Forsmo桥的评估

• 由于增加的轴向荷载，要求加固钢桁拱形铁路桥

• 合并应变仪的结果，反复改进模型

• 进行整体和局部建模，评估*终、正常使用以及疲劳极限状态

使用现场测量的方法，改进即将要进行详细分析研究的结构的*初有限元模型，是非常有效的。丹麦的RAMBOLL，对瑞典的Forsmo桥成功的使用应变仪测量法，在对增加的货运列车轴向荷载而进行深入地结构评估分析前，调整了LUSAS Bridge的模型。

概述

Forsmo桥建造于1912年，是用铆钉锚固的钢-桁-拱铁路桥，全长263m，高50m。它横跨瑞典北部的Aangermann河，连接了Luleaa和Borlange两地。104m的主跨通过铰与两个边跨连接。作为瑞典国家铁路当局STAX 25计划的一部分，该桥将被评估并有可能进行加固，来满足25吨轴向荷载的货运列车。

建模

用LUSAS建造结构的三维模型，考虑整体变形的影响，以及主拱-桁结构和上层建筑间的相互作用，包括纵、横梁，以及主要和次要构件力的分配。另外，大量特殊用途的接缝，在LUSAS中被单独的建模，来获得它们的刚度，表明局部的影响。

在代表所有桥梁构件的整体模型的梁单元中，因为它，梁的重心、离心率以及复合接缝的刚度的获得，对给出有效的结果是非常重要的。因为决定合适的值来建模是很困难的，因此应变仪被用来帮助微调模型。

应变仪测量

在***限状态和疲劳极限状态下，这种桥对力的分配是很敏感的。考虑到这些，瑞典分类手册标准推荐使用完全三维有限元建模，并采用现场应变仪测量方法来逐步改进模型。在Forsmo桥上，应变仪被安放在仔细选择的位置上，来获得在现役荷载下结构特性的信息。从上面这些，可以得到已知构造的标准货运列车和车轴重力的时序结果。

在LUSAS模型相应结果的旁边，画出应变仪测量的图形，从图形可以得出对结构*初的评估。使用提炼的几何数据和连接条件，对结构进行敏感性分析，得到再次评估的改进模型。重复这个过程，直到得到*可能的全部LUSAS模型。整体和局部影响间的相互作用，证明了一些相对原始值，改变超过100%的构件仍然满足应力的要求，通过陈述这些相互作用，可以总结处从*初模型的改进中所获得的结果。这也就突出了使用这种方法的重要性。

评估结果

从结果可以发现，对于***限状态和正常使用极限状态，主要的上层建筑（包括竖直、对角以及拱形构件等）足够承受30吨的轴向荷载以及相应的100KN/m的分布荷载。这些都比STAX25计划中要求的荷载水平要高。对于疲劳极限状态，临界构件和铆钉连接处的应力范围都符合瑞典分类手册标准。这意味着结构的这部分至少有能力更新为适合现代列车荷载水平。

对于上部上层建筑（包括纵、横梁），分析表明假若允许选择的连接处屈服的发生，从而使截面力重新被分配，那么***限状态能力能够达到STAX 25计划要求的25吨轴向荷载。为了尝试并完成这个要求，各种对存在结构可能的修改将被评估，并且在LUSAS中建立关键连接处的非线性模型，进行分析，来帮助评估。 *终结果表明，关于疲劳极限状态，通过增加结构的支座以及修改连接处，可以提供给结构上层建筑相对于25吨轴向荷载的更新。然而，这样做仅仅有可能获得结构10-30年的疲劳寿命。因此，整个上层建筑应该用新的纵、横梁来取代。从而，可以达到30吨轴向荷载的要求，正常使用寿命也可以达到100年。

有限元模型的更新和获得的益处

RAMBOLL和Swedish National Rail Administration在发表的关于Forsmo桥的论文中指出：“在***限状态，特别是疲劳极限状态中，评估结果得益于精确的有限元模型；同样地，如果没有使用现场测量的数据来改进有限元模型，评估像Forsmo这样的桥也是不可能的。”

“全面详细的有限元模型的组合、灵敏度分析、现场测量以及模型的改进，被证明对于获得精确结果是必要的。一旦获得精确模型，将有更大的信心来进行进一步的评估，像塑性分析、开裂机制分析或者安全可靠度分析。”