1. Fotogalerie a video

2. Fakta

0
Teoretické rozpětí hlavních nosníků [m]
0
Teoretické vzepětí oblouku hlavního nosníku [m]
0
Hmotnost jednoho mostu [t]
0
Šikmost uložení hlavních nosníků [°]
0
Rychlost na mostě [km/h]

3. Identifikační údaje

Stavba: Rekonstrukce mostu v km 80,930 trati Hohenau (ÖBB) – Přerov

Stavební objekt: SO 02-19-01 Železniční most v km 80,930

Katastrální území: Poštorná

Obec: Břeclav

Kraj: Jihomoravský

Investor, objednatel: Správa dopravní železniční cesty, státní organizace

Zpracovatel mostu: FIRESTA – Fišer, rekonstrukce, stavby a.s.

Zpracovatel přípravné dokumentace: EXprojekt s.r.o

Odpovědný projektant stavby: Ing. David Rose

Vypracoval: Ing. David Rose, Ing. Martin Chaloupka, Ing. Jan Plšek, Ph.D

Staničení: evidenční km 80,930

Trať:  Hohenau (ÖBB) – Přerov

Překonávané překážky: odlehčovací rameno řeky Dyje

4. Základní údaje o mostě v novém stavu

Předmětný most převádí dvoukolejnou železniční trať Hohenau (ÖBB) – Přerov přes odlehčovací rameno řeky Dyje cca 2,4 km jižně od žst. Břeclav (měřeno po trati). Nosnou konstrukci mostu tvoří ocelová konstrukce s hlavními nosníky tvořenými tzv. „síťovaným obloukem“. Rozpětí nosné konstrukce je 97,500 m, konstrukční výška NK mostu je 15,64 m v polovině rozpětí, šikmost mostu je levá (úložný úhel 41°), VMP 3,0 v přímé. Nová traťová rychlost je 160 km/h (původně 100 km/h). Pro každou kolej je navržena samostatná nosná konstrukce. Na jednom hlavním nosníku je osazeno 40 ks táhel, tj. 80 ks na jednu NK, průměry táhel jsou 90 mm vyjma krajních táhel, která jsou průměru 120 mm. Hmotnost jedné OK mostu je necelých 900 tun. Pro nosnou konstrukci byla použita ocel S355 a pro táhla jemnozrnná ocel jakosti NL se zaručenou mezí kluzu při dané tloušťce táhel
fy = 460 MPa.

5. Zdůvodnění stavby

Dosavadní prototypové řešení přímého upevnění železničního svršku s dilatačními zařízeními na stávajícím mostě díky interakci se železničním svrškem přetěžovalo podélně pevná ložiska kratšího pole stávajícího mostu až do vzniku závad v uložení ložisek (nízká kvalita betonu – zatlačování
a naklánění ložisek) a na železničním svršku (nerovnoměrné poklesy a dilatace mezi jednotlivými nosnými konstrukcemi v místech dilatačních zařízení a v místě pevných ložisek). Možnost rektifikace dilatačních zařízení železničního svršku (umístěných přímo na plechové mostovce stávajícího mostu) byla vzhledem k poklesům NK mostu již vyčerpána. Stávající nosná konstrukce včetně spodní stavby díky těmto důvodům nevyhovovala požadavkům na zvýšení traťové rychlosti. Investorem byla také prověřena efektivita případného zásahu do prototypového systému upevnění svršku spolu
s výstavbou nových pilířů. Toto řešení se však ukázalo jako neefektivní jak ekonomicky, tak technicky. Důvodem k následnému rychlému řešení stavby byl kromě příležitosti čerpání prostředků z „OPD1“ také závazek zvýšení traťové rychlosti na základě smluv na mezinárodní úrovni (mezinárodní program RAILJET).

6. Příprava projektu

6.1 Okrajové podmínky zadání a termíny projekčních prací

Zadání projektu v tomto případě jednoznačně ovlivnilo zvolené technické řešení. Základními požadavky zadavatele bylo financování stavby z „OPD1“, zahájení realizace stavby nejpozději v roce 2015 a zvýšení traťové rychlosti v řešeném úseku na 160 km/h. Z těchto důvodů bylo s ohledem na nutné profinancování stavby z „OPD1“ navrhnout takové technické řešení, které bude možno realizovat bez vyřizování územního řízení a bez potřeby provádění studií dopadu stavby na životní prostředí (perličkou je, že v lokalitě hnízdí orel mořský a také se zde nachází více než 8 různých druhů zájmů ochrany životního prostředí – nadregionální biokoridor a Ramarský mokřad nevyjímaje). Břeclavská opěra mostu je navíc součástí protipovodňové hráze, která v úhlu cca 41° navazuje na železniční trať. Správce toku Povodí Moravy, s.p. požadoval odstranění původních Pilířů z koryta toku
na základě zkušeností se záplavami v předchozích letech. Výsledkem jednání s úřady a se složky investora stavby je jednopolový most, který musel být navržen jako šikmý, aby respektoval stávající úhel křížení, nezmenšil celkovou průtočnou kapacitu koryta a aby nezasahoval do těsnícího jádra protipovodňové hráze. Oproti očekávanému třípolovému mostu se takto projekční příprava násobně zkomplikovala.

6.2 Termíny projekčních prací

Díky nutnosti financování stavby z „OPD1“ vznikly velmi náročné časové podmínky pro projekční práce, které znamenaly nutnost rozdělit projekční přípravu v poslední fázi na PSŘ a DPSŘ. Všechny projekční stupně mostu zpracovala společnost EXprojekt s.r.o.

6.3 Rozsah průzkumných prací, zatěžovací zkoušky pilot vodorovnou silou

S ohledem na velmi složité základové podmínky (zvodnělé jemné písky pod neúnosnou vrstvou jílu) a historicky potvrzené problémy se zakládáním v dané lokalitě při výstavbě předchozích mostů bylo nutno provést kromě standardních průzkumů (4x kopaná sonda pro hloubku založení, 4x průvrt opěr, 4x IG vrtaná sonda, 4x IG penetrační sonda) také zatěžovací zkoušku pilot pro stanovení jejich pracovního diagramu – odezvy na vodorovné zatížení. Tyto hodnoty byly potřebné pro sestavení výpočetního modelu interakce kolej – most. Také bylo nutno ověřit vrtatelnost pilot malou soupravou, která by se vešla pod stávající most. Pro tento účel byly v rámci projekční přípravy zhotoveny 4 ks nesystémových pilot, z nichž dvě byly podrobeny účinkům vodorovných sil. Vrtatelnost malou soupravou se nepotvrdila (hmotnost soupravy je pouze necelých 8 tun a nebyla schopna provrtat relativně tuhé jíly začínající v hloubce cca 3 m až 6 m). Technické řešení mostu muselo být na základě průzkumu upraveno a začátek stavby musel být přesunut již na konec roku 2014.

7. Specifické znaky mostu

7.1. Rozpětí 97,5 m a šikmost mostu 41°

Pro návrh šikmo uloženého mostu byla řada důvodů. Pro zachování jednokolejného provozu a pro možnost aktivace všech zemních kotev bylo třeba celou novou mostní opěru vybudovat před stávající opěrou a provést kotvení a to za jednokolejného provozu. Tak bylo možno stihnout realizaci stavby v termínu dle požadavku investora. Správce povodí požadoval vymístit pilíře z koryta řeky a nesouhlasil se zásahem do těsnícího jádra protipovodňové hráze, která navazuje na stávající břeclavskou opěru. Proto bylo nutno pro dodržení termínu zahájení realizace stavby navrhnout nové opěry umístěné před stávajícími, které mají šikmý líc. To si vyžádalo jednopolovou šikmo uloženou konstrukci. Nebylo tak nutné vyřizovat územní řízení a projekt díky tomu směřoval k profinancování z „OPD1“.

7.2. Statický systém – síťovaný oblouk

První posuzovanou variantou statického systému mostu byl tzv. Langerův trám, který ale při daném rozpětí a při dané šikmosti neměl dostatečnou tuhost a vykazoval nevyhovující vlastní frekvence. Navíc vlastností Langerova trámu je kmitání mostovky ve tvaru přibližně sinusové vlny prvního ohybového tvaru s amplitudami cca ve čtvrtinách rozpětí a proto pro něj platí přísnější limity vlastních frekvencí. Na základě provedených výpočtů
a testů kombinovaných statických soustav (testován byl také Langerův trám s menším počtem přidaných šikmých táhel) bylo následně přistoupeno
k návrhu tzv. „síťovaného oblouku“, který v prvním vlastním tvaru kmitá na celé délce rozpětí a má výrazně větší tuhost, která přispívá k redukci nežádoucích efektů šikmého uložení. Porovnání vlastních frekvencí a jejich limitů jasně ukázalo na nutnost použití statického schématu „síťovaný oblouk“. Díky šikmosti mostu bylo nutno mnoho částí mostu posuzovat pomocí deskostěnových modelů, které je možno vidět na webové stránce mostu: WWW.MOSTOSKAR.CZ.

