Trafikverket förvaltar ca 20 600 broar. Årligen satsas omkring 900 miljoner kronor på förebyggande och tillståndsbaserat underhåll. Pengarna räcker dock inte till. Många broar är gamla och de senaste fem åren har det samlade skicket på landets vägbroar blivit allt sämre enligt Trafikverkets nationella underhållsplan (Jönsson, 2017). Dessutom kommer en ökning att ske av underhållsbehovet under kommande år. Detta beror på att många broar byggdes på 50- och 60-talen. Fortsätter denna trend med för lite underhåll kommer situationen att bli ohållbar. Därför har Trafikverket behov av lösningar som kan bidra till att minska såväl de befintliga som de framtida underhållskostnaderna. Av broarna som Trafikverket förvaltar innehåller 2830 (drygt 13%) någon form av övergångskonstruktion. Övergångskonstruktioner kräver frekvent underhåll samt reparation och utbyte med jämna mellanrum. Genom att konstruera broar med ändskärmar kan övergångskonstruktionen tas bort. Detta skulle kunna resultera i stora årliga besparingar. Målet med denna studie är att synliggöra om och hur stor potential det finns att spara pengar genom att konstruera broar med ändskärmar. En livscykelkostnadsanalys har utförts där en bro med övergångskonstruktion jämförs med en utan men med ändskärmar istället. Investeringskostnaden är ungefär densamma för bägge typerna. Livscykelkostnadsanalysen utförs för fyra olika fall för en 100 m lång bro med bl.a. olika bredd och trafikmängd. Kalkylräntan antas i samtliga fall vara 3,5 %, basåret sätts till 2014, och livslängden antas vara 120 år. Ett utbyte antas kräva 40 arbetsdagar och en reparation 1 arbetsdag. Slutsatserna av livscykelkostnadsberäkningarna är att det finns en stor besparingspotential. För en 8 m bred bro med en årsdygnstrafik av 2000 blir besparingen 0,5 MSEK medan den för en 21,5 m bred bro med årsdygnstrafiken 40 000 blir ca 5 MSEK. I städer med stor trafikvolym leder störningar fort till stora köer och förseningar och därmed stora förseningskostnader. Trafikmängden är därför avgörande för besparingspotentialen. En hög trafikmängd leder till tätare reparations och underhållsintervall vilket i sin tur innebär högre drift och underhållskostnader samt förseningskostnader. De antaganden som gjorts diskuteras och intressanta fortsatta studier identifieras. / The Swedish Transport Administration (Trafikverket) takes care of some 20600 bridges. For maintenance 900 million SEK is used per year. However, this amount of money is not enough to keep all bridges in a good condition and the demand will increase as many bridges built in the 50ies and 60ies will be in need of increased maintenance. 2 830 bridges (13%) have some form of expansion joints. These joints need frequent maintenance and they also have to be replaced after a few decades. A possibility to avoid the high costs for this would be to use bridges with end-frames instead of expansion joints. The aim of this study is to estimate how much money that can be saved by using end-frames instead of expansion joints Life-Cycle Cost Analyses (LCCA) have been performed. Four different bridge types have been studied each with a length of 100 m long and with varying widths (8, 14, 18,5 and 21,5 m) and Annual Day Traffic, ADT (2, 8, 16, and 40 thousand vehicles per day). The life length is set to be 120 years and the construction cost is assumed to be equal for the two alternatives expansion joints and end-frames. The interest has been set to 3,5 % and the base year is 2014. It was assumed that the number of working days to carry out an exchange of an expansion joint was 40 days and that a repair could be carried out in 1 day. Estimations of costs for accidents, delay of traffic, vehicles, environment and maintenance are made with algorithms proposed by the Swedish Transport Administration. The Life-Cycle Cost Calculations indicate that there is a great potential for savings. For a bridge with a width of 8 m and an Annual Daily Traffic, ADT, of 2 000, the saving for a 120-year life length is 0,5 MSEK. For a bridge with a width of 21,5 m and an ADT of 40 000, the saving will be 5 MSEK. In cities with dense traffic, disturbances quickly cause long ques and consequently high delay costs, so the savings are proportionally greater for high than for low ADTs. The assumptions made are discussed and possible further studies are identified (e.g. influence of interest rate, of other relationships between costs and amount of traffic and of the present rules for designing bridges with end frames).

In this thesis, the influence of soil-structure interaction (SSI) of end-frame bridges for high-speed railways was studied. Impedance functions, representing the SSI, was calculated and analyzed. The impedance functions were applied to end-frame bridge models which were analyzed for use in HSR. A new high-speed railway link is currently being planned in Sweden by the Swedish Transport Administration (Trafikverket). \textit{Ostl\"{a}nken} is planned to run between the cities of Stockholm and Link\"{o}ping with a maximum speed limit of 320km/h. As high-speed traffic induces high dynamic impact on bridges, dynamic analysis to ensure safety and passenger comfort is needed according to Eurocode. Thus, there is a demand of dynamically safe bridges that are also cost-effective. One cost-effective bridge is the soil integrated end-frame bridge, however, there are no design advice in Eurocode today on how to take SSI into consideration. The aim of the thesis has therefore been to investigate if the influence of SSI on end-frame bridges for HSR. This thesis was executed using the frequency domain approach to solve dynamic problems in finite element software. Furthermore, impedance functions have been obtained representing the SSI. Impedance functions take dynamic stiffness and dynamic damping into consideration where the damping consists of two parts: material damping and radiation damping due to energy dissipation in the form of elastic waves. To limit the model size, an absorbing region (AR) was used to mitigate waves originating from the source. The accuracy of impedance functions is dependent on several parameters and demands a great computational capacity to reach, mostly governed by the radiation condition. A parameter study of impedance functions was conducted, including parameters such as geometry, modulus of soil and detail levels. The impedance functions were then attached to bridge models on which trains modelled as moving point loads were applied. Envelopes of the acceleration and displacements have been presented and analyzed. Shear strain checks were made in order to verify the assumption of linear-elastic material behavior of the embankment. By using SSI in form of impedance functions attached to bridge models, numerical results show a great reduction of vibrations in models. The study suggests that a large end-frame, either long or high or both, may reduce acceleration as well as displacements. A stiffer embankment material may further reduce vibrations. Shear strain checks confirm that the assumption of linear-elastic soil behavior was true. / I det här exjobbet har påverkan av jord-struktur interaktion (soil-structure interaction - SSI) av ändskärmsbroar för höghastighetsbana blivit studerat. Impedansfunktioner som representerar SSI har beräknats och analyserats. Impdansfunktionerna har sedan applicerats på bromodeller och analyserats för höghastighetstrafik. Sveriges första höghastighetsbana håller just nu på att planeras av Trafikverket. Ostlänken kommer att bli den första delen och är planerad att gå från Stockholm till Linköping med en högsta hastighet av 320 km/h. Då höghastighetstrafik introducerar stor dynamisk på verkan på broar behövs dynamisk analys genomföras enligt Eurocode för att kunna säkerställa broarnas säkerhet och komfortkrav. Därför finns idag ett behov av dynamiskt säkra broar som också är kostnadseffektiva. En typ av kostnadseffektiv bro är den med jord integrerade ändskärmsbron. I dagens Eurocode finns dock inga konstruktionsråd vad gäller jord-struktur interaktion av ändskärmarna. Målet med detta examensarbete har därför varit att undersöka påverkan av SSI och besluta huruvida användandet av ändskärmsbron på höghastighetsbanor är legitimerat, eller om den ska undvikas. Det här examensarbetet har utgått från att lösa dynamiska problem i frekvensdomänen med hjälp av FEM. Impedansfunktioner som representerar jord-struktur interaktionen har tagits fram. Impedansfunktioner tar dels hänsyn till dynamisk styvhet och dels dynamisk dämpning. Den dynamiska dämpningen består av två delar; den första är materialdämpning och den andra är vågdämpning där energi dissiperar i vågform. För att begränsa FE modellens storlek har en absorbing region tillämpats för att absorbera vågorna vid randen. Impedansfunktionernas konvergens beror på flertalet parametrar och kräver en hög datakapacitet för att fås, mestadels beroende av radiatorvillkoret. En parameterstudie utfördes för att kunna analysera sensitiviteten hos impedansfunktionerna. Vidare applicerades dessa impedansfunktioner på skal- och balk-bromodeller på vilka HSLM laster påfördes. Skjuvtöjningskontroller gjordes för att verifiera att antagandet om linjärelastiskt materialbeteende var korrekt. Genom att ta hänsyn till SSI i form av impedansfunktioner tyder numeriska resultat på att vibrationer kan reduceras i hög grad. Envelopper visar att en stor ändskärm, antingen lång, hög eller bådadera, kan reducera accelerationer liksom förskjutningar. En styvare bank kan ytterligare reducera vibrationer.