Montaż mostów podwieszonych.pdf

mosty

Montaż m ostów podwieszonych

ostów podwieszonych

Metoda nasuwania podłużnego w montażu mostów podwieszonych o konstrukcji zespolonej

Fot. 1. Nasuwanie konstrukcji stalowej Mostu Świętokrzyskiego

nia, nadeszła wreszcie chwila, gdy budowa mostów

podwieszonych przez duże rzeki w Polsce stała się

rzeczywistością. Jako pierwsze wybudowano warszawskie

mosty przez Wisłę: Most Świętokrzyski i Most Siekierkowski.

Wisła w Warszawie, chociaż wskazane jest unikanie posado-

wienia w jej nurcie podpór, nie jest typową przeszkodą dla

mostów podwieszonych. Jest rzeką płytką, o bardzo ograni-

czonych możliwościach dla żeglugi, co wyklucza podawanie

elementów montażowych od strony wody. Zdecydowano

więc, aby oba mosty, których ustroje nośne zaprojektowano

jako zespolone typu stal-beton, zmontować metodą nasuwania

podłużnego przy wykorzystaniu dodatkowych tymczasowych

podpór, usuniętych po podwieszeniu gotowych przęseł.

Technologie montażu obu mostów, przy bardzo wielu

wspólnych cechach, różnią się od siebie w sposób znaczą-

cy. Pierwszy, tj. Most Świętokrzyski, montowany był w trzech

głównych fazach:

1) nasuwanie podłużne konstrukcji stalowej z wykorzysta-

niem tymczasowych podpór pośrednich,

2) betonowanie współpracującej płyty pomostu,

3) podwieszenie gotowej konstrukcji zespolonej i usunięcie

podpór tymczasowych.

Montaż Mostu Siekierkowskiego przebiegał w dwóch fa-

zach, ponieważ nasuwano podłużnie stalowe dźwigary wraz z

płytą betonową. Taką technologię zastosowano po raz pierw-

szy na świecie.

poważnych problemów nastręczało betonowanie współpracu-

jącej płyty pomostu.

Należało zabetonować płytę na bardzo dużej powierzchni

z podawaniem betonu na znaczne odległości. Zdecydowano

się na zastosowanie tzw. „wózka do betonowania” (fot. 2).

Była to specjalna, ruchoma konstrukcja, umożliwiająca odcin-

kowe betonowanie płyty.

Proces betonowania rozpoczęto od strony prawego brze-

gu Wisły. Kolejność betonowania nie miała nic wspólnego

z zasadami kolejności betonowania płyty współpracującej

konstrukcji zespolonych. Spowodowało to zarysowanie płyty

pomostu na całej jej długości. Nie było to groźne dla samej

konstrukcji, ponieważ zespolony ustrój nośny po podwiesze-

niu został „sprężony” poziomymi składowymi sił podwiesza-

jących i rysy zostały zamknięte. Konstrukcja „wózka”, mimo

wysiłku projektantów, była bardzo ciężka. Jej ciężar wynosił

około 300 t. Poza znacznym kosztem tego urządzenia, służą-

cego do jednorazowego wykorzystania, duży ciężar spowodo-

wał konieczność dodatkowego zwiększenia grubości pasów

dolnych dźwigarów głównych nad podporami. W czasie gdy

przeprowadzano nasuwkę i betonowanie płyty współpracują-

cej, po prawej stronie rzeki budowano pylon betonowy.

MONTAŻ MOSTU SIEKIERKOWSKIEGO

Założenia ogólne

Przeprawę zaprojektowano w tzw. Łuku Siekierkowskim,

gdzie zarówno od strony północnej, jak i od strony południo-

wej po obu brzegach Wisły znajdują się piękne tereny zielone,

a koryto rzeki nie jest uregulowane. Poziom wody w ciągu

roku ulega dużym wahaniom, często występują stany niskie,

co bardzo utrudnia, a czasem wręcz uniemożliwia żeglugę

lub spław. Pogłębianie rzeki nie było możliwe ze względu na

to, że mogło wystąpić niebezpieczeństwo odsłonięcia filtrów,

znajdujących się w pobliżu przeprawy mostowej (ujęcia wody

pitnej dla Warszawy). Ponadto budowa pylonów wymagała

MONTAŻ MOSTU ŚWIĘTOKRZYSKIEGO

Stalowa konstrukcja nośna została zmontowania w sposób

tradycyjny, typowy dla technologii mostów stalowych. Na le-

wym brzegu rzeki dokonywano scalania elementów w seg-

menty, które nasuwano sekwencyjnie na podpory tymczaso-

we. Na fot. 1. pokazano podpory tymczasowe w nurcie Wisły

i konstrukcję w trakcie nasuwania. Po nasunięciu konstrukcji

20 GEOINŻYNIERIA drogi mosty tunele 03/2006 (10)

mosty

Montaż m

P rzed kilkoma latami, po długim okresie wyczekiwa-

mosty

długiego czasu. Względy te zdecydowały, że odstąpiono rów-

nież w tym przypadku od klasycznej metody budowy mostów

podwieszonych i przyjęto montaż ustroju nośnego na podpo-

rach tymczasowych z równoczesną budową pylonów.

Idea montażu

Doświadczenia zdobyte przy trudnościach związanych

z betonowaniem płyty pomostu mostu Świętokrzyskiego do-

prowadziły do pomysłu nasuwania na podpory tymczasowe

konstrukcji stalowej z płytą betonową. Przy nasuwaniu po-

dłużnym każdy przekrój konstrukcji przechodzi nad podporą

i znajduje się w przęśle, a więc działa na niego moment zgi-

nający różnych znaków. Ponadto reakcje podpór, z uwagi na

ciężar płyty betonowej, są znacznie zwiększone. Nieusztyw-

nione środniki dźwigarów głównych muszą w każdym swoim

przekroju przenieść znaczne reakcje podpór tymczasowych.

Przy opracowywaniu technologii montażu przyjęto dwa pod-

stawowe warunki:

1) płyta po nasunięciu nie może być porysowana,

2) podczas nasuwania musi być zapewniona stateczność

środników.

Aby spełnić postawione postulaty, poczyniono następujące

założenia konstrukcyjne:

• konstrukcja stalowa (poza pierwszym odcinkiem, stanowią-

cym nietypowy awanbek) będzie nasuwana z płytą żelbeto-

wą,

• płyta będzie włączona do współpracy za pomocą łączników

z co drugą poprzecznicą i w czasie nasuwania nie będzie

zespolona z dźwigarami głównymi mostu, co zapewni nie

rysowanie się poprzeczne płyty,

• płyta pomostu będzie wykonywana na całej szerokości wraz

ze wspornikami chodnikowymi,

• podczas nasuwania konstrukcja oparta będzie na wszystkich

podporach tymczasowych w dwóch punktach odległych

o 4,0 m, co powoduje zmniejszenie reakcji.

Fot. 2. Konstrukcja „wózka do betonowania”

Rys. 1. Nasuwanie konstrukcji mostu

Rys. 2. Schemat konstrukcji ustroju nośnego i płyty

Realizacja

W nurcie rzeki wybudowano pięć dodatkowych, tymczaso-

wych podpór, przez co nurtowe, podwieszone przęsło podzie-

lono na czas nasuwki na kilka mniejszej rozpiętości. Nasuwa-

nie rozpoczęto od lewego brzegu Wisły. Między podporami

6 i 7 zorganizowano stanowisko scalania konstrukcji stalowej,

zaś na prawo od podpory 7 stanowisko betonowania płyty

pomostu (rys. 1). Nasuwanie konstrukcji realizowane było

w 14 fazach. W ostatniej fazie nastąpiło dosunięcie stalowej

konstrukcji do pylonu prawobrzeżnego i połączenie jej z czę-

ścią konstrukcji praskiej. Płyta betonowa znalazła się na całej

długości nasuwanej części mostu poza elementem stanowią-

cym awanbek.

Most Siekierkowski zaprojektowano w ten sposób, że stalo-

wa konstrukcja ustroju nośnego składa się z dwóch, o stałej

wysokości, dwuteowych dźwigarów głównych oraz poprzecz-

nic rozstawionych co 4 m. Płytę pomostu betonowano z prze-

rwami nad co drugą poprzecznicą (rys. 2) oraz z przerwami

w postaci „okienek” nad pasami górnymi dźwigarów głównych.

Płyta podczas nasuwania była zespolona tylko z co drugą po-

przecznicą. Łączniki sworzniowe na dźwigarach głównych były

zlokalizowane tylko w „okienkach”. Przerwy miały na celu eli-

minację poprzecznych zarysowań płyty współpracującej. Dzięki

podziałowi płyty, pracuje ona w kierunku podłużnym mostu jak

konstrukcja wspornikowa z utwierdzeniem nad zespoloną po-

przecznicą. W utwierdzeniu występował moment zginający M A ,

wywołany obciążeniem ciężarem własnym płyty

Fot. 3. Przerwy w płycie nad dźwigarem głównym i nad poprzecznicą

. Konstrukcja

stalowa uginała się w czasie nasuwania z przemieszczeniem

∆ y , natomiast koniec płyty pod obciążeniem ρ przemieszczał

się o wartość y 1 . Na podstawie obliczeń można było zauwa-

żyć, że zachodzi nierówność ∆ y>y 1 , co oznacza, że przyjęcie

schematu statycznego w postaci wspornika jest słuszne.

Ekstremalne naprężenia w płycie mieściły się w grani-

cach wartości dopuszczalnych poza górną powierzchnią

w miejscu utwierdzenia, tzn. nad poprzecznicą zespoloną.

Rzeczywiste naprężenia były niższe, ponieważ w oblicze-

niach nie uwzględniono współpracy niezabetonowanych

prętów stalowych. Niemniej jednak liczono się z tym, że

w strefie rozciąganej beton może się zarysować. Nie jest

to groźne, bo ewentualne rysy byłyby pojedyncze w od-

ległościach wynoszących aż 8 m. Okazało się jednak, że

GEOINŻYNIERIA drogi mosty tunele 03/2006 (10)

mosty

podczas nasuwania i po nasuwaniu nie wystąpiły żadne

zarysowania płyty betonowej.

Powyższe rozważania mogły być słuszne jedynie w przy-

padku zapewnienia braku zespolenia płyty pomostu z dźwiga-

rami głównymi mostu. Zrealizowano to w ten sposób, że nad

górną półką dźwigara pozostawiono w płycie przestrzeń nie

zabetonowaną (fot. 3).

Nad dźwigarem stalowym występuje swego rodzaju niecią-

głość w płycie pomostu. Wspornik z pozostałą częścią pły-

ty połączony jest czterema beleczkami. Łączniki sworzniowe

zlokalizowano w okienkach, które zostały zabetonowane po

nasunięciu całkowitym konstrukcji. Sworzniowe łączniki ze-

spalające płytę pomostu, umieszczone w „okienkach”, zapew-

niają po zabetonowaniu warunki pracy zespolonej konstrukcji

nośnej mostu, przewidzianej w projekcie. „Beleczki” łączące

wspornik z pozostałą częścią płyty mają tak małe wymiary, że

rozstaw łączników niewiele zmienił się w stosunku do projek-

tu pierwotnego. Na fot. 4 pokazano w widoku z góry stano-

wisko do scalania konstrukcji stalowej oraz stanowisko przy-

gotowywane do betonowania płyty, a na fot. 5 przedstawiono

widok mostu podczas nasuwania.

