Datamodell og måledataanalyse for Bybrua i Stavanger

Abstract

Denne oppgaven omhandler datamodellering og måledataanalyse av Bybrua i Stavanger. Hovedmålet er å konstruere en datamodell som samsvarer med den virkelige broen, i tillegg til å kartlegge de ulike egenfrekvensene og tilknyttede modeformer som dukker opp i måledata. Datamodellen er modellert med utgangspunkt i informasjon fra arbeidstegninger og opprinnelige beregninger for Bybrua gitt fra Statens vegvesen. De strukturelle egenskapene til alle komponenter i modellen er beregnet i Mathcad. Forspenningene til kablene for å motvirke forskyvninger i broen som følge av egenvekt, er beregnet gjennom en optimaliseringsberegning i Matlab. Effekten av spennarmering i brodekket av betong er inkludert i datamodellen gjennom etablering av estimerte ekvivalente krefter, plasserte langs brodekket. Det er utført egenfrekvensanalyser av datamodellen for to ulike situasjoner i forhold til randbetingelsene til brodekket. I den første situasjonen er koblingene til søyler antatt å være fullstendig stive, og i koblingen til tårnrigel er det kun tillatt rotasjon i horisontalplanet. For den andre situasjonen er koblingene til både søyler og tårnrigel etablerte for fri rotasjoner i horisontalplanet og vertikalplanet. Det er tatt utgangspunkt i data fra to akselerometre plasserte på forskjellige stedet langs brodekket. Gjeldende data består av akselerasjonsmålinger for 3 akser i en tidsserie med 1 times varighet, målt 28. august 2019. Målingene er analyserte for spektraltettheter og frekvenser ved hjelp av Matlab. Det er utført korrelasjonsanalyser for samsvarende frekvenstopper mellom målesensorene. I tillegg er forskyvningsforholdet mellom sensorene også estimerte for frekvenstoppene gjennom spektraltettheter. Egenfrekvensene fra datamodellen er sammenlignet med måledata ved å se på estimerte forskyvningsforhold og korrelasjonskoeffisient i forhold til modeformene. Resultatet viser at datamodellen stemmer veldig godt overens med akselerasjonsdata for vertikalretning. Modellen samsvarer derimot mindre ovenfor de tversgående målingene. Det vises også at fri rotasjoner i vertikalplanet for koblingene fra brodekket til søyler og tårnrigel gir et betydeligere bedre resultat ovenfor de vertikale egenmodene.