Controlling of Restraint Forces of Bridge Widening

摘要

Vuoteen 2020 mennessä Suomen silloista yli 7000 on tulossa peruskorjausikään. Kasvaneiden liikennemäärien seurauksena peruskorjauksen yhteydessä tulee usein mietittäväksi myös sillan leventämisen tarve. Betonisillan leventämisen suunnittelu on kuitenkin melko haastava tehtävä, sillä suunnittelijalla on mitoitettavana kahden eri-ikäisen betonilaatan muodostama betoni-betoni-liittorakenne.Betonisiltojen levennyksien ja suurien korjausvalujen suunnittelua on ohjeistettu Liikenneviraston vuonna 2011 julkaisemassa Betonisiltojen korjaussuunnitteluohjeessa, jossa on esitetty sillan oman painon ja liikennekuormien jakaantuminen vanhan siltakannen ja levennysosan välillä, ja miten levennysosan kutistuma ja viruma vaikuttavat ajan mittaan kuormien jakaantumiseen. Ohjeessa on myös esitetty suunnittelijalle ohjeet levennysosan hydrataatiolämmön ja kutistuman suuruuden ja niiden aiheuttamien pakkovoimien laskentaan. Ohje ei kuitenkaan ota kantaa, millaisilla rakenneratkaisuilla nämä pakkovoimat saataisiin parhaiten hallintaan. Tässä diplomityössä on tutkittu epälineaarista elementtimenetelmää käyttäen, miten hydrataatiolämmön jäähtymisen ja alkuvaiheen kutistuman aiheuttamien pakkovoimien aiheuttamat kuormat vaikuttavat levennysvalun tekemisen jälkeen ensimmäisten viikkojen aikana esiintyviin jännityksiin levennettävässä sillassa. Tutkimuksissa on huomioitu alkuvaiheessa betoniin muodostuvien halkeamien ja erilaisten ankkurointivaihtoehtojen vaikutukset betoniin syntyviin jännityksiin. Tuloksena on saatu tietoa siitä, millä tavalla levennysosan ankkurointi on toteutettava, jotta alkuvaiheissa syntyvät pakkovoimat saadaan hallittua parhaalla mahdollisella tavalla.Lisäksi tässä diplomityössä on myös tutkittu käytännön mittauksilla levennysvaluun syntyvän hydrataatiolämmön suuruutta verrattuna korjaussuunnitteluohjeessa esitettyihin laskentamenetelmiin. Lisäksi on tutkittu levennysosan pintojen lämpösuojauksen ja sydänosien jäähdyttämisen vaikutuksia levennysosan sisällä ja betoniosien välillä esiintyviin lämpötilaeroihin, joiden tiedetään aiheuttavan uuden ja vanhan siltarakenteen halkeilua. Tulokset vahvistavat niitä oletuksia, joiden mukaan levennysosan jäähdyttämisellä saavutetaan betonirakenteen kestävyyden kannalta merkittäviä etuja.