asb-portal.cz - Odborný portál pro profesionály v oblasti stavebnictví
Partneři kategorie

Výsun nového Starého mostu v Bratislavě

12.07.2016

V článku je podrobně popsán výsun ocelové konstrukce nového Starého mostu včetně statické analýzy a monitoringu. Ocelová příhradová konstrukce hlavních polí 2 až 5 byla montovaná ve výrobně na pravém břehu Dunaje a postupně vysouvaná do definitivní polohy. Vzhledem k rozpětí největších polí v Dunaji 106,68 a 137,16 m bylo nutné použít speciální montážní podepření na pontonu, které se pohybovalo s vysouvanou konstrukcí, a při analýze výsunu bylo potřebné zohlednit jejich vzájemnou interakci. V průběhu výsunu byly konstrukce mostu i plovoucí podpory podrobně monitorovány.

Výstavba mostu

Výstavba mostu byla prováděna postupným vysouváním konstrukce hlavních polí 2 až 5 do definitivní polohy. Konstrukce mostu krajních polí 1 a 6 byla poté montovaná na pevné skruži přímo v definitivní poloze. Na obr. 1 je znázorněno schéma výsunu, který se skládal z 11 dílčích výsunů, jejichž délka vyplynula z montážního rozdělení konstrukce na 26 sestav teoretické délky 15,245 m. Na pravém břehu v prostoru pilířů 6 až 8 byla zřízena výrobna, ve které se vždy dvě sestavy montovaly a připojovaly k již vysunuté konstrukci. Typická délka jednoho dílčího výsunu pak byla 2 × 15,245 = 30,49 m. Celkový pohled na výstavbu mostu je vidět na obr. 2. Pro překlenutí nejdelších polí 2 a 3, ve kterých byla použita plovoucí montážní podpora, byly navrženy atypické délky dílčích výsunů s ohledem na maximální možnou délku volné konzoly a minimalizaci doby, během které byla konstrukce podepřená na plovoucí podpoře.

Obr. 1  Jednotlivé fáze výsunu

Výsun byl prováděn pomocí předpínacích tyčí WR ∅36 mm, které byly kotveny do speciálních ocelových přípravků upevněných na příčnících mostu. Výsuvné zařízení složené ze 4 hydraulických válců se zdvihem cca 0,8 m bylo umístěno na pilíři 6. Pro 1. až 3. výsun byly použity 4 tyče, ostatní výsuny se realizovaly pomocí 8 tyčí. Most byl vysouván výškově i směrově v definitivní geometrii. Výsuvná trajektorie byla definovaná niveletou, byla tedy vedená ve výškovém oblouku o poloměru cca 5 600 m. Směrově byla konstrukce vysouvaná v přímé. Na pilířích byla osazena atypická výsuvná ložiska složená z elastomerových ložisek, na nějž byly uloženy roznášecí ocelové nosníky. Horní plocha ocelových roznášecích nosníků byla opatřena leštěným nerezovým plechem, na který se při vysouvání pokládaly teflonové kluzné desky. Celková délka ložiska byla 1,95 m, vlastní kluzná plocha měla délku 1,5 m. Na všech pilířích bylo osazené boční vedení. Nájezdy na pilíře 34 a 5 byly prováděny prostřednictvím nájezdové klapky s hydraulickým zařízením.

Obr. 2  Nosná konstrukce po 7. výsunu (foto Jiří Dvořák)

Plovoucí montážní podpora byla tvořená pontonem půdorysné plochy 11 × 66 m, na kterém byla postavena speciální lehká konstrukce tvořená čtyřmi vzájemně propojenými válcovými věžemi (obr. 3). Mostní konstrukce byla podepřena v místě styčníků hlavních nosníků. Bezpečnost proti posunutí v příčném směru zajišťovaly zarážky, v podélném směru byla konstrukce držena pouze na tření mezi dolním pásem a horním povrchem hlavic věží. Pohyb plovoucího podepření zajišťovala vysouvaná konstrukce mostu. Poloha plavidla byla jištěna 4 lany ukotvenými na březích a 1 lanem délky 220 m ukotveným proti proudu v ose Dunaje do dna řeky. Příčná poloha byla navíc jištěna remorkérem.

Obr. 3  Plovoucí montážní podepření. Vlevo foto, vpravo schéma

Pro případ výškové rektifikace a pro naplutí resp. vyplutí pontonu byl pod každou z věží uložen 285t hydraulický lis. Všechny lisy byly ovládány jedním hydraulickým agregátem a bylo zajištěno zvedání všech čtyř věží najednou, a tedy i rovnoměrné zvedání podepřené mostní konstrukce. Výšková rektifikace pomocí lisů byla prováděna vždy, když byl výsun zastaven. Během výsunu byly lisy neaktivní a výškovou rektifikaci o velikosti „h“ zajišťovaly tzv. jacking timbers (obr. 3). Zmenšením vzdálenosti „h“ bylo dosaženo poklesu konstrukce mostu, zmenšení reakce působící na ponton, a tedy vynoření pontonu. Naopak, při zvětšení vzdálenosti „h“ došlo k nadzvednutí konstrukce, odpovídajícímu zvýšení reakce na ponton a jeho ponoření.

Analýza výsunu

Analýza výsunu byla prováděna ve výpočetním programu Midas CIVIL pomocí prostorového prutového modelu. Výpočet výsunu probíhal diskrétně ve výsuvných krocích po cca 1,905 m, tedy čtvrtině vzdálenosti příčníků tak, aby byly zachyceny všechny rozhodující stavy konstrukce. Tím bylo vystihnuto mj. i mimostyčníkové zatížení dolního pásu (obr. 4). Základním vlivem, který se obecně zohledňuje při výsunu ocelových mostů, je nadvýše­ní konstrukce. Na obr. 5 je znázorněna křivka nadvýšení hlavních polí 2 až 5, které dosahovalo v nejdelším poli hodnoty až 140 mm. Ten­to vliv byl ve výpočetním modelu zohledněn poklesem podpor v každém výsuvném kroku.

Obr. 4  Mimostyčníkové zatížení dolního pásu při výsunu

Plovoucí podpora byla ve výpočetním modelu zadaná jako pružná podpora, jejíž tuhost byla stanovena z půdorysné plochy pontonu na základě hydrostatického vztlaku. Rovněž byl zohledněn rozdíl mezi kružnicovou výsuvnou trajektorií, která byla dána polohou výsuvných ložisek a tvarem konstrukce, a vodorovnou hladinou Dunaje, po které se pohybovala plovoucí podpora. Díky tomuto vlivu docházelo k většímu zatlačování pontonu mostní konstrukcí v závislosti na vzájemném poměru jejich tuhostí. Zatížení větrem při výsunu bylo stanovené ze střední rychlosti větru 13 m/s. V zaparkované poloze, kdy byly montovány další sestavy, se uvažovala rychlost větru 22 m/s.

Během 8. a 11. výsunu pomocí plovoucí podpory mohlo docházet ke kolísání hladiny Dunaje. Maximální povolený rozsah, na který byla konstrukce navržena, byl +200/–100 mm. Pokud se během výsunu výška hladiny změnila více než o uvedené hodnoty, došlo k zastavení výsunu a rektifikaci výškové polohy nosné konstrukce pomocí lisů a jacking timbers v patě montážní podpory. Rovněž bylo uvažováno s tlakem proudu řeky na ponton, který způsoboval příčné zatížení konstrukce. Uvažovaná rychlost proudění byla 2 m/s.

Obr. 5  Nadvýšení mostu

Monitoring výsunu a porovnání s teoretickými předpoklady

Během jednotlivých výsunů byla provedena celá řada měření – od měření napjatosti ve vybraných prvcích příhradové konstrukce optovláknovými snímači přes geodetické zaměření polohy konstrukce po kontrolu ponoru a reakce působící na ponton. Rovněž bylo ve vybraných časových intervalech zaznamenáváno napětí ve výsuvných hydraulických lisech a tím byla stanovena skutečná tažná síla během jednotlivých výsunů.

Obr. 6  Schéma rozmístění optovláknových snímačů

Vzhledem k tomu, že během výsunů docházelo k velkému lokálnímu mimostyčníkovému zatížení přímo pojížděných dolních pásů hlavních příhradových nosníků, bylo prováděno měření poměrného přetvoření optovláknovými snímači ve vybraných řezech zvolených dle velikosti namáhání (řezy D1–D11). Jejich rozmístění je patrné z obr. 6. Rovněž bylo měřeno poměrné přetvoření na horním pásu v místě největšího tahového napětí při nejdelší volné konzole (řez H1). Měření bylo realizováno během 6. až 11. výsunu. Naměřené hodnoty byly porovnány s hodnotami poměrných přetvoření stanovenými výpočtem (obr. 7). Uvedený snímač D4.2 byl umístěn na horním povrchu dolního pásu, snímač D4.1 pak na spodním povrchu. V grafu jsou znázorněny přírůstky poměrných přetvoření během 8. výsunu od počáteční napjatosti před zahájením výsunu.

Obr. 7  Porovnání výpočtem stanovených a naměřených přetvoření

Z uvedeného grafu je patrné zvětšení poměrného přetvoření, a tedy napjatosti, v okamžiku přejezdu dolního pásu přes výsuvné ložisko vlivem lokálního ohybu při mimostyčníkovém zatížení. Vypočtené hodnoty jsou větší vlivem diskrétního podepření výpočtového modelu. Ve skutečnosti dochází k redistribuci svislých ohybových momentů, a tedy snížení napětí vlivem roznášecí délky výsuvného ložiska o velikosti 1,5 m (obr. 4).

Geodetické měření bylo prováděno dvojím způsobem:

  • po dokončení každého výsunu (kontrola polohy vysunuté konstrukce),
  • během výsunu (kontrola polohy volného kon­ce OK při výsunech na plovoucí podpoře).

Po dokončení každého výsunu byly zaměřeny a kontrolovány vybrané body po délce konstrukce signalizované terčíky, ke kterým byl geodetem fyzicky přikládán minihranol. Rovněž bylo zaměřeno čelo konstrukce kvůli návaznosti na další připojované dílce, které se přivařovaly k vysunuté konstrukci tzv. do tečny (obr. 8). Během 8. a 11. výsunu, během nichž byla volná konzola podepřena montážním podepřením na plovoucí podpoře, byla „kontinuálně“ geodeticky měřena výšková a půdorysná poloha volného konce mostu. K tomuto účelu byly na volném konci OK a v místě podepření plovoucí podpory (body H2.1–H2.4) zřízeny pevně připojené hranoly, na kterých bylo možné měřit mj. i v noci. V reálném čase tak bylo možné naměřené hodnoty okamžitě porovnávat s předpokládanou polohou konstrukce. Pokud došlo k překročení přípustných odchylek, které byly stanoveny projektantem s ohledem na únosnost konstrukce, bylo nutné provést rektifikaci volného konce do správné polohy pomocí lisů umístěných v patě podpůrných věží. Kontinuální měření bylo prováděno pravidelně po 1,9 až 2,0 m výsunu a rovněž v kritických etapách výsunu.

Obr. 8  Tvar napojení konstrukce

Obr. 9  Výškové odchylky konstrukce během 8. výsunu

Graf na obr. 9 znázorňuje výškové odchylky konstrukce od předpokládané polohy během 8. výsunu, a to v místě podepření plovoucí podpory (hranoly H2.1–H2.4). Je patrné, že po vysunutí cca 45 m začalo docházet k poklesu hladiny Dunaje, a tedy i volného konce konstrukce. Jakmile byly překročeny přípustné výškové odchylky (po cca 55 m výsunu), byla provedena výjimečná výšková rektifikace. Prostřednictvím hydraulických lisů zabudovaných do podpůrných věží montážního podepření na plovoucí podpoře byla rovněž měřena tíha působící na ponton během 8. a 11. výsunu. Kontrola reakce byla prováděna z důvodu nebezpečí možného přetížení pontonu a jeho ponoření pod přípustnou mez. Maximálně přípustná síla, kterou mohla působit konstrukce na ponton, byla omezena velikostí 1 000 t. Rovněž byl měřen tzv. freeboard (tj. vzdálenost mezi palubou a hladinou řeky) (obr. 3 vpravo).

Obr. 10  Reakce působící na plovoucí podporu během 8. výsunu

Obr. 11  Freeboard během 8. výsunu

V neposlední řadě byl během jednotlivých výsunů zaznamenáván tlak ve výsuvných hydraulických lisech. Při výpočtu maximální tažné síly bylo uvažováno s třením o velikosti 10 % a nepříznivým podélným sklonem výsuvných ložisek. V grafu na obr. 12 je znázorněna velikost předpokládané tažné síly během jednotlivých výsunů a skutečně naměřená tažná síla. Je patrné, že při 1. výsunu byla velikost tažné síly v jednom okamžiku překročena až trojnásobně v důsledku zvýšeného tření na provizorních výsuvných ložiscích ve výrobně, které po zkušenostech z prvního výsunu musely být upraveny. Poté již tření nepřekročilo předpokládanou hodnotu 10 %. Postupně při delších výsunech, kdy most přejížděl především po teflonech výsuvných ložisek na pilířích 2 až 7, tření nabývalo hodnot kolem 4 až 5 %.

Obr. 12  Vývoj velikosti tažné síly během jednotlivých výsunů

Závěr

Autorem architektonického řešení nového Starého mostu je Ing. Miroslav Maťaščík. Generálním projektantem bylo sdružení firem Alfa 04, a. s., a SHP s.r.o. Projekt výsunu zpracovala firma SHP s.r.o. Zhotovitelem mostu byla Eurovia CS prostřednictvím závodu Mosty a konstrukce. Montáž OK prováděli Hutní montáže, a.s. Výsun Starého mostu prováděla firma Doprastav, a. s. Výsuvná ložiska a nájezdová klapka byly součástí projektu montovny a montážních zařízení, který připravily firmy LKM Consult a OKF. Plovoucí podpora byla tvořena pontonem, který dodala firma Felbermayr, a montážním podepřením, umístěným na pontonu, jehož dodávku a obsluhu zajistila firma ALE. Dodávku, instalaci a vyhodnocení optovláknových snímačů napjatosti zajišťuje firma Sylex, s. r. o.

TEXT: Ing. Pavlína Juchelková, Ph.D.,
Ing. Petr Novotný, Ph.D.
FOTO a OBRÁZKY: Stráský, Hustý a partneři s.r.o.

Pavlína Juchelková a Petr Novotný působí ve společnosti Stráský, Hustý a partneři s.r.o.

Článek byl uveřejněn v časopisu Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.

Komentáře

Prepíšte text z obrázku do poľa. Ak nedokážete text rozoznať, kliknite na obrázok.

Další z Jaga Media