Dynamic analysis of concrete arch bridges under high speed train loads. Case study: viaduct over the Almonte river

Abstract

This work analyses the dynamic response of high-speed railway (HSR) bridges through a case study: the viaduct over the Almonte River on the HSR line from Madrid to Lisbon. The main objective is to develop a methodology for the dynamic analysis of HSR arch bridges based on the semi-analytic method proposed by Martinez-Castro et al. and analyze their specific behavior. Firstly, it is refered the way the dynamic study of HSR bridges is treated in instructions. Also the semi-analytic method is described. Secondly, five different finite element models of the Almonte bridge are developed, including one considering the soil-structure interac- tion. Finally, the dynamic response of the bridge is analysed through the different models and conclusions are drawn on the suitability of the different models.

Este trabajo analiza la respuesta dinámica de puentes arco de hormigón, para ferrocarril de alta velocidad a través de un caso de estudio: el viaducto sobre el río Almonte, en la línea de alta velocidad Madrid-Lisboa. El principal objetivo es el desarrollo de una metodología, basada en una solución semianalítica para el problema de paso de cargas móviles, capaz de tener en cuenta la interacción suelo-estructura. La interacción se considera mediante el análisis en modelo de elementos de contorno y cálculo de las matrices de impedancia dinámica de las cimentaciones del arco. De forma analítica,se proyecta la matriz de amortiguamiento sobre los diferentes modos de vibración, obteniéndose las tasas de amortiguamiento modal equivalentes. El análisis demuestra que tener en consideración la interacción suelo-estructura en este tipo de puentes arco es recomendable, pues permite aminorar los efectos dinámicos de forma justificada.