros., C. Wang., S. Sarmiento., A. Agredo., T. Larsson. & L. Nilsson. (2022). Testing of a prestressed concrete box girder bridge over the Kalix River. XXIV NCR Symposium 2022, Stockholm, Sweden.
6. Agredo Chávez A (2022). On-site measurements and structural modelling for the assessment of residual prestressing: the Kalix bridge Länk till annan webbplats.. Master's thesis report, Politecnico di Milano, Milan, Italy.