Mosty zbudowane metodą przęsło po przęśle z użyciem przesuwnego rusztowania

Mosty zbudowane metodą „przęsło po przęśle”

z użyciem przesuwnego rusztowania

Bridges constructed span-By-span utilizing movaBle scaffolding

Streszczenie

Mosty zbudowane metodą „przęsło po przęśle” z użyciem deskowania, podpartego lub podwieszonego do przesuwnego rusztowania, zostały opisane pod kątem ich architek- tonicznego i konstrukcyjnego rozwiązania. Zaprezentowano rusztowania znajdujące się zarówno pod, jak i nad pomostem.

Abstract

Bridges that were progressively – span-by-span - cast in a formwork supported or sus- pended on movable scaffolding are described in terms of the architecture and structural solution and technology of their erection. Both the underslung and overhead movable scaffoldings were utilized.

Jiří Stráský Libor Konečný

ing. Adam Zmuda, P.E. – Stráský, Hustý a partneři, Brno, Czechy prof. ing. Jiří Stráský, DSc. – Stráský, Hustý a partneři, Brno, Czechy

1. Wstęp

W ostatnim czasie autorzy uczestniczyli w projektowaniu wielu mostów, betonowanych

„przęsło po przęśle” w deskowaniu podpartym lub podwieszonym do przesuwnego rusztowania. Podczas budowy wykorzystywano przesuwne rusztowanie pod pomo- stem i nad pomostem. Szerokość mostów wynosi od 12 do 17 m, a całkowita długość to 10,562 km. Mosty o długości przęsła do 50 m ukształtowano za pomocą dźwigara belkowego z dużymi wspornikami lub przekroju dwudźwigarowego. Gdy deskowanie jest umieszczone pod betonowaną konstrukcją, dźwigary oparto bezpośrednio. Jeśli de- skowanie jest umieszczone ponad betonowaną konstrukcją, dźwigary oparto pośrednio za pomocą poprzecznic podporowych. Rusztowanie to zostało użyte podczas budowy podwieszonego mostu przez rzekę Odrę. Pomost mostu ukształtowano za pomocą dwóch dźwigarów skrzynkowych połączonych ze sobą poprzecznie sprężoną płytą betonową i pojedynczymi zastrzałami [1].

Mosty o dłuższych przęsłach prowadzone wysoko nad terenem są ukształtowane za pomocą dźwigarów skrzynkowych z bardzo dużymi wspornikami opartymi na prefabry- kowanych zastrzałach. Ich szerokość wynosi od 25 do 30 m. Są one betonowane w de- skowaniu podwieszonym do ruchomego rusztowania z tzw. organicznym sprężeniem.

Sprężenie to eliminuje deformacje powstałe podczas betonowania.

Zastosowania powyższych technologii zaprezentowano na podstawie przytoczonych przykładów.

2. Wiadukt Kninice w ciągu autostrady D8, Czechy

Wiadukt Kninice, który znajduje się pomiędzy wsiami Ždárek i tunelem Libouchec, składa się z dwóch równoległych mostów o długości pomostu 1,027 m i 1,077 m – rys. 1. Spadek podłużny niwelety wynosi 4,5%; odpowiadająca różnica wysokości pomiędzy przyczół- kami mostu to 48 m. Ponieważ wiadukt przechodzi bezpośrednio w tunel, poprzeczna odległość między mostami zmienia się – od 0,9 do 9,0 m. Schemat statyczny obu mostów tworzy belka ciągła o typowej rozpiętości przęsła 42 m [2].

Rys. 1. Wiadukt Kninice – elewacja

Pomost wiaduktu ukształtowano jako monolityczny dźwigar belkowy z szerokimi wspornikami – rys. 2 i fot. 1. Dźwigar ma pełny przekrój poprzeczny o zmiennej wyso- kości od 2,6 m nad podporami do 1,4 m w przęśle. Zmienną wysokość dźwigara opisuje krzywa czwartego stopnia. Pomost, który został zaprojektowany jako częściowo sprężony, został sprężony podłużnie, jak i poprzecznie.

Rys. 2. Wiadukt Kninice – przekrój Fot. 1. Wiadukt Kninice – gotowy obiekt

Podpory wiaduktu ukształtowano jako smukłe kolumny o wysokości do 25,2 m. Pod- pory mają stałą grubość wynoszącą 2,4 m, a ich szerokość zmienia się od 3,0 do 3,91 m.

Zmiana szerokości, której krzywa odpowiada paraboli czwartego stopnia, wizualnie przechodzi w zewnętrzną krawędź przekroju poprzecznego pomostu. Pomost oparty jest na każdej podporze za pomocą łożysk garnkowych. Podpory zaprojektowano tak, aby w miejscu pomiędzy łożyskami można było umieścić podnośniki hydrauliczne celem ewentualnej rektyfikacji wysokościowej konstrukcji. Podłużne poziome siły przenoszone są przez trzy pary stałych łożysk umieszczonych na trzech środkowych podporach. Pod- pory posadowiono na palach wierconych.

