Sidopositionsmätningar

Den information som går att få ut av sidopositionsmätningarna är:

• Fordonets axelbredd

• Fordonets placering i brons tvärled

• Fordonets axelantal och axelavstånd

• Fordonstyp, dvs. personbil eller lastbil, och konfiguration

• Hastigheten och tiden då fordonet passerar mätplatsen

Fordonens axelbredd och position i brons tvärriktning är viktiga variabler för att bestämma snittkrater i broars tvärriktning och längdriktning. I nästa kapitel utnyttjas denna information i samtliga trafiklastmodeller för att bestämma snittkrafter i Ölandsbron. Fordonstyp och tidpunkter då fordonen passerar mätplatsen är också mycket viktig information, speciellt när snittkrafter genererade av karavaner och köer i Ölandsbron bestäms (Se även appendix I).

Av mättekniska skäll utförs mätningarna av fordonen på en bro precis i anslutning till Ölandsbron. Geometrierna på Ölandsbron och bron där mätningarna utfördes är något olika.

Figur 3.10: Plan över mätplatsen och Ölandsbron

I Tabell 3.5 redovisas aktuella mått definerade i Figur 3.10 för de båda broarna. Dessa mått är viktiga för att kunna överföra mätresultaten från mätplatsen till Ölandsbron.

K

J I

H

G F D E

C B A

Fil 2 Fil 3

Fil 4 Fil 1

Mot Öland

Mot Kalmar

Tabell 3.5 Mått på mätplatsen och Ölandsbron.

Beteckning: Beskrivning: Mätplatsen:

[mm] Ölandsbron: Sidopositionsmätningarna gjordes parallellt med B-WIM mätningarna. Sidopositions-mätningarna innehåller information om personbilar, till skillnad från B-WIM mätningarna.

Syftet med detta avsnitt är att ta fram de fördelningsfunktioner som beskriver fordonens axelbredd och placering i tvärled. Enligt Carlsson (2006) är det endast fordon med 5 eller fler axlar som påverkar snittkrafternas storleksordning. Av detta skäl är det rimligt att dela upp fordonen i olika grupper. Fordonen delades upp i 3 grupper, personbilar, lastbilar med 2-4 axlar och lastbilar med 5-7 axlar. I datamaterialet finns det med all sannolikhet fordon med fler än 7 axlar men sido-positionsmätningssystemet kan inte detektera dessa fordonstyper. Samtliga uppmätta fordonsbredder sorterades in i de olika fordonsgrupperna och anpassades till normalfördelningar. Figur 3.11 visar anpassad normalfördelning för fordonsbredden tillsammans med mätdata för lastbilar med 5-7 axlar.

2 2.05 2.1 2.15 2.2 2.25 2.3 2.35 2.4 2.45 2.5

Figur 3.11: Anpassad normalfördelning för fordonsbredd tillsammans med mätdata för bredden för 5-7 axliga lastbilar.

Medelvärdet och standardavvikelsen för lastbilar med 5-7 axlar bestäms till 2,28 respektive 0,08 m. Med bredden avses avståndet mellan centrumpunkterna för däcken.

Anpassade normalfördelningar för övriga fordonsgrupper redovisas i appendix C.

Även för fordonens placering i brons tvärriktning visade det sig att normalfördelningen var mest lämplig att använda. Figur 3.12 visar anpassad normalfördelning och mätvärden för 5-7 axliga fordonsplacering i brons tvärriktning.

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Fx

Placering i tvärled fil 1 [m]

Anpassad normalfördelning

Data

Figur 3.12: Anpassad normalfördelning för tvärplaceringen tillsammans med mätdata för fordon med 5-7 axlar, fil 1.

Med tvärplacering avses avståndet mellan kantlinjens insida till centrum fordon.

Medelvärdet och standardavvikelsen för fil 1 för detta avstånd bestämdes till 1,529 respektive 0,124 m. Avstånd för övriga fordonsgrupper och filer redovisas i appendix D-F. Redovisade värden är tagna vid mätplatsen. Det intressanta i detta sammanhang är var i tvärled fordonen trafikerar Ölandsbron. För att beräkna detta utnyttjas Tabell 3.5, se avsnitt 4.2.2.

Sidopositionsmätningarna visar tydligt att förarna inte kör centriskt i filerna, de har en tydlig tendens att köra mot brons centrum. Det skall också nämnas att i Figur 3.12 endast ingår fordon som har båda hjulen innanför filens begränsningslinjer. Det finns givetvis fordon som kör om vid mätplatsen. I appendix F finns en anpassad fördelning som beskriver hur fordonen är placerade i både fil 1 och 2 samtidigt. Det är då en normalfördelning med två pucklar. En sådan fördelning har två medelvärden och två standardavvikelser, (en för vardera puckel) och den visar hur stora andelar av fordonen som kan relateras till respektive puckel.

3.6. Sammanfattning

Sammanfattningsvis kan säga att mätningarna är av god kvalitet. Detta påstående baseras på analys av datamaterialet. B-WIM mätningarna visar att fordonens totalvikt, medellängd och andelar av respektive fordonstyp är i stort sett oberoende av mätperiod och filplacering. Jämförelse mellan tidigare B-WIM mätningar i Sverige

fordonens medelvikt, medellängd och andel fordonstyper vid Ölandsbron är i stort sett de samma.

Sidopositionsmätningarna som är gjorda på Ölandsbron visar tydligt att förare som trafikerar Ölandsbron tenderar till att ligga till vänster om filens centrumlinje, se även kamerabilder i Appendix J. Förarna drar sig in mot brons mittlinje. Det är kanske psykologiskt, man vill inte köra för nära kanten och räcket. Detta fenomen är till fördel då snittkrafter i balkbroar eller konsolplattor skall utvärderas eftersom lasten fördelar sig gynnsammare. Om detta är ett generellt fenomen att förare kör centralt på bron är svårt att uttala sig om utan att utföra ytterligare mätningar.

4. Statistisk beskrivning av snittkrafter

Broar som många andra konstruktioner utsätts för olika laster. Generellt kan man skilja på två olika huvudtyper, permanenta och variabla laster. De permanenta lasterna är i stort sett konstanta under brons livslängd medan variabla laster varierar i tiden. Till permanenta laster räknas egentyngder av bärande element tex. balkar och plattor men också icke bärande element som tex räcken och belysning. Den variabla last som genererar de största snittkrafterna är trafiklasten, se Novak (1993). Storleken på snittkrafter som genereras av fordon i broar beror på karakteristika hos fordonen tex, axelvikter och axelplaceringar men också av brons karakteristika tex. geometrisk utformning och upplagsförhållanden.

Då en befintlig bros kapacitet kontrolleras används Vägverkets regelverk Klassningsberäkningar av vägbroar (1998). En klassning innebär att bestämma brons nettobärförmåga, dvs den kapacitet som finns tillgänglig då samtliga laster utöver trafiklasten subtraherats från bärförmågan. Brons trafiklastkapacitet, boggilastkapacitet eller axellastkapacitet, bestäms utifrån typfordon som är definierade i Vägverket (1998).

Vägverket (1998) är en generell deterministisk norm vilket innebär att den i många fall är konservativ. För de tillfällen då en befintlig bros boggikapacitet inte är tillfredställande enligt Vägverket (1998) kan det vara ide att göra en mer förfinad analys. Ett exempel kan vara en sannolikhetsbaserad analys vilken i större utsträckning tar hänsyn till de mer specifika faktorer, tex trafiklasten, som gäller vid den aktuella bron. För att kunna genomföra en sannolikhetsbaserad analys måste alla viktiga variabler i brottekvationen beskrivas statistiskt, tex iform av fördelnings-funktioner.

För Ölandsbrons lågbrodel har deterministiska analyser visat att momentkapaciteten i huvudbalkarna inte är helt tillfredställande. I detta kapitel redovisas hur statistiska fördelningar relaterade trafiklasten bestäms. Dessa fördelningar är baserade på de mätningar av trafiklaster som gjorts och som redovisas i förgående kapitel.

Fördelningarna som bestäms användas senare i sannolikhetsbaserade analyser för att undersöka om Ölandsbron har en tillfredställande säkerhetsnivå för de laster som ägaren önskar trafikera bron med.

4.1. Generellt

Ölandsbron består av två delar, en låg- och en högbro. Det kritiska snittet är beläget på lågbron. Lågbron består av 8 identiska kontinuerliga broar med vardera 16 fack.

Modell av bron visas i Figur 4.1.

Figur 4.1: Modell av kontinuerlig bro.

Det kritiska snittet är beläget i fack 2, närmare bestämt 50,571 m från brons vänstra stöd. Det kritiska snittet kommer fortsättningsvis att benämnas ”snitt 50,571”. För snitt 50,571 är momentet gränssättande. Anledningen till det beror på att en stor del av underkantsarmeringen i huvudbalkarna är skarvad just här. Influenslinjen för snitt 50,571 visas i Figur 4.2.

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2

0 100 200 300 400 500 600

Punktlastens läge [m]

Influensvärde MF

Figur 4.2: Influenslinje för snitt 50,571. Kryssen i linje y=0 visar stödens lägen.

Figur 4.2 visar att då punktlasten är belägen i fack 2 eller 4 uppstår drag i huvudbalkarnas underkant. Figuren visar också att då att punktlasten passerat stöd 6 uppstår endast obetydliga moment i snitt 50,571. För att bestämma de verkliga trafiklasterna utnyttjas endast influenslinjen för de fyra första facken. Detta förenklar beräkningarna och det är ett antagande på säkra sidan. En förstoring av influenslinjen för de fyra första facken redovisas i Figur 4.3.

Kritiskt snitt

14 15 16

13 4 5

3 2

b a b b

b b

b b

a c a=34,521 m b=35,212 m c=50,571 m

1

Figur 4.3: Influenslinje för snitt 50,571. Punkterna i linje y=0 visar stödens lägen.

Influensområdet är ca 140 m långt. Det innebär att de maximala trafiklasterna för snitt 50,571 troligtvis kommer att genereras av två eller fler fordon som samtidigt befinner sig på bron.

Lågbron är i längsled uppbyggd av två huvudbalkar av platsgjuten slakarmerad betong. Tvärs huvudbalkarna finns en platta av samma material. Plattan och balkarna är sammangjutna. I Figur 4.4 visas brons tvärsektion.

Figur 4.4: Tvärsektion av lågbron.

Tjockleken på betongplattan varierar mellan 160 och 300 mm medan beläggningens tjocklek är konstant 185 mm. Bredden på bron är 13,43 m, kantbalkarna inkluderade.

Inom brobredden ryms 4 filer, två i vardera riktning. Eftersom bron är en balkbro är det intressant att studera trafiksituationer med fordon i mer än en fil. De olika trafiksituationer som kommer att studeras redovisas i nästa avsnitt.

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3

0 20 40 60 80 100 120 140

Punktlastens läge [m]

Influensvärde