7.3. Zesílení vnějších oblouků, balast, koncová příčná výztuha, portál, propojky táhel

Podrobnější analýza ukázala, že je z důvodu šikmosti mostu nutno řešit odezvu konstrukce na zatížení dopravou dynamickým výpočtem. Šikmost uložení v daném případě generuje vodorovné výchylky při svislém zatížení, které sice nejsou pro NK mostu při daném rozpětí nijak zásadní, ale zato významně budí kmitání táhel díky vodorovným výchylkám oblouků, nejsou-li tuhosti mostu, ztužení a propojek táhel vhodně naladěny. Výsledkem výpočtu odezvy NK, který zpracoval Doc. Ing. Pavel Ryjáček, Ph.D., kterému také touto cestou děkujeme za aktivní spolupráci a přínos celému projektu při velmi profesionálním zpracování expertního posudku našeho projektu, bylo zesílení ztužidel, zejména portálové diagonály, zesílení koncové příčné výztuhy (uzavřený trojstěnný průřez), zesílení koncových oblastí mostovkového plechu, zesílení průřezu vnějších oblouků (vnější oblouk je o 200 mm širší, než vnitřní) a doplnění balastu do trámů hlavních nosníků (část trámů je vyplněna křemičitým pískem). Balast byl navržen také proto, že příznivě přispěl ke zjednodušení realizace táhel, která tak mohla být přivařována po etapách. Výstupem odezvy na dynamické zatížení byla také úprava navržených propojek táhel vložením pryžových profilů pro zlepšení útlumu. 

7.4. Systém řízení dilatace mostu (SŘDM)

S ohledem na dilatační délku mostu bylo nutno navrhnout systém pro řízení dilatace mostu pro snížení napětí v kolejnicích od interakce kolej / most.
Z důvodu šikmosti mostu mají jak páky SŘDM, tak samotná kotevní tyč výjimečné délky – kotevní tyč je kulatina průměru 200 mm a délky necelých 7 m a páky systému mají délku 3,15 m. U šikmého mostu je návrh SŘDM výrazně komplikovanější v řešení geometrie detailů. Mimo jiné bylo obtížné vyřešit odizolování systému v místě kotvení proti účinkům bludných proudů. Principu a účelu SŘDM se v tomto článku nebudeme podrobněji věnovat.

7.5. Táhla a jejich montáž

V první fázi projektu bylo prověřováno řešení mostní konstrukce s rektifikovatelnými táhly (např. typu Macalloy), která sice mají při daném počtu táhel velmi vysoký počet  nerevidovatelných detailů, ale původně bylo předpokládáno, že bude jednodušší jejich montáž a jejich návrh bude vhodný.  Svařovaná táhla však v modelu pro dynamickou analýzu vykazovala výhodnější vlastnosti díky vyšší ohybové tuhosti v připojení, což mělo důležitý vliv právě na omezení možnosti kmitání táhel – tj. na jeden z nejdůležitějších faktorů železničního mostu (u železničních mostů tvoří složka zatížení dopravou podstatnou část z celkového zatížení a rozhoduje o dimenzích mostu především z hlediska únavy a MS použitelnosti na rozdíl od obdobných silničních mostů, kde většinou rozhoduje vlastní tíha konstrukce a odpadá tak u nich celá řada problémů, které jsme v našem případě museli řešit). Nakonec statistická analýza citlivosti napínání táhel a řešení jejich vzájemného ovlivňování při různých teplotních vlivech a různých montážních odchylkách (poklesy podpor apod.) ukázala, že bude nutno provést přesnou řízenou aktivaci táhel a výhoda rektifikovatelnosti ztratila na váze. Bylo tedy zvoleno řešení se svařovanými táhly, které je z pohledu údržby a životnosti mostu výhodnější. 

Při detailní analýze problému ladění táhel jsme zjistili, že v daných časových možnostech stavby omezené krátkou výlukou železniční dopravy nebude možné ponechat na konstrukci aparaturu měřící síly v táhlech, protože brání dalšímu postupu prací (jedná se o 6150 m kabelů, 368 tenzometrů,
169 měřených kanálů ve stavební buňce osazené na NK mostu) a tím pádem nebude možné následně ladit síly v táhlech po uvedení mostu
do provozu. Proces totiž připomíná ladění harfy – je nutno zachovávat klimatické podmínky a napnutí každé struny (táhla) následně rozladí všechny (všechna) ostatní. Během montáže táhla působí v konstrukci mostu značně nelineárně (průhyby táhel během montáže dosahují něco málo přes
200 mm při délce táhla cca 13 m) – což je oproti napnutým strunám harfy značná komplikace pro správné provedení výpočtu a pro koordinaci montáže. Vezmeme-li v úvahu vlivy imperfekcí, svařování, sedání montážních podpěr a teplotní vlivy je jasné, že před námi byla velmi složitá úloha
z hlediska matematického a také z pohledu tvorby dostatečně výstižného statického modelu, který musel být přesný, nikoliv sestavený „pouze“
na stranu bezpečnou.

Během projednání projektu na průběžných poradách se zástupci zadavatele stavby a na základě detailního zkoumání možnosti následných rektifikací táhel po dokončení montáže a díky požadavku budoucího správce pokud možno nepoužívat běžnými prostředky nerevidovatelné detaily (závity, čepy a kontaktní plochy čepů, plochy mezi styčníkem a vidličkou – rektifikovatelná táhla by znamenala celkem více než 1600 takových detailů na celém mostě) bylo přistoupeno k návrhu svařovaných táhel bez závitů umožňujících dodatečnou rektifikaci sil v táhlech.

Jedinou šancí, jak zvládnout stavbu v termínech dle harmonogramu zhotovitele, bylo přistoupit k řízené montáži táhel a aktivovat táhla v každé etapě rovnou přesně takovými silami, aby po napnutí poslední sady táhel došlo k nastavení požadovaných výsledných sil ve všech táhlech mostu hned napoprvé. Další rektifikace táhel by s ohledem na zjištěnou citlivost vzájemných závislostí sil v táhlech nebyla prakticky proveditelná (znovu osazení ústředen a kabelů bez zachování kontinuity měření sil v táhlech nemá smysl). Fáze montáže táhel včetně aktivačních sil jsou s ohledem na velký počet obrázků k nahlédnutí na webu mostu: WWW.MOSTOSKAR.CZ. Táhla byla namontována v osmi fázích u první nosné konstrukce a v sedmi fázích
u druhé nosné konstrukce – první zkušební fáze byla u druhé konstrukce vynechána. Jedna fáze trvala jednu noc (kvůli rovnoměrné teplotě celé NK mostu byla táhla napnuta a zavařena vždy v noci). Samotný návrh předpínacích sil a počet předepnutých táhel je přímo ovlivněn způsobem podepření při montáži, postup napínání táhel byl tedy vyčíslen na základě zhotovitelské dokumentace montáže OK mostu (jednalo se o 32 táhel bez předpětí,
8 táhel s konstrukčním předpětím do 30 kN a 40 táhel s předpětím nad 30 kN – předpětí se vnášelo utahováním závitových tyčí M36 provlečených přípravky na táhlech). 

Před zahájením montáže táhel byl měřen vliv svařování na výslednou sílu v táhle a bylo provedeno dvoudenní testování NK a měření „hluchých“ napínání táhel za účelem kalibrace výpočetního modelu, který byl sestaven pro tyto účely parametricky. Také proběhla kalibrace měření teploty NK
ve vazbě na dilataci NK (táhla, oblouky, mostovka a trámy).

Pozitivně na táhla působí také balast, který by nebyl potřebný v případě, že by byl časový prostor na realizaci spřažené ocelobetonové mostovky, kterou však z časových důvodů neumožnily přípustné výluky trati a požadavek na financování z OPD1.

Samotná problematika návrhu a následně řízení procesu aktivace táhel je natolik náročná, že by jí musel být věnován samostatný článek. Bylo nutno vyvinout a naprogramovat unikátní metodu, která umožnila návrh postupu výstavby i přes silně nelineární chování táhel a zahrnula vliv celé řady statistických faktorů (vliv imperfekcí táhel, natočení konců táhel nerovnoměrné svaření, smrštění od svařování, rozptyl teploty NK / táhla, nedokonalosti podepření, nepřesnosti měření, ovlivnění fixace táhla po napnutí nahříváním pro svaření a další) a především tato metoda musela okamžitě – v reálném čase – reagovat na změny na stavbě (zejména na poklesy podpěr vlivem konsolidace, ale také jejich odpružení vlivem přerozdělování sil během montáže táhel apod.). „Klasický“ pozpátku prováděný výpočet postupným odebíráním finálně naladěných táhel z modelu
až do konkrétní fáze montáže zde tedy nebyl využitelný (i když jsme jej kontrolně prováděli pro ověření finální korekce předpětí táhel těsně před jejich aktivací, kdy už ke změnám okrajových podmínek dojít prakticky nemohlo). Výpočet tedy probíhal s volbou statisticky nejhorších parametrů pro historii každého táhla do daného posuzovaného bodu v čase. Pro každé táhlo v každém časovém uzlu tedy existoval jiný výpočet, který pro dané táhlo znamenal nejnepříznivější možnosti v celé historii montáže (to znamenalo pro všechna táhla volit pokaždé jiné vstupní parametry tak, aby výpočet
pro řešené táhlo vykázal jeho co nejnepříznivější stav a následně podle toho navrhnout potřebnou aktivační sílu řešeného táhla, aby za provozu fungovalo lineárně). To vše bylo zahrnuto do automatizovaného nelineárního výpočtu postupu výstavby. Celý postup a také vývoj tzv. „subnelineárního parametrického výpočtu“ bude s ohledem na rozsah postupně prezentován na webu mostu: WWW.MOSTOSKAR.CZ.

7.6. Spodní stavba a založení, zemní kotvy

Díky výsledkům zatěžovacích zkoušek nesystémových pilot bylo přistoupeno k úpravě návrhu založení – mostní opěry jsou založeny
na velkoprůměrových pilotách průměru 1,2 m a jsou kotveny vždy 8 ks trvalých lanových kotev (šestipramencových, délky vrtání 27 m pod úhlem 15°
v jedné a 25°ve druhé řadě). Díky kotvení jsou splněna kritéria pro bezstykovou kolej stanovená v ČSN EN 1991-2. Pro přenesení účinků provozního zatížení (traťová třída D4 při rychlosti 160 km/h) však spodní stavba vyhovuje i bez zemních kotev (což bylo záměrem návrhu).

7.7. Architektonické a barevné řešení mostu, název mostu „Oskar“

Čistě bílá konstrukce plynulého tvaru odlehčená ustupující křivkou náběhu horní části trámu, černý spodek mostovky, pigmentovaný beton dříků opěr na přírodní tmavě šedou, propracovaný návrh zábradlí, žlutá táhla a ztužení – jako paprsky slunce – to vše dává mostu jméno po synonymu slunce. 

Inženýrské dílo zasazené do jinak nedotčené přírody vyžadovalo pečlivý návrh tvaru a barev.  Projekt stavby daných rozměrů, náročnosti a významu není možné zodpovědně pojmout bez ohledu na estetické působení. V tak klidné a nerušené lokalitě most působí velmi empaticky. Přítomnost stezky pro pěší vedoucí podél protipovodňové hráze nemůže být jediným důvodem pro snahu vytvořit k přírodě harmonický návrh.

8. Montáž druhé nosné konstrukce v traťové koleji č. 2

Díky zkušenostem z montáže první nosné konstrukce se podařilo zpřesnit montáž táhel a zlepšit sledování tvaru NK mostu během montáže táhel. Zejména byl začleněn zpřesněný postup nastavení počátečních reakcí a provedly se drobné úpravy v metodě měření poklesů podpěr během montáže. Po dokončení byla druhá mostní konstrukce příčně přesunuta do výsledné polohy. 

9. Zatěžovací zkouška a dlouhodobý monitoring

Zatěžovací zkouška obou nosných konstrukcí mostu proběhla „na výbornou“, naměřené hodnoty změn sil v táhlech a průhyby mostu odpovídaly vypočteným hodnotám a potvrdily tak správnost projektu.

Také dynamická zatěžovací zkouška prováděná pojezdy nákladního vlaku různými rychlostmi potvrdila správnost návrhu, kdy naměřené výchylky mostu a táhel vykazovaly menší hodnoty, než byly vypočteny a svislé zrychlení NK mostu vyšlo v předepsaných mezích. Také útlum NK mostu byl vyšší, než předpokládaný v projektu. 

Mostní konstrukce je s ohledem na její složitost a atypičnost a využití celé řady nových postupů a detailů dále monitorována kontinuálním měřením
po dobu 3,5 roku. V některém z dalších příspěvků bychom rádi výsledky monitoringu prezentovali.

Close Menu