Montaż mostów podwieszonych

Montaż mostów podwieszonych, BUDOWNICTWO, Mosty

[ Pobierz całość w formacie 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
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
ρ
. 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)
21
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
mosty
GEOINŻYNIERIA drogi mosty tunele
03/2006 (10)
23
[ Pobierz całość w formacie PDF ]