Bågbro

Vad är en bågbro?

En bågbro kännetecknas av att bågen i första hand ska vara tryckbelastad, men eftersom bron utsätts för rörliga laster uppstår situationer där delar av bågtvärsnittet är dragbelastade. I Trafikverkets broregelverk ingår bågen, tillsammans med bland annat balk, fackverk, platta och valv, i huvudbärverket, alltså den del som egentligen bär bron. Bågen är därför primärt ett tryckelement, och vid stålbågar är ett slutet lådtvärsnitt den mest effektiva tvärsnittsformen för att bära trycket.

Hur bär en bågbro lasten?

En bågbro med upphängd farbana bär lasten på farbanan via hängare upp till bågen, eftersom bågens globala styvhet är större än farbanans böjstyvhet, vilket ger tryck i bågen och drag i ett eventuellt dragband. Bågverkan ger också horisontella upplagsreaktioner, och dessa kan tas upp av dragband mellan stöden när bågen läggs upp på pelare. Vilar bågen direkt på en grundplatta kan horisontalkrafterna tas upp av fundamenten, om grundförhållandena så medger, eller av dragband under eller i plattan. Hos bågar utan dragband förlitar sig bron på det horisontella mothållet från grundläggningen, där den vertikala och horisontella reaktionen löses upp till en kraft längs bågen. Vid dimensionering ska såväl last i bågens plan som horisontallast vinkelrätt mot bågplanet beaktas.

Vilka typer av bågbroar finns?

En bågbro kan utformas på flera sätt, framför allt genom farbanans placering i förhållande till bågen och genom det statiska system som väljs. Träbågbroar byggs enligt fyra statiska system.

Farbanans läge

Farbanan kan ligga ovanför bågen, under bågen eller någonstans däremellan, vilket ger bron dess karakteristiska utseende och bestämmer hur lasten leds in i bågverket. I träbågbroar kan bågarna ha uppstolpad farbana, upphängd farbana eller farbana i bågform. Brobanan i stålbågbroar kan vara en ortotrop stålplatta eller en betongplatta, och den enklaste formen av stöd är stegfarbanan med tvärbalkar.

Bunden båge

En bunden båge, ibland kallad bowstring, tar bågens tryck genom ett dragband i farbanan, vilket innebär att underbyggnaden i princip bara behöver bära vertikala laster. När en last placeras på farbanan förs den till bågen via hängarna, och det ger tryck i bågen och drag i dragbandet. De flesta bundna bågbroar har vertikala hängare, men i vissa broar är hängarna korsade, vilket gör att en del av den globala skjuvningen längs spannet kan överföras.

Statiska system i trä

Träbågbroar byggs enligt flera statiska system, bland dem 2-ledsbåge, som är statiskt obestämd, 3-ledsbåge, 2-ledsbåge med dragband samt 2-ledsbåge med uppstolpad körbana. De statiskt obestämda tvåledsbågarna får ökade påkänningar av tvångskrafter vid stödförskjutningar, till exempel sättningar. Horisontella upplagskrafter måste i alla systemen tas upp i sidobalkarna, i dragbanden eller ledas in i upplagen.

Vilken form har en bågbros båge?

En bågbros båge formas så att böjmomenten blir så små som möjligt, det vill säga att bågformen följer trycklinjen för den dominerande lastkombinationen. En parabelbåge kan i princip bära last som är jämnt fördelad längs horisontalprojektionen genom enbart axialkrafter.

Koncentrerade laster kan öka avståndet mellan trycklinjen och systemlinjen och därmed ge böjmoment i bågen.

Vilka spännvidder klarar bågbroar?

En bågbro i trä spänner typiskt över kortare sträckor medan en bunden bågbro i stål används för de längsta spannen, både för vägtrafik och för järnväg. Typvärdena skiljer sig också åt mellan olika farbanetyper i trä, eftersom konstruktionshöjden varierar kraftigt beroende på om farbanan bärs av, hängs under eller ligger i bågformen.

Brotyp	Typisk spännvidd (m)	Konstruktionshöjd
Träbågbro med farbana i bågform	10-60	L/25
Träbågbro med upphängd farbana	20-30	L/4-L/6
Träbågbro med uppstolpad farbana	20-50	L/4-L/6
Bunden bågbro för väg	75-250	ej uppgivet
Bunden bågbro för järnväg	50-200	ej uppgivet

Raderna för bundna bågbroar saknar angiven konstruktionshöjd i underlaget och ska därför läsas som spännviddsvärden endast. Spännvidderna för bundna bågar gäller ungefärliga intervall för de båda trafikslagen.

Vilka material används i bågbroar?

En bågbro i Sverige byggs vanligen av betong eller stål, vilket är de mest förekommande materialen i landets bågbroar. Äldre svenska bågar är oftast gjorda av betong medan yngre vanligtvis är gjorda av stål. Bågen som tryckelement styrs av materialets förmåga att bära tryck, och ett slutet lådtvärsnitt är därför mest effektivt i stålkonstruktionen.

Bågarna till träbroar tillverkas mestadels av limträ och stabiliseras i tvärled med förband eller skivor. Eftersom trä är känsligt för klimatpåverkan bör bågarna skyddas med täckning av plåt på ovansidan och inklädnad av sidorna, till exempel med skivor eller träpanel.

Vilka svenska bågbroar är kända exempel?

En känd svensk bågbro är Sandöbron, som vid invigningen bar världens längsta bågspann och som långt därefter fortfarande räknas som ett typexempel på hög bågbro i betong. Ett annat landskänt exempel är Västerbron i Stockholm, en stålbågbro med överliggande brobana och två bågspann på 168 respektive 204 meter, där det längre spannet har en segelfri höjd på 26 meter.

