Bron är belägen utanför Solvalla travbana och har en total brolängd på 776,9 m som är fördelad på 23 brospann (se Figur 1). Bron är uppdelad i fyra delar varav överbyggnaden mellan stöd 1–4, 7–13 och 13–24 utgörs av en slakarmerad betongbalk. Överbyggnaden mellan stöd 4–7 byggs i stål med samverkande betongplatta. Banöverbyggnaden projekteras ballastfritt med prefabricerade betongsliprar som gjuts fast i bron. Vid stöd 4 och 13 finns det fasta lager som håller bron på plats.
Figur 1 Elevation och plan av Solvallabron.
En av utmaningarna i projektet har varit att utforma en bro som inte inkräktar på det fria utrymmet för Mälarbanan. Vid projektering av bron har två krav varit helt avgörande. För det första är nivån för rälsöverkant låst av detaljplanen. För det andra fanns det angivet i förfrågningsunderlaget att brostöd ska placeras minst 10 m från Mälarbanans ytterspår. För att uppfylla dessa två krav, krävs en bro med spännvidd ~62 m och balkhöjd i den kritiska sektionen på 1150 mm. Att bygga en fackverksbro, trågbro eller bågbro uppfyller varken krav i detaljplan eller framtagen gestaltning. I samband med förprojektering tog ELU fram två alternativ, antigen att bygga en samverkansbro med stållåda eller att bygga en samverkansbro med I-balkar. Utifrån förslagen valde Gülermak av produktionstekniska skäl att gå vidare med förslaget med I-balkar.
Broalternativet med I-balkar som spänner över Mälarbanan är ca 160 m lång i 3 spann med spännvidder på 41,3 m, 62,2 m och 56,5 m (se Figur 2). Bron går i en snäv kurva med en kurvradie på 240 m. Tvärsnittet består av en betongplatta med två underliggande I-balkar med stålkvalitet S460. I-balkarna stabiliseras av tvärförband som placeras med ett c-c avstånd 2,5–5,1 m. Bron förses även med ett underliggande fackverk för att öka tvärsnittets vridstyvhet. För att inte få för stora spänningar och deformationer varierar balkhöjden mellan 1150–3000 mm. Den högre balkhöjden vid stöd 6 lyfter upp momentkurvan och avlastar brofacket över Mälarbanan.
Figur 2 Elevation och plan av samverkansbro mellan stöd 4–7.
En annan utmaning i projektet har varit att bygga en radiekrökt I-balkbro. Till skillnad från en rak I-balkbro uppstår avlänkningskrafter utefter hela balken om bron är radiekrökt. Detta visas enklast med ett exempel. Figur 3a visar en balk med längd ds och radie R. Balkens böjmoment ger upphov till tryck- och dragkrafter N, i flänsarna från permanenta och variabla laster. För att jämvikt ska råda krävs en avlänkningskraft qH (se Figur 3b). Kraften som belastar ett tvärförband blir således:
 | (1) |
där cctf är c-c avståndet mellan tvärförbanden. Notera att avlänkningskraftens storlek bestäms av balkens moment, höjd och krökningsradie. För Solvallabron blir denna kraft som störst över Mälarbanan eftersom balkarna belastas av ett högt moment samtidigt som balkarnas tvärsnittshöjd är begränsad.
Figur 3 Avlänkningskraft i fläns som uppstår av moment i huvudbalk.
Avlänkningskrafterna i tryckt och dragen fläns kommer att vara motriktade, vilket visas i Figur 4. Dessa krafter kommer att försöka vrida balken medurs och belasta huvudbalkarna och tvärförband med kraften V:
 | (2) |
Utöver att det krävs tvärförband för att kunna ta hand om dessa laster kommer balken i ytterkurva att belastas mer än den i innerkurvan. Vid dimensionering är det därför viktigt att välja en modell som fångar strukturens verkningssätt.
Figur 4 Belastning av fältförband i fältmitt mellan stöd 5-6.
Stålbron har dimensionerats med en 3D-balkmodell som upprättats i Brigade Plus 6.2. Modellen består av 3 parallella balkar, där de två yttre balkarna beskriver böjstyvhet motsvarande en balk och den mittersta balken beskriver det sammansatta tvärsnittets vridstyvhet. Detta sätt att modellera en samverkansbro finns beskrivet i Unterweger (2002) och Vayas och Iliopoulos. När bron var färdigräknad validerades modellen genom att jämföra resultaten med de som erhålls med en mer detaljerad modell (se Figur 5). Båda modellerna beaktar temporära byggskeden och inverkan av betongens tidsberoende egenskaper.
Figur 5 Detaljerad FEM-modell som upprättats för att validera balkmodell.
För att erhålla en god avrinning och en tillfredställande yttre karaktär har stålbalkarna överhöjts för permanenta laster. Figur 6 visar att maximal framräknad överhöjning för balk i inner- och ytterkurva uppgår till 222 mm respektive 305 mm. För att tillgodose dessa behov har balkar och tvärförbanden byggts vridna. Läget för varje sektion har på tillverkningsritningarna angivits med överhöjning ΔZV och ΔZÖ, samt sidoförskjutning ΔY.
Figur 6 Deformationer från permanenta laster. Blå färg motsvarar 305 mm.
Stålkonstruktionen, bestående av huvudbalkar och tvärförband, tillverkades av NORDEC i Finland under våren 2022 (se Figur 7). Bron transporterades sedan på lastbil i sex delar till Stockholm för att lyftas på plats med kran. Lyftet utfördes under juli månad i samband med sommarens tågstopp av Mälarbanan. Totalt lyftes 4 montagedelar med en längd och vikt på 30–40 m respektive 80–130 ton. För att minska svetsmängden uppe i luften gjordes montagedelarna så stora som möjligt. På grund av sin höga lyftkapacitet användes en bandkran med 600 tons kapacitet. Trots den höga kapaciteten fick ett av lyften utföras som ett så kallat tandemlyft med en assisterande kran. Vid bromontaget användes 3 temporära stöd.
Under hösten fortsätter arbetet med att först gjuta betongplatta och sedan den ballastfria spårplattan. Sträckan Bromma till Ursvik torg vilket innefattar Solvallabron planeras att vara färdigbyggd 2023.
Figur 7 Övre: Tillverkning av bro i Stålverkstad. Nedre: Temporärt stöd under byggskede.
Beställare: SL/Trafikförvaltningen
Entreprenör: Gülermak
Konstruktör: ELU
Stålentreprenör: Nordec
Författare
Christoffer Svedholm ELU Konsult
Magnus Kollén ELU Konsult
Mathias Uhlán ELU Konsult