Dla całego procesu nasuwania wyznaczono rozkłady sił

wewnętrznych i przemieszczeń. Na ich podstawie obliczono

maksymalne naprężenia w stalowym dźwigarze głównym (stal

S355J2G3), które wyniosły:

• naprężenia normalne

Fot. 4. Widok z góry na stanowisko scalania konstrukcji stalowej, odcinek

przeznaczony do betonowania płyty oraz część zabetonowanej i już

przesuniętej konstrukcji

ƒ yd = 280MPa,

• naprężenia styczne τ max = 86,0MPa < ƒ yRd = 170MPa

• naprężenia zastępcze z uwzględnieniem złożonego stan na-

prężeń

σ max = 184,8MPa <

ƒ yd = 280MPa.

Wyniki dowodzą, że zachowane zostały wymagane zapa-

sy bezpieczeństwa. Podparcie na podporach tymczasowych,

dla większej pewności zapewnienia stateczności środników,

realizowane było przy użyciu dwóch sprzężonych ze sobą

siłowników hydraulicznych. Gwarantowało to, że reakcje

w dwóch punktach podparcia na jednej podporze miały iden-

tyczne wartości.

Nasuwanie konstrukcji realizowane było bardzo sprawnie,

zgodnie z założonym wcześniej harmonogramem. Nie za-

notowano ani jednego dnia opóźnienia. Konstrukcja dotarła

na drugi brzeg, zanim zakończono budowę pylonów mostu.

Dokładność operacji także była bardzo dobra. Po nasunięciu

całej konstrukcji okazało się, że płyta betonowa w obszarze

między dźwigarami głównymi nie jest zarysowana, nawet nad

poprzecznicami zespolonymi. Beleczki utrzymujące wsporniki

płyty zarysowały się jedynie w okolicy niektórych bloków do

kotwienia lin podwieszających – w sumie zarysowania wy-

stąpiły w 7 beleczkach. Konstrukcja podczas nasuwania była

monitorowana, w wyniku czego stwierdzono, że w konstrukcji

stalowej nie wystapiły niebezpieczne wartości naprężeń [1].

Po nasunięciu konstrukcji zabetonowano przerwy w płycie

i przez to włączono ją do współpracy z konstrukcją stalową

przęsła. Po stwardnieniu betonu i po ukończeniu budowy py-

lonów ustrój nośny został podwieszony, po czym rozebrano

podpory tymczasowe.

σ z = 271,3MPa <

Fot. 5. Konstrukcja przęsła podczas nasuwania – faza pośrednia

ności na koszcie szalunków i przede wszystkim na podawaniu

betonu. Uniknięto również wielu problemów technicznych

z tym związanych. Okazało się, że zastosowanie nasuwania

konstrukcji z płytą znacznie skróciło czas montażu mostu.

Pierwsza w świecie aplikacja technologii nasuwania po-

dłużnego konstrukcji stalowej wraz z płytą betonową otwie-

ra nowe możliwości w dziedzinie budowy mostów nie tylko

podwieszonych, ale zespolonych w ogóle. Zakończona peł-

nym powodzeniem realizacja dała podstawy do planowania

następnych. Dodatkowym argumentem przemawiającym za tą

technologią są wysokie efekty ekonomiczne i organizacyjne

(m.in. skrócenie terminu realizacji).

LITERATURA

[1] Łagoda M., Olaszek P.: Monitoring of the new bridge as-

sembling technology. Proceedings of the Second International

Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management,

Kyoto 2004.

PODSUMOWANIE

Budowy dwóch mostów podwieszonych przez Wisłę

w Warszawie zrealizowane prawie w tym samym okresie (bu-

dowa drugiego została rozpoczęta bezpośrednio po ukończe-

niu pierwszego) i przez tych samych wykonawców są dosko-

nałym materiałem do poczynienia porównań zastosowanych

technologii montażu. Betonowanie w jednym miejscu płyty

współpracującej Mostu Siekierkowskiego dało duże oszczęd-

autor dr. inż Marek Łagoda

22 GEOINŻYNIERIA drogi mosty tunele 03/2006 (10)

mosty

Instytut Badawczy Dróg i Mostów

mosty

GEOINŻYNIERIA drogi mosty tunele 03/2006 (10)

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: