Probabilistic Traffic Load Model Applied Especially to Composite Girder Bridges

Abstract

Tässä diplomityössä tutkitaan Suomen tieliikennettä siltojen kantavuuden kannalta, verrataan raskaan liikenteen alueellisia eroja sekä luodaan raskaan liikenteen tilastollinen malli olemassa olevan liittopalkkisillan luotettavuuden määrittämiseksi. Tavoitteena on tuoda esille tilastollisten menetelmien käyttömahdollisuuksia siltatekniikassa. Pääasiallisina lähtötietoina käytetään Tielaitoksen liikenteen automaattisen mittausjärjestelmän (LAM) mittaustietoja vuosilta 1995...1999, sekä vuosien 1998 ja 1999 aikana toteutetun akselimassatutkimuksen tuloksia.

Alueellisia eroja tarkastellaan melko suurpiirteisesti, mutta liittopalkkisillan luotettavuutta määritettäessä luodaan hyvin tarkka malli raskaasta liikenteestä. Eri lähteistä saatavia tietoja raskaasta liikenteestä käsitellään satunnaismuuttujina, joiden jakaumina käytetään mittaustuloksista muodostettuja histogrammeja. Monte Carlo -menetelmällä simuloidaan raskasta liikennettä sillalla, ja siitä aiheutuvat kuorman vaikutuksen vuorokautiset maksimiarvot määritetään. Tutkittavat esimerkkisillat ovat jatkuvia ja suoria liittopalkkisiltoja, joiden jännemitat ovat 58 + 72 + 58 metriä sekä 80 + 100 + 80 metriä. Sillat sijaitsevat kolmella eri LAM-pisteellä. Tutkittavat suureet ovat pääkannattimien taivutusmomentit ja leikkausvoimat sekä tuuliristikon sauvoihin väännöstä syntyvät normaalivoimat. Tutkittavat poikkileikkaukset sijaitsevat välituella ja pääjänteen puolivälissä. Simuloimalla saatuja tuloksia verrataan nykyisin käytössä olevilla menetelmillä saatuihin arvoihin.

Esimerkkisilloilla suoritettujen simulointien määrä vastaa vähintään 170:tä vuotta. Simulointitulokset osoittavat selvästi siltakohtaisen liikenteen mallintamisen tärkeyden. Eri LAM-pisteillä sijainneiden siltojen rasitukset simuloidusta liikenteestä poikkeavat huomattavasti toisistaan. Pääkannattimien luotettavuus kantavuuden suhteen kaikilla esimerkkisilloilla on erittäin hyvä, mutta tuuliristikon sauvavoimien osalta vaurioitumistodennäköisyyden tavoitearvot ylittyvät raskaimmin liikennöidyllä LAM-pisteellä sijaitsevilla silloilla. Myös muilla silloilla tuuliristikon luotettavuus on selvästi pääkannattimien luotettavuutta pienempi.