Foto: Mikael Schlosser

Fotos kan sikre Storstrømsbroen

fredag 13 sep 13

Fakta om Storstrømsbroen

Den gamle: 

  • Storstrømsbroen er en kombineret vej- og jernbanebro mellem Falster og Masnedø.
  • Storstrømsbroen er 3.199 meter lang og 14 meter bred.
  • Storstrømsbroen blev indviet den 26. september 1937.
  • Storstrømsbroen var i flere år Europas længste bro.
  • Storstrømsbroen og Masnedøbroen udgjorde frem til åbningen af Farø-broerne i juni 1985 den eneste faste forbindelse mellem Sjælland og Lolland-Falster.
  • I oktober 2 011 finder Banedanmark flere revner i den eksisterende bro, hvorefter broen bliver lukket i nogle uger for at blive repareret. 

Den nye:

  • Den dobbeltsporede jernbane på den nye Storstrømsbro vil blive anlagt, så passagertog kan passere med 200 kilometer i timen, og bilister kan køre med 80 kilometer i timen. 
  • Arbejdet begynder i 2018 og tager omkring fire år, før de første tog og biler kan køre over senest ved udgangen af 2021. Der kommer også en gang- og cykelsti over Storstrømmen. 
  • Den nye Storstrømsbro kommer formentlig til at koste ca. fire milliarder kroner. 

Kilde: Transportministeriet

Et almindeligt spejlreflekskamera, nogle dåser spraymaling og avanceret billedbehandling. Det er det, der skal til, for at Banedanmark kan sikre Storstrømsbroen, indtil den får en afløser.

En mørk og regnfuld nat i maj i 2013 kravlede en flok ingeniører fra DTU og Banedanmark rundt på Storstrømsbroen med seks Nikon-spejlreflekskameraer og et par dåser spraymaling. Samtidig var der indsat et særtog uden passagerer til ingeniørernes disposition, og toget blev sat til at krydse broen seks gange på deres ordrer.
Det kunne lyde som opskriften på et Olsen Banden-kup, hvor gevinsten dog ikke var i klingende mønt, men en række fotos af broen.
Men hvad får seks ingeniører til at trodse vejret og normal døgnrytme for at kravle rundt og fotografere Storstrømsbroen mellem kl. to og fire om natten?
”På DTU har vi igennem de seneste fem år opbygget en viden om, hvordan man ved hjælp af fotos i høj opløsning kan afdække spændinger og revner i forskellige materialer. Teknologien er enkel og effektiv, og den fungerer nu fantastisk i laboratoriet. Nu afprøver vi det ude i virkeligheden,” fortæller Christos Georgakis og Gregor Fischer, begge lektorer ved DTU Byg. 

Trafik begrænses 

Virkeligheden er Storstrømsbroen. I 2011 – året før broens 75-års-fødselsdag – blev dens høje alder afsløret i form af et antal revner i stålkonstruktionen ved broens samlinger mellem svævefag og ankerfag. Ved hjælp af røntgen blev der i alt fundet 11 revner, hvor den længste målte 55 cm, mens de fleste var mindre revner på 17 cm eller derunder. Ni revner var at finde på broens jernbaneside, mens to var på bilsiden.
Broen blev lukket i flere uger for bil- og togtrafik, mens der blev sat forstærkninger på problemområderne. Herefter blev der indført en begrænsning for togtrafikken, så store godsvogne ikke længere måtte passere Storstrømsbroen. Begrænsningen har lige nu ikke den store betydning, da store godstog siden åbningen af Storbæltsbroen har benyttet denne bro i stedet. Men når Femern-forbindelsen åbner i 2021, vil tunge godsvogne igen have brug for at køre over Storstrømmen – og så er det en alvorlig sag, at broen kun kan klare de lettere passagertog. Folketinget besluttede i foråret 2013 at investere 4 mia. kr. på en afløser til Storstrømsbroen, som skal stå klar i 2021. En ny bro vil desuden løse en anden alvorlig begrænsning for jernbanetrafikken: Den gamle bro har kun et enkelt jernbanespor, mens den nye får to spor.
Men frem til 2021 har Banedanmark ansvaret for, at jernbanedelen på Storstrømsbroen er sikker. Broen er under skærpet tilsyn.

