Estimation of Long-Term Extreme Response of Floating Bridges

Ved beregning av langtids ekstremrespons for en gitt konstruksjon er som oftest metoden kalt Full Integrasjon anerkjent som den mest nøyaktige. Enkelte utfordringer kan likevel oppstå når komplekse konstruksjoner slik som flytebruer skal undersøkes. Til tross for metodens høye nøyaktighet kan hverken beregningskostnaden eller kjøretiden for denne metoden ignoreres. I denne avhandlingen blir derfor alternative metoder for estimering av langtids ekstremrespons av flytebruer undersøkt og sammenlignet med Full Integrasjon-tilnærmingen. I sammenligningen rettes fokuset både på nøyaktigheten og effektiviteten til disse alternative metodene. Blant de undersøkte metodene i dette prosjektet er den såkalte Inverse First-Order Reliability Method (IFORM), Environmental Contour Method (ECM) og Monte Carlo Simulering (MCS) med Importance Sampling (IP). I tillegg undersøkes potensialet til Gaussian Process Regression (GPR) for bruk i forbindelse med langtids responsanalyse. Alle de undersøkte metodene er eksemplifisert ved bruk av en forenklet flytebrumodell. Modellen er basert på parametere fra Bergsøysundbrua, en bru som ligger mellom Aspøya og Bergsøya på nordvestlandet. Modelleringen og analysen av bruas pongtonger er utført i GenieE og HydroD, som begge er programvareløsninger utviklet av Det Norske Veritas (DNV). Den forenklede elementmodellen av bruas bæresystem inkludert pongtongdata fra HydroD er generert og analysert i Abaqus. Derfra hentes de udempede naturlige frekvensene og de massenormaliserte modevektorene. Ved hjelp av WAWI-pakken utviklet ved institutt for konstruksjonsteknikk ved NTNU blir responsspekteret for konstruksjonen beregnet. Når det gjelder metodene for langtidsanalyse viste både IFORM og ECM høy grad av nøyaktighet med et maksimalt avvik på mindre enn 5.7 % mot den konservative siden, sammenlignet med Full Integrasjon. Dette beskjedne avviket kompenseres dessuten til en viss grad av den høye effektiviteten til disse metodene. Monte Carlo Simulering med Importance Sampling basert på resultatene fra IFORM overestimerte responsen, men viste generelt tilstrekkelig nøyaktighet og effektivitet.