Fot. 2. Wiadukt Kninice – przesuwne rusztowanie pod pomostem

Pomost wiaduktu został zabetonowany „przęsło po przęśle” w deskowaniu podpar- tym na przesuwnym rusztowaniu znajdującym się pod pomostem – fot. 2. Rusztowanie składa się z dwóch stalowych dźwigarów skrzynkowych. W przedniej części dźwigary te są oparte na podporze, a w tylnej podwieszone do zabetonowanej już części pomostu.

Przerwy w betonowaniu poszczególnych przęseł znajdują się w odległości 8,5 m od podpory. W przerwach montażowych tylko połowa podłużnych kabli została sprężona i zakotwiona. Druga połowa została zakotwiona w zakotwieniu ruchomym – rys. 3 w odległości 2,6 m od przerwy. Podczas budowy, dużą wagę przywiązywano do jakości wykonania powierzchni betonowej. Most budowano w tempie jedengo kompletnego przęsła w ciągu 10 dni.

Rys. 3. Wiadukt Kninice – układ kabli sprężających

Most był analizowany jako konstrukcja ciągła za pomocą metody elementów skoń- czonych. Przywiązano dużą wagę do analizy redystrybucji naprężeń podczas procesu betonowania i sprężania pomostu w czasie. Podczas betonowania, wspornik poprzednio zabetonowanego przęsła jest obciążony bardzo dużą siłą powstałą na skutek obciążenia ciężarem ruchomego rusztowania oraz całego przęsła. Skurcz i pełzanie młodego betonu wspornika podtrzymującego rusztowanie ma znaczny wpływ na deformację konstrukcji.

Przywiązywano zatem wielką uwagę do analizy poszczególnych etapów budowy w czasie i obliczeń ugięcia.

Ze względu na to, że jedynie połowa kabli sprężających była sprężona w przęśle przy- legającym do betonowanego, w przęśle powstawały wielkie naprężenia. W związku z tym, konstrukcję zaprojektowano jako częściowo sprężoną, w której sprawdzono szerokość rys oraz naprężenia zmęczeniowe w stali. Sprężenie poprzeczne zostało zaprojektowane w podobny sposób.

Budowę mostu ukończono jesienią 2006 roku.

3. Most przez rz. Odrę w ciągu autostrady D47, Czechy

W pobliżu wsi Mankovice autostrada D47 przekracza lokalną drogę, linię kolejową, rzekę Odrę oraz trzy lokalne jeziora podwójnym wiaduktem o całkowitej długości 848,0m – rys. 4 i fot. 3, [3]. W planie oś mostu jest zakrzywiona a wysokościowo przebiega w wklęsłym łuku podłużnym.

Rys. 4. Most przez Odrę – elewacja

Oba mosty posiadają 21 przęseł o długościach 29,00+38,00+11x42,00+45,00+

50,00+45,00+42,00+39,50+37,00+33,50+25,00 m. Ciągła konstrukcja pomostu została kon- strukcyjnie podzielona na trzy części. Pierwszą formuje wiadukt o typowej rozpiętości przęsła 42,00 m. Druga jest uformowana 50,00 m przęsłem przekraczającym rzekę oraz przyległymi przęsłami długości 45,00 m. W trzeciej części rozpiętość przęseł oraz wysokość przekroju zmieniają się równomiernie. Rozpiętość przęsła zmienia się od 42,00 do 25,00m;

wysokość przekroju zmienia się od 2,40 do 1,80 m. Te modyfikacje zostały wprowadzone ze względu na skrajnię kolejową pod mostem.

Całkowita szerokość pomostu lewego mostu jest stała i wynosi 15,15 m; całkowita szerokość pomostu prawego mostu zmienia się od 16,15 do 17,15 m – rys. 5. Odległość obu mostów między sobą jest stała i wynosi 7,60 m. Częścią pomostu są też korytka od- wadniające które jednocześnie tworzą gzymsy. Zostały zabetonowane dwa przęsła później.

Pomosty zostały betonowane progresywnie „przęsło po przęśle” w deskowaniu podwieszonym do ruchomego rusztowania – fot. 4. Rusztowanie było ukształtowane z stalowego dźwigara skrzynkowego podpierającego poprzeczne ramy do których de- skowanie jest podwieszone. W przedniej części rusztowanie opierało się na segmentach podporowych, a w końcowej części było podparte na zabetonowanej już części pomostu.