Revner følges nøje

Derfor blev Banedanmark hurtigt interesseret, da lektorerne fra DTU Byg tog kontakt for at præsentere den teknologi, som de nu mestrer i laboratorierne.
”Storstrømsbroen skal holde otte år endnu. Og vi ønsker en hurtig, billig og effektiv metode til monitorering af revnerne,” siger Paul Stig Andersen, projektleder i Banedanmark.
Banedanmark havde netop været udfordret med at få dokumenteret, hvorvidt en forstærkning et enkelt sted på broen afhjalp problemet. Broen bliver i forvejen monitoreret ved hjælp af ’strain gauge’. Det er påklistrede folie-anordninger, der kan måle modstand i elektrisk strøm. Anordningerne deformerer, hvis det underliggende materiale deformeres. Deformationen opfanges som forandringer i den elektriske modstand.
Med strain gauge kan man observere et område på 3 x 3 mm. Med DTU Bygs metode kan man observere et større areal – på Storstrømsbroen valgte de størrelsen 60 x 70 cm.
 
Foto: Mikal Schlosser
Storstrømsbroen en nat i maj 2013. Seks ingeniører fra henholdsvis DTU og Banedanmark har travlt med at fotografere udvalgte dele af broens konstruktioner for at dokumentere, nøjagtigt hvordan de opfører sig, mens der kører tog på broen. Foto: Mikal Schlosser

”Vores metode er enkel: Vi tager fotos med spejlreflekskameraer af de områder, der skal observeres. Der er ikke noget udstyr eller ledninger, som skal monteres permanent på broen. Vi tager det hele med os efter affotograferingen. Når vi kommer hjem, lægger vi fotoene ind på en computer, og ved hjælp af et softwareprogram til ’digital image correlation’ (se forklaring i faktaboks, red.) kan vi se, hvordan konstruktionens materiale opfører sig, når det udsættes for pres. I det her tilfælde tog vi billeder af to områder på broen, mens et tog kørte over,” fortæller Christos Georgakis.
For at få brugbare fotos til digital image correlation skal det område, der skal fotograferes, først præpareres med et par lag spraymaling i et sorthvidt camouflage-lignende mønster. Mønsteret fungerer som et antal referencepunkter, der gør det muligt for softwaren i den efterfølgende billedbehandling at følge, hvordan materialet opfører sig, når det belastes. Alene at opbygge den viden om, hvilket mønster der er bedst egnet, har taget flere master- og ph.d.-studerende på DTU Byg et antal år at udforske.

Alle revner skal detekteres 

Efter den regnvåde fotosession på broen i maj er billederne blevet computerbehandlet og analyseret på DTU. Efterbehandlingen af billederne viser, hvordan stålpladerne bevæger sig i relation til hinanden, når togene kører over broen. Desuden viser det sig, at nitterne, der fæstner stålet, også bevæger sig, hvilket kan have indflydelse på, hvordan konstruktionen opfører sig.
DTU og Banedanmark skal nu følge op på resultaterne, og det skal afgøres, om der skal fotograferes yderligere på broen.
”Vi vil gerne være 100 procent sikre på at detektere alle revner i Storstrømsbroen. Ligesom vi ønsker dokumentation for, at de forstærkninger, vi laver, har den tilsigtede effekt, så vi har en sikker bro, indtil vi får en ny i 2021,” siger Paul Stig Andersen, projektleder i Banedanmark.

Digital Image Correlation

Digital Image Correlation (DIC) er en metode, hvor man ved hjælp af digitale fotos og computersoftware benytter sporings- og billedregistreringsteknikker til nøjagtige 2D-og 3D-målinger af ændringer i billeder. Inden for ingeniørvidenskaben anvendes DIC bl.a. til at måle deformationer, forskydninger og spændinger i materialer. 

Det har taget DTU Byg omkring fem år at opbygge viden om, hvordan man kan bruge DIC til at observere, hvordan materialerne i en konstruktion opfører sig, når den udsættes for pres. Før affotografering skal konstruktionens overflade påføres et mønster, der fungerer som en række referencepunkter på billederne. Det gør det muligt for softwaren at sammenligne billederne, så man kan følge bevægelser og forskydninger i materialerne. Mønsteret påføres med spraymaling. 

I flere år har adskillige ph.d.- og masterstuderende på DTU Byg forsket i at finde frem til det optimale mønster. Her på Storstrømsbroen får mønsteret overfladen til at ligne en ’nusset’ camouflage, hvor der først sprayes med hvid maling og dernæst sort.

DTU Byg

 

Relaterede Videoer  

Vis flere