Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • 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
Cable-stayed Bridge Connected to a Chained Floating bridge: A Case Study
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 thesisAlternative title
Snedkabelbro sammankopplad med en kedjeflytbro : En fallstudie (Swedish)
Abstract [en]

In Norway there are plans of a ferry-free European road E39 with crossings of eight deep and wide fjords. A newly developed bridge concept that could be used for some of these fjord-crossings is a chained floating bridge. One of the challenges for the chained floating bridge is to create a convenient shipping-lane under the bridge, where one suggestion is to connect the chained floating bridge with a single pylon cable-stayed bridge.

The aim of this thesis is to design and evaluate a cable-stayed bridge in connection with a chained floating bridge. The purpose is to evaluate the feasibility of such a design by conducting a case study of the crossing of Bjørnefjorden. A design of a bridge is created for the case based on a literature study of conventional cable-stayed bridges. The bridge design is modelled, analyzed and the structural integrity is evaluated with SOFiSTiK (a finite element software for structural design) according to Eurocode.

The study concludes that the concept is feasible for Bjørnefjorden by providing a possible design of a cables-stayed bridge connected to a chained floating bridge with conventional cross sections. The analysis in the thesis confirms the structural integrity of the consept.

The bridge design’s main span is 300m long, it has a 25m wide steel box girder where the cables (φ140mm) are placed in two planes with a spacing of 15m along the girder. It has a 184 m high A-shaped pylon with a concrete box section from the foundation up to the girder level (+50m), to the top is a steel box (3.5x3.5m). The bridge is designed with material properties according to Eurocode, where steel class S355 and concrete C45 are used.

A parametric research also verifies the design’s feasibility for other geometries of chained floating bridges - where the horizontal reactions on the cable-stayed bridge vary in a range of 107MN-242MN. The parametric research confirms that both the utilization of the cross section and the stability increases with the horizontal reaction from the chained floating bridge.

The parametric study also concludes that a width of 8m between the pylon legs decreases the effect on the lower part of the pylon and the support reaction at the pylon when compared with a 12m and a 18m width. However, the average utilization of the girder, cable and steel part of the pylon increases when the 8m width is compared with a 12m or a 18m wide pylon.

A fan or radial cable arrangement compared to harp design is more efficient for the cables and the displacements of the girder in Z-direction. They are however, less efficient for the bottom part of the pylon than the harp arrangement.

Abstract [sv]

I Norge planeras en färjefri Europaväg E39, där åtta djupa och breda fjordar ska förbindas med broar eller tunnlar. För att korsa några av fjordarna utvecklas bla. ett brokoncept med kedjeflytbro. En av utmaningarna i konceptet är att skapa en farled för fartyg under bron. Ett förslag är att koppla ihop kedjeflybron med en ”halv” snedkabelbro som har en pylon (inte två), där farleden går under huvud­spannet till snedkabelbron.

Avsikten med detta examensarbete är att konstruera och utvärdera en snedkabelbro ihopkopplad med en kedjeflytbro. Syftet är att utvärdera om konceptet med snedkabelbro är genomförbart, med hjälp av en fallstudie av Bjørnefjordsförbindelsen. En konventionell design av en snedkabelbro upprättas efter fallets villkor med hjälp av en literaturstudie. Designen modelleras, analyseras och dimensioneras enligt Eurokod med analysverktyget SOFiSTiK.

Slutsatsen är att konceptet med en snedkabelbro ihopkopplad med en kedjeflytbro är genomförbart då det är möjligt att designa en sådan med konventionella tvärsnitt. Analysen i rapporten bekräftar att designen har tillräcklig bärförmåga.

I designen är huvudspannet 300m långt och består av en 25m bred brobalk upphängd av (φ140mm) kablar placerade i två plan var 15m. Bron har en 184m hög A-formad pylon med ett lådtvärsnitt i betong från fundament till brobalksnivån (+50m), därifrån till pylontoppen är tvärsnittet en stålbox (3.5x3.5m). Bron är dimensionerad med materialparameterar enligt Eurokod, där stålkvalitet S355 och Betong C45 har använts.

En utförd parameterstudie bekräftar också konceptets genomförbarhet för andra geometrier av kedjeflytbron – där den horisontella reaktionen på snedkabelbron varierar mellan 107MN och 242MN. Parameterstudein bekräftar att både utnyttjandet av tvärsnittskapasiteten och stabiliteten ökar med den horisontella reaktionen från kedjeflytbron.

Dessutom konkluderar parameterstudien att bredden 8m mellan pylonbenen minskar lasteffekten på den nedre delen av pylonen och stödreaktionen vid pylonen jämfört med bredden 12m och 18m. Däremot ökar medelutnyttjandet av tvärsnittaskapasiteten för brobalken, kablarna och ståldelen av pylonen för bredden 8m jämfört med 12m eller 18m.

En radiell- eller solfjäderformad kabelkonfiguration jämfört med parallellformad design är mer effektiv för kablarna och nedböjning av brobalken. De gör däremot så att den den nedre delen av pylonen får större snittkrafter än för den parallellformade kabelkonfigurationen.

Place, publisher, year, edition, pages
2017. , 93 p.
Keyword [en]
Cable-stay bridge, bridge, cable-stay, cable, chained floating bridge, floating bridge, bridge concept, E39, FEA, finite element analysis
Keyword [sv]
Snedkabelbro, bro, brokoncept, kedjeflytbro, flytbro, konstruktion, E39
Keyword [no]
Skråstagbru, kedjet flytbru, flytfru, bru, fergefri E39, E39, konstuksjon
National Category
Infrastructure Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-62859OAI: oai:DiVA.org:ltu-62859DiVA: diva2:1086584
External cooperation
Multiconsult AS
Educational program
Civil Engineering, master's level
Examiners
Available from: 2017-04-05 Created: 2017-04-03 Last updated: 2017-04-05Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(8096 kB)76 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 8096 kBChecksum SHA-512
9eaa8ce1a0bf1880d9c00badbd3aa80bf18b13d840fec64690c9505f9610af94cc88e7fa8a2b70edf56c083641f2a60b5f9fed33040c63b9f75d722e152095a3
Type fulltextMimetype application/pdf
bilaga(23472 kB)20 downloads
File information
File name ATTACHMENT01.pdfFile size 23472 kBChecksum SHA-512
fb81761cc8782b7e49bce277f46d7f2f32b9c3dec94d2058e0bdfc5df6c497b52552d893ef2d92560db1e2be84abc4a90645bcaefe9bb0afc47afa22231073be
Type attachmentMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Tranell, Anna
By organisation
Department of Civil, Environmental and Natural Resources Engineering
Infrastructure Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 76 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

Total: 187 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • 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