Förstärkning av järnvägsbro - Bron i Aabach - Lachen, Schweiz

Förspända system

Förstärkning av järnvägsbro - Bron i Aabach - Lachen, Schweiz

I Europa är nästan 70 procent av alla stålbroar över 50 år gamla, och cirka 30 procent är till och med över 100 år gamla. I Schweiz finns det många stålbroar från början av 1900-talet. Bland dem finns många järnvägsbroar.

Ämne 
Förstärkning av järnvägsbro
Objekt 
Bron i Aabach
Stad 
Lachen
Område 
Schwyz
Land 
Schweiz
Datum 
2020

Situationen

Aabachbron är en gammal järnvägsbro av stål som byggdes 1928 på huvudlinjen mellan Zürich och Chur. Den var ursprungligen konstruerad som en nitad, enkelspårig bro. Den har en total längd på 38,7 m, en bredd på 5 m och korsar floden Wägitaler Aa på en höjd av 4,6 m. Aabachbron byggdes så att den spänner över floden i en vinkel på 35°. Passagerar- och godståg passerar dagligen över bron. Under årens lopp har belastningarna lett till tecken på utmattning på de nitade anslutningarna i de längsgående och tvärgående balkarna.

 

Lösning

Med hjälp av förspända FRP-element avlastas anslutningarna och broens livslängd förlängs. Ett liknande projekt hade redan genomförts 2013, men då handlade det om att förstärka tvärbalkarna. I den här situationen var det möjligt att förlita sig på de beprövade S&P FRP-laminaten i kombination med ändförankringar. 

I det aktuella fallet med Aabachbron blev det snabbt uppenbart att FRP-laminat inte var lämpliga på grund av broens strukturella egenskaper. Det krävdes en mer platsbesparande lösning som kunde installeras nära anslutningen mellan de längsgående och tvärgående balkarna för att absorbera lasterna på bästa möjliga sätt.

Genom nithålet

Projektgruppen utvecklade därför ett nytt förspänningssystem med en rund kolfiberstav. Staven styrs genom ett av nithålen där niten tidigare avlägsnats. Detta krävde dock också att ingenjörerna utvecklade en ny ändförankring med förspänningsanordning för kolfiberstaven. För att göra detta förlitade sig utvecklarna på den beprövade principen med en cylinder med klämkil. Utmaningen här var att utforma klämkilen på ett sådant sätt att den trycker på kolfiberstaven så jämnt som möjligt under belastning och utan punkttryck. Annars skulle kolfibrerna kunna gå sönder, vilket skulle försvaga stången och dess grepp i förankringen.

Dessutom utvecklades en anordning för att förspänna kilen i cylindern tillsammans med kolfiberstaven. Detta gör att den nödvändiga förspänningskraften kan byggas upp mycket bättre och med mindre glidning under själva förspänningsprocessen på bron. Spännanordningarna för fastsättning på stålbalkarna måste också beräknas, planeras och tillverkas särskilt.

Tydliga fördelar med FRP

Den höga graden av individuella beräkningar, planering och produktionsprocesser är typisk för renoveringen av sådana stålbroar. Detta beror på att de ofta skiljer sig mycket åt när det gäller deras utformning, det använda materialet och deras nuvarande skick. Trots detta har förstärkning med FRP-system avgörande fördelar jämfört med de tidigare kända alternativen:

  • Bron behöver inte stängas, det finns inga störningar i tågtrafiken.
  • Kostnadseffektiv förberedelse: det befintliga korrosionsskyddet behöver inte avlägsnas.
  • Ingen svetsning krävs, vilket skulle kunna försvaga stålet.
  • Komponenterna i förspänningssystemet är korrosionsbeständiga.
  • Systemet kan enkelt inspekteras, underhållas och justeras.

Livslängden förlängs kraftigt

Det projekt som genomfördes 2013 med FRP-laminat och den beskrivna förstärkningen av Aabachbron övervakas permanent med hjälp av elektroniska sensorer som en del av projektarbetet. Uppgifterna från övervakningen, laboratorietesterna och beräkningarna visar att stålbroarnas livslängd kan förlängas med upp till 50 år med S&P FRP-systemet.

Ett brett projekt

Systemet utvecklades och genomfördes i nära samarbete med Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL), Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research (Empa), Swiss Federal Railways (SBB) och dsp Ingenieure + Planer AG. Dessutom stödde den schweiziska byrån för innovationsfrämjande (Innosuisse) projektet.

Bildgalleri

  • Versuchsaufbau Empa

    Slutförankringen med klämkil och S&P C-Rod testades i olika försök i Empa-laboratoriet. Bild: S&P

  • Visualisierung Situation

    Visualisering av situationen och systemets struktur. Bild: Hossein Heydarinouri

  • Detail Endverankerung

    Ändförankringen kläms fast i stålbalkarna. Bild: Hossein Heydarinouri

  • Vorspannen des Keils

    Här syns tydligt anordningen för att spänna kilen i cylindern. Bild: S&P

  • Sensoren für die Überwachung

    När de monterade systemet integrerade de återigen sensorer för övervakning i realtid. Bild: S&P

  • S&P C-Rod (kolfiberstavar) leds genom ett befintligt nithål. Bild: S&P

  • Die Brücke

    Aabachbron byggdes 1928. Bild: S&P

Service

Kontaktperson

S&P Ansvarigt kontor

Relaterade produkter

Du är här

    Kontakt

    Legal info

    Legal info

    • Om Simpson Strong-Tie®

      Sedan 2012 har S&P varit en del av Simpson Strong-Tie, ett internationellt byggföretag med huvudkontor i Kalifornien och lokala kontor i hela Europa.

      Bolagets mål är att hjälpa kunderna att lyckas med sina projekt genom att tillhandahålla bästa kvalitet byggnadsbeslag, service support, produkttestning, träning och leverans av varor i tid.

    SIMPSON Strong-Tie