Bro	År	Typ	Nyckeltal
Sandöbron	1943	Hög bågbro	Spännvidd 262 m, segelfri höjd 40 m
bågbro i Falun	2000	bågbro i limträ	Bro över väg
Nya Svinesundsbron	2005	bågbro	Längd 704 m, bågspann 247,3 m, båghöjd 91,7 m över havet, bredd 28,2 m
Skidbro i Branäs	2007	bågbro i limträ	Byggd av Moelven Töreboda
Västberga allébro	2017	Enspanns stålbågebro	Överliggande båge med vertikala hängare, öppnade för trafik 2 juni

Sandöbron togs i bruk 1943 och hade då världens längsta bågspann. Västberga allébro över stambanan projekterades som en förhållandevis enkel konstruktion att inspektera och underhålla, och arbetet avslutades när broarna öppnade för trafik i juni 2017.

Vilka regler styr bågbroar?

En bågbro styrs av Transportstyrelsens föreskrifter och tillämpade eurokoder med nationella val. När Trafikverkets regelverk tillämpas i projektet gäller även tilläggen och de brotekniska kraven i tabellen. Stålkonstruktioner ska då dimensioneras enligt särskilda standarder med tillägg, och bågens kritiska bärförmåga med hänsyn till knäckning ska vara tillräcklig i förhållande till tryckkraften. Därtill ställs krav på avslagen hängare, utbyte av hängare och hängstag samt dynamisk respons.

Område	Krav
Föreskrifter och eurokoder	Transportstyrelsen föreskriver att eurokoderna ska användas för att påvisa bärförmåga, stadga och beständighet för järnvägar, spårvägar, tunnelbanor, vägar och gator.
Nationella val	SS-EN 1990 till SS-EN 1999 tillämpas med nationella val ur TSFS 2018:57.
Stålkonstruktioner	Stålkonstruktion ska dimensioneras med SS-EN 1993-1-1 till 1-12, SS-EN 1993-2 och SS-EN 1994-2 samt Trafikverkets tillägg.
Knäckning	I bågbro ska bågens kritiska bärförmåga med hänsyn till knäckning vinkelrätt mot bågplanet enligt elasticitetsteori vara dubbelt så stor som tryckkraften i bågen.
Avslagen hängare	Överbyggnaden i en bågbro ska dimensioneras under förutsättning att en godtyckligt placerad hängare är avslagen.
Utbytbar hängare	En bågbro ska dimensioneras så att en godtyckligt placerad hängare eller ett hängstag kan bytas ut.
Dynamisk respons	För bågbroar ska dynamisk respons utvärderas.

Hur inspekteras en bågbro?

En bågbro i Trafikverkets bestånd inspekteras handnära minst vart sjätte år. Handnära inspektion innebär att inspektören ser samt kan känna samtliga konstruktionselement med handen, vilket ger en närgången bild av skick och skador. Huvudinspektionen ska syfta till att upptäcka och bedöma brister som kan påverka konstruktionens funktion eller trafiksäkerheten inom en tioårsperiod. Utöver detta kan kompletterande särskild inspektion behövas för bland annat nit- och skruvförband, svetsförband, korrosion på armering och tätskiktets funktion.

Hur underhålls en bågbro?

Underhåll av en bågbro kan bland annat vara byte av kantbalkar, räcken och tätskikt. Målad yta på stålkonstruktioner som påverkas av utmattningslast eller sprödbrottsrisk ska, när Trafikverkets underhållskrav tillämpas, underhållas när rostgraden uppgår till Ri 4 enligt SS-EN ISO 4628-3, medan övriga konstruktioner underhålls vid rostgrad Ri 5. När en underhållsåtgärd utformas och dimensioneras ska brons statiska verkningssätt beaktas, så att kraftvägen genom båge, hängare och dragband inte förändras oavsiktligt.

Vanliga frågor om bågbroar

Varför byggs bågbroar i Sverige oftast av betong eller stål?

Valet hänger samman med att bågen arbetar som tryckelement, vilket både betong och stål klarar väl i stora spännvidder. Materialet speglar dessutom branschens utveckling över tid, eftersom äldre bågar oftast är gjorda av betong medan yngre vanligtvis är gjorda av stål.

Kan bågbroar byggas i trä?

Ja, bågbroar kan byggas i trä. Bågarna tillverkas då mestadels av limträ och stabiliseras i tvärled med förband eller skivor. Träbågarna bör dessutom skyddas mot klimatpåverkan med plåttäckning på ovansidan och inklädnad av sidorna.

Varför är vissa bågbroar känsliga för sättningar?

Tvåledsbågar är statiskt obestämda system, och de får ökade påkänningar av tvångskrafter när stöden förskjuts, till exempel vid sättningar i marken.

Varför måste hängarna kunna bytas?

När Trafikverkets regelverk tillämpas i projektet ska en bågbro dimensioneras så att en godtyckligt placerad hängare eller ett hängstag kan bytas ut, och överbyggnaden ska klara att en godtyckligt placerad hängare är avslagen. Kravet gör att bron är underhållbar under sin livslängd och att en enskild hängares fel inte äventyrar hela konstruktionen.

Vad innebär handnära inspektion?

Handnära inspektion innebär att inspektören ser och kan känna samtliga konstruktionselement med handen. Trafikverket utför denna typ av inspektion på alla broar i sitt eget bestånd minst vart sjätte år, och resultatet ligger till grund för bedömning av brister som kan påverka funktion eller trafiksäkerhet.