Pomost był betonowany progresywnie sekcjami długości jednego przęsła. Przerwy mon- tażowe zostały usytuowane w odległości 6,00 m od podpór. Pomost sprężono ciągłymi kablami sprężającymi korespondującymi z wykresem momentów zginających od obciążeń stałych. Ich rozmieszczenie jest podobne do tego z wiaduktu Kninice. Niebezpośrednio podparte dźwigary podłużne są połączone z podporowymi dźwigarami (poprzecznicami)

Fot. 3. Most przez Odrę – gotowy obiekt  Rys.  5.  Most  przez  Odrę  –  przekrój  po-

poprzecznymi kablami sprężającymi, które razem z zbrojeniem przenoszą reakcje z dźwi- gara na łożyska. Kable te mają zakotwienie bierne usytuowane na spodzie dźwigarów podłużnych, a sprężone są za pomocą zakotwień czynnych umieszczonych w wspornikach dźwigarów. Kable nakładają się na siebie nad łożyskami.

Segmenty podporowe pierwszej i trzeciej części pomostu zostały ukształtowane za pomocą poprzecznych dźwigarów grubości 2,50 m wraz z zabetonowaną częścią dwu dźwigarowego pomostu o długości 2,90 m. Podporowy segment drugiej części mostu miał 16,00 m długości. Został ukształtowany przez poprzeczny dźwigar grubości 2,50 m który został zabetonowany z częścią pomostu o długości 16,00 m. W tej części typowy przekrój pomostu został uzupełniony płytą dolną o zmiennej szerokości – fot. 5. Pomost jest podparty za pomocą pary łożysk garnkowych rozmieszczonych w odległości 2,40 m od siebie na wąskich podporach. Łożyska na trzech środkowych podporach są stałe;

w pozostałych zapewniono możliwość podłużnego przesuwu.

Fot. 4. Most przez Odrę – rusztowanie przesuwne    Fot. 5. Most przez Odrę – segment 

         podporowy

Pośrednie podpory ukształtowano jako wąskie ściany o stałej szerokości 3,90 m i zmien- nej grubości od 0,90 do 1,70 m. Podpory są utwierdzone w stopach fundamentowych posadowionych na palach wierconych o średnicy 0,90 m i długości od 18,00 do 21,00 m.

Most został ukończony jesienią 2009 roku.

4. Most przez Hostovski Potok, Słowacja

Most ten jest częścią projektu PPP, który został zbudowany na odcinku Selenec – Beladice autostrady R1 w pobliżu miasta Nitra w Słowacji [4]. Most o całkowitej długości 975 m został ukształtowany jako belka ciągła o 17 przęsłach długości od 33,00 do 69,00 m – rys. 6 i fot. 6. Jezdnie autostrady w obu kierunkach są umiejscowione na jednym moście uformo- wanym jako jednokomorowy dźwigar skrzynkowy z dużymi wspornikami opartymi na prefabrykowanych zastrzałach. Szerokość mostu wynosi 25,66 m. Most był progresywnie budowany zarówno w kierunku podłużnym, jak i poprzecznym. Najpierw, podstawowa skrzynka dźwigara została zabetonowana w deskowaniu podwieszonym do przesuwnego rusztowania znajdującym się nad pomostem, następnie zamontowano prefabrykowane zastrzały i zabetonowano wsporniki. Przesuwne rusztowanie które zastosowano to tzw.

organiczne sprężenie.

Rys. 6. Most przez Hostovski potok – elewacja

Fot. 6. Most przez Hostovski potok

Podczas gdy krótsze przęsła mają stałą wysokość 2,60 m, wysokość dźwigara dłuż- szych przęseł zmienia się od 2,60 do 4,00 m – rys. 7. Krzywa zmiennej wysokości dźwigara wpisuje się w okrąg. Betonowane na budowie fragmenty pomostu wykonano z betonu C35/45, natomiast prefabrykowane zastrzały z betonu C45/55.

Pomost jest podłużnie sprężony za pomocą wewnętrznych kabli sprężających z przy- czepnością, umieszczonych w podstawowym przekroju oraz za pomocą zewnętrznych kabli bez przyczepności umieszczonych wewnątrz skrzynki dźwigara. Wewnętrzne kable 2x6 zostały ukształtowane z 12–15,7 mm splotów umieszczonych wewnątrz ścian dźwigara o stałej grubości 500 mm. Są łączone w każdej przerwie montażowej. W 69,00 m przę- słach kable te są uzupełnione 2x2 kablami umieszczonymi wewnątrz wzmocnionej płyty dolnej dźwigara. Nad podporami 2x6 prostych kabli jest umieszczonych w górnej płycie.

Zewnętrzne sprężenie ukształtowano za pomocą 2x4 zewnętrznych kabli z 31–15,7 mm splotów. Kable te są uciąglone przez trzy przęsła i zakotwione w przeponach podporo- wych. Odchylenia zrealizowano za pomocą podporowych i przęsłowych dewiatorów.

W kierunku poprzecznym płyta pomostu jest sprężona kablami ukształtowanymi z 4 splotów w płaskiej osłonce umieszczonych w odległości 1,50 m. Podczas budowy zastrzały były podwieszone na stalowych prętach kotwionych w zewnętrznych wspor- nikach podstawowego przekroju poprzecznego – skrzynki betonowej.

Rys. 7. Most przez Hostovski potok – przekrój poprzeczny

Pomost posadowiono na pełnych podporach o wysokości do 30,00 m. Mają one prze- krój poprzeczny w kształcie litery X o stałej szerokości 6,50 m. Grubość podpór zmienia się z wysokością – od 2,20 do 3,00 m. Dwie centralne podpory są ramowo połączone z pomostem, a dwa kolejne przegubowo. Ponad pozostałymi podporami i przyczółkami pomost jest podparty za pomocą łożysk garnkowych. Podpory i przyczółki posadowiono na wierconych palach średnicy 1,20 m.

Rozwiązanie konstrukcyjne zostało opracowane na podstawie dokładnej analizy statycznej i dynamicznej. Konstrukcja była analizowana w programie MIDAS. Została zamodelowana jako konstrukcja 2D za pomocą elementów prętowych oraz jako 3D z użyciem elementów płytowych. Szczegółowa analiza zachowania konstrukcji w czasie oraz podczas procesu budowy została także wykonana.

Pomost został progresywnie budowany zarówno w kierunko podłużnym, jak i po- przecznym. Najpierw betonowano tylko skrzynkowy podporowy segment pomostu z krótkimi wspornikami o długości 1,00 m. Dźwigar w przęsłach od 4 do 14 był betono- wany w deskowaniu podwieszonym do przesuwnego rusztowania umieszczonego ponad pomostem. W przęsłach od 1 do 3 i od 15 do 17 dźwigar był zabetonowany w tradycyj- nym deskowaniu stacjonarnym. Został sprężony wewnętrznymi kablami umieszczonymi w środnikach dźwigara i łączonymi w przerwach montażowych.

Proste kable były sprężone po tym jak rusztowanie przesunięto do kolejnej pozycji, a zanim zamontowano prefabrykowane zastrzały. Zastrzały o nominalnej szerokości 3,00 m są podparte w dolnej części na zewnętrznej części skrzynki i zakotwione prętami stalowymi w płycie górnej dźwigara. Betonowana na miejscu płyta pomostu jest oparta na deskowaniu umieszczonym na zamontowanych już zastrzałach. Po tym jak wykonano poprzeczne sprężenie, podłużne kable zewnętrzne zostały również sprężone.

Przesuwne rusztowanie opracowane przez portugalską firmę BERD jest ukształtowane za pomocą kratownicowego łuku z ściągiem – fot. 7. Podczas betonowania dźwigara siły rozciągające w ściągu są stopniowo zwiększane. W ten sposób – za pomocą regulowanego, tzw. organicznego sprężenia – ugięcie rusztowania jest eliminowane. Rusztowanie jest podparte w przedniej części na podporowym segmencie na podporze, a w tylnej części na wykonanej już części przęsła w odległości 2,50 m od końca wspornika. Jedno przęsło było betonowane w ciągu 20 dni. Z tą samą prędkością montowane są prefabrykowane

zastrzały oraz betonowa płyta pomostu w odległości trzeciego przęsła od betonowanego głównego dźwigara. Most ukończono we wrześniu 2011.

Literatura

[1] Strasky, J.: Mosty o konstrukcji ciegnowej zaprojektowane przez biuro SHP w Brnie, Republika Cze- ska. Wrocławskie Dni Mostowe, Aktualne realizacje mostowe, Wrocław, 24–25 listopada 2011. ISBN 978-83-7125-210-5.

[2] Husty, I.- Konecny, L.- Hrdina, L.- Racansky, J.: Viaducts Kninice and Mordova Rokle of the Freeway D8. Structural Concrete in the Czech Republic 2002-2005. 2nd fib Congress, Naples 2006.

[2] Strasky, J.- Konecny, L.- Hrdina, L.- Dufek, B.- Romportl, T.- Dankova, D.: Viaduts built using an Overhead launching Gantry. Structural Concrete in the Czech Republic 2006-2009. 3rd fib Congress, Washington 2010.

[4] Novotny, P.- Konecny, L.- Strasky, J.- Klimes, P.: Bridge across the Hostovsky Creek Valley, Expressway R1, Slovakia. fib Symposium Prague 2011.

Fot. 7. Most przez Hostovski potok – przesuwne rusztowanie