Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Increased Traffic Loads on Swedish Highway Bridges: A Case study of the bridge at highway interchange Värö
Luleå University of Technology, Department of Civil, Environmental and Natural Resources Engineering.
2017 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The Swedish government is planning to increase the maximum vehicle gross load regulations on parts of the national roads from the present 60 t, for the load carrying capacity class BK1, to 74 t, for the proposed new load carrying capacity class BK4. The initial implementation of the new load carrying capacity class for 74 t vehicles will only regard major highways and important roads, however, at a later stage the plan is to implement the new BK4 class on the full current BK1 road network. The biggest obstacle which arises when implementing these increased traffic loads is insufficient load carrying capacity for the bridges on the road network.

 

Thus, the objective of this thesis is to examine and analyze the effects of the increased traffic loads on Swedish road bridges. In order to identify the structural effects of the load increase, and draw general conclusions regarding the effects on the bridge network as a whole, a case study with load carrying capacity calculations is carried out on a two-span concrete slab fram bridge at a highway interchange in Värö in western Sweden. The bridge is classified as critical by Trafikverket. The load carrying capacity calculation is carried out using the Swedish standards, in which maximum load values for the axle load, A, and the bogie load, B, is calculated.

 

The load effects acting on the bridge are calculated using the finite element software BRIGADE/Standard, with input traffic A and B loads amounting to 12 t and 21 t respectively for the new BK4 class and to 12 t and 18 t respectively for class BK1. In addition to the load carrying capacity calculations with BK4 traffic loads, a comparison is carried out between the results obtained when using the axle- and bogie loads from the BK1 versus the BK4 load carrying capacity class in the load carrying capacity calculations.

 

The load carrying capacity calculations performed on the studied bridge shows that the capacity of the bridge, both in regards to moment and shear force, is insufficient to meet the new, increased, BK4 A/B – requirements. The critical A/B – values for the whole bridge are 17 t and 18 t respectively, to be compared with the required 12- and 21 t limit for the new BK4 load carrying capacity class, thus, making the load carrying capacity of the bridge inadequate. The critical A/B – values appear for the longitudinal shear force load case at the point where the shear force reinforcement over the column support ends. Moreover, the difference between the results obtained when using the BK1 versus the BK4 traffic loads in the calculations were found to be negligible.

 

Due to the differing properties and characteristics of each individual bridge on the Swedish road network it is difficult to make general statements regarding the effects of the increased traffic loads on the bridge network as a whole. Specific load carrying capacity calculations will need to be performed on each individual bridge in order to evaluate its capability to withstand the new increased BK4 traffic load. However, capacity calculations regarding the BK1 load carrying capacity class can, with sufficient accuracy, be used to evaluate the capability of a bridge to withstand the increased traffic loads in the BK4 load carrying capacity class, thus, making it easier to evaluate the strengthening needs for the bridge network as a whole.

Abstract [sv]

Sveriges regering planerar en utökning av den maximalt tillåtna bruttovikten för fordon på delar av det allmänna vägnätet från den nuvarande begränsningen på 60 t, för bärighetsklass BK1, till 74 t, för den nya föreslagna bärighetsklassen BK4. I det första skedet kommer den nya bärighetsklassen, för fordon med bruttovikt upp till 74 t, bara att implementeras på stora motorvägar och andra ur transportsynpunkt viktiga vägar, men, i ett senare skede finns också planer på att implementera den nya bärighetsklassen, BK4, på hela det nuvarande BK1 vägnätet. Det största problemet som förväntas uppkomma under införandet av de nya, ökade, trafiklasterna är otillräcklig bärighet på vägnätets broar.

 

Således är målet med denna uppsats att undersöka och analysera effekterna av dessa ökade trafiklaster för broar på det Svenska vägnätet. För att identifiera effekterna, och dra generella slutsatser, gällande denna ökade trafiklast för broarna på det Svenska vägnätet i sin helhet kommer en fallstudie med bärighetsberäkningar utföras på en plattrambro vid trafikplats Värö - en bro som Trafikverket bedömer som kritisk. Bärighetsberäkningen utförs enligt svenska standarder, där maximala tillåtna värden på axellasten, A, och bogielasten, B, beräknas.

 

Lasteffekterna som verkar på bron beräknas med hjälp finita element programvaran BRIGADE/Standard med trafiklaster, A och B, som uppgår till 12  respektive 21 t för den nya BK4 bärighetsklassen och 12 respektive 18 t för bärighetsklass BK1. Som tillägg till bärighetsberäkningarna med BK4 laster utförs också en jämförelse av resultaten som uppkommer när axel- och bogielasterna från BK1 respektive BK4 används i beräkningarna. 

 

Bärighetsberäkningarna på den studerade bron visar att brons kapacitet, både gällande moment och tvärkraft, är otillräcklig när den belastas med de ökade BK4 trafiklasterna. De kritiska A- och B- värdena för bron är 17 respektive 18 t, värden som skall jämföras med kraven på 12 respektive 21 t för den nya bärighetsklassen BK4 – därmed är brons bärighet otillräcklig. De kritiska A- och B-värdena för bron uppkommer för lastfallet med longitudinell tvärkraft vid punkten där tvärkraftsarmeringen över mittstödet slutar verka. Jämförelsen mellan beräkningsresultaten som uppkom med trafiklaster enligt BK1 respektive BK4 visade att skillnaden mellan beräkningsresultaten var försumbar.

 

På grund av de varierande egenskaperna hos varje enskild bro på det Svenska vägnätet är det svårt att dra generella slutsatser gällande effekterna av lastökningen för vägnätet som helhet. Specifika bärighetsberäkningar måste utföras på varje individuell bro för att kunna utvärdera dess kapacitet att klara av de nya, ökade, BK4 trafiklasterna. Emellertid kan bärighetsberäkningar som beträffar bärighetsklassen BK1, med tillräcklig tillförlitlighet, användas för att bedöma en bros möjlighet att motstå de ökade trafiklasterna i den nya bärighetsklassen BK4, vilket förenklar utvärderingen av vilka broar som kräver förstärkning.

Place, publisher, year, edition, pages
2017. , p. 143
Keywords [en]
BRIGADE/Standard, Concrete slab frame bridge, FEM, Load carrying capacity calculation, Load carrying capacity class
Keywords [sv]
BRIGADE/Standard, Bärighetsberäkningar, Plattrambro, FEM, Bärighetsklasser
National Category
Infrastructure Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-62026OAI: oai:DiVA.org:ltu-62026DiVA, id: diva2:1074665
External cooperation
Ramböll
Subject / course
Student thesis, at least 30 credits
Educational program
Civil Engineering, master's level
Supervisors
Examiners
Available from: 2017-02-17 Created: 2017-02-15 Last updated: 2017-02-17Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(6884 kB)188 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 6884 kBChecksum SHA-512
37c8993943119024f3229a44bc4307f7ba5d47bf16589828a65b8a19c255dfde61e5d555c64c1595bfb7955872e15092e12f9e8b2aa8664b76ee131f3c1653e8
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Civil, Environmental and Natural Resources Engineering
Infrastructure Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 188 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 708 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf