42

Międzynarodowy charakter linii kolejowej, nad którą

znajduje się wiadukt, uniemożliwiał uzyskanie

odpowiedniej liczby zamknięć torowych dla realizacji

konstrukcji klasycznie, na rusztowaniu. Konieczne było

zastosowanie metody nasuwania podłużnego z zastoso-

waniem podpór tymczasowych i wzmocnienia konstrukcji

na czas operacji. Projekt technologii nasuwania opracował

zespół fi rmy GTI z Gdańska.

Wiadukt WA-9 w ciągu autostrady A4 na odcinku Rzeszów

– Jarosław jest przykładem konstrukcji, kiedy to dosto-

sowanie się do harmonogramu zamknięć torowych jest

głównym czynnikiem narzucającym metodę budowy.

Linia kolejowa Kraków – Medyka jest linią o znaczeniu

międzynarodowym, na której kursują między innymi po-

ciągi ekspresowe z Krakowa do Kijowa oraz liczne pociągi

towarowe. Z uwagi na brak możliwości ustanowienia

objazdów pociągów innymi liniami konieczne było reali-

zowanie całego obiektu w trakcie 4 zamknięć torowych

w nocy po 5 godzin każde. Bardzo krótki dopuszczalny

okres trwania zamknięć torowych połączony z ryzykiem

dużych kar fi nansowych w przypadku nieodblokowania

szlaku na czas skłonił wykonawcę do realizacji obiektu

metodą nasuwania podłużnego.

Charakterystyka budowanego wiaduktu WA-9 Wiadukt WA-9 znajduje się w ciągu autostrady A4 w re-

jonie Przeworska. Autostrada przechodzi nim nad torami

międzynarodowej linii kolejowej Kraków – Medyka. Tory

linii kolejowej znajdują się na nasypie wysokości ok. 3 m.

Trasa na dojazdach do wiaduktu znajduje się na wysokim

nasypie drogowym, który miejscami sięga 10 m wyso-

kości. Wiadukt w planie jest prosty. W pionie znajduje się

w łuku kołowym niwelety drogowej.

Oprócz linii kolejowej obiekt znajduje się w szczerym

polu. Ciężar montowanej konstrukcji stalowej wynosił ok.

900 t.

Uwarunkowania montażu i dobór technologiiWarunki realizacji były proste i czytelne. Harmonogram

zamknięć torowych narzucał metodę montażu, która

w minimalnym stopniu wymaga zamykania linii kolejowej.

Dodatkowym utrudnieniem była elektryfi kacja linii kolejo-

wej. Na czas robót montażowych, kiedy nie ma możliwości

uszynienia elementów, niezbędne jest wyłączenie napięcia

w trakcji. W celu korzystania z zamknięć torowych montuje

się obejście elektryczne trakcji na odcinku budowy, a po-

ciągi mogą przejeżdżać na opuszczonych pantografach

rozpędem lub na zastępczej trakcji spalinowej. Zastoso-

wanie tego rozwiązania okazało się niebywale kosztowne.

Pociągi ekspresowe międzynarodowe nie zatrzymują się

na pobliskich stacjach, przez co zastosowanie odcinkowo

lokomotyw spalinowych wymagałoby wydłużenia czasu

podróży.

Oprócz metody nasuwania rozważano również montaż

dźwigami elementami wielkogabarytowymi. Po szcze-

gółowej analizie okazało się że do montażu sekcji łuków

i pomostów nad trakcją konieczne są żurawie o udźwigu

650 t. Pierwszym czynnikiem przemawiającym przeciwko

montażu z zastosowaniem dużego żurawia było ryzyko

nieuzyskania odpowiedniej liczby zamknięć torowych dla

realizacji montażu. Aspekty fi nansowe przedstawiały się

również niekorzystnie. W kosztach pracy dużego żurawia

decydująca staje się cena mobilizacji. Zorganizowanie

montażu potokowo pod kątem optymalizacji pobytu

żurawia na budowie było niemożliwe ze względu na

Montaż konstrukcji stalowej wiaduktu WA-9w ciągu autostrady A4, odcinek Rzeszów – Jarosław

mgr inż. Tymon Galewski,

mgr inż. Andrzej KozakiewiczGTI

mgr inż. Józef StudzińskiMostostal Montaż Słupca

W okresie od sierpnia do wrze-śnia 2012 roku fi rma Mostostal Montaż Słupca zmontowała konstrukcję stalową wiaduktu autostradowego nad linią kole-jową Kraków – Medyka. Wiadukt ma konstrukcję łukową stalową z pomostem zespolonym żelbetowo stalo-wym.

Fot. 1. Konstrukcja w trakcie przesuwania nad torami – widoczne rozpory łuku

In August and September 2012, the Mostostal Mon-taż Słupca company assembled the steel structure of a motorway viaduct over the Kraków – Medyka rail line. It is a steel arch structure with a joint deck made of reinforced concrete and steel.

I SUMMARY

fot.

T. Ga

lew

ski

m o s t y r e a l i z a c j e

43

konieczność dostosowania się do zamknięć torowych.

Montaż dużymi dźwigami elementów wielkogabaryto-

wych wiązałby się z prowadzeniem prac na wysokości

nocą (wtedy były zamknięcia torowe), co jest bardzo nie-

bezpieczne. Ostatecznie zrezygnowano z montażu przy

zastosowaniu dużych dźwigów zarówno ze względów

terminowych, fi nansowych, jak i BHP.

Warto dodać, że bliźniaczy obiekt WA-4 został zmonto-

wany klasycznie na pełnym rusztowaniu. Główna różnica

polegała na tym, że obiekt bliźniaczy znajduje się nad

torami o znaczeniu lokalnym i manewrowym. Przy monta-

żu WA-4 możliwe było zamykanie poszczególnych torów

stacyjnych i montaż konstrukcji dźwigami bezpośrednio

nad torami kolejowymi.

Ostatecznie za uzasadnioną ekonomicznie i technicznie

metodę montażu uznano nasuwanie podłużne.

Zrealizowana technologia robót Założono, że konstrukcja zostanie w całości scalona na

rampie ziemnej (leżni) na przedłużeniu, w osi obiektu.

Po scaleniu całości konstrukcji jednej nitki zostanie ona

nasunięta na położenie docelowe.

Metoda nasuwania miała w tym przypadku kilka znaczą-

cych zalet:

– uniezależnienie płynnego montażu konstrukcji stalowej

od zamknięć torowych wyznaczanych przez kolej,

– uniezależnienie procesu wykonania konstrukcji stalowej

od realizacji podpór,

– obniżenie kosztów pracy dźwigów, montaż przebiegał

przy zastosowaniu żurawi hydraulicznych pracujących

bezpośrednio przy konstrukcji, które po rozładowaniu

elementów wysyłkowych ze środków transportowych

mogły niezwłocznie opuścić budowę dla ograniczenia

kosztów ich wynajmu,

– umożliwienie monterom i spawaczom pracy w dobrych

warunkach na placu, co ułatwiło zapewnienie wyso-

kiej jakości wykonanych prac i prawidłowej geometrii

zmontowanej konstrukcji.

Niestety oprócz zalet i ułatwień metoda nasuwania po-

dłużnego w przypadku omawianego obiektu wiązała się

z rozwiązaniem kilku nietypowych zagadnień inżynier-

skich.

Ze względu na duży ukos torów pod obiektem konieczne

było zastosowanie niesymetrycznego układu podpór do

nasuwania. Konstrukcja w trakcie przesuwu znacznie się

uginała, również skrętnie.

Łuk stanowiący około połowy ciężaru konstrukcji opiera

się na jej końcach. Wywołuje tam znaczne reakcje pod-

Fot. 2. Widok na konstrukcję przęsła na przyczółku – początek procesu nasuwania Fot. 3. Konstrukcja w trakcie przesuwania nad torami – widoczne podpory montażowe

porowe. Spowodowało to, że klasyczne doświadczenia

z nasuwania mostów belkowych trzeba było odłożyć na

półkę. W przypadku mostu łukowego konieczne było

utworzenie z łuku i pomostu układu ramowego, w którym

łuk i pomost przenoszą zginania, a pomiędzy nimi znajdu-

ją się ściskane rozpory.

Kolejnym wyzwaniem był fakt, że wieszaki pomostu są

zaprojektowane w omawianym wiadukcie jako prętowe,

spawane do konstrukcji. Konieczne było zamontowanie

wieszaków na leżni, a następnie nasunięcie przęsła bez

ich zniszczenia. Funkcję zabezpieczającą pełniły opisane

powyżej rozpory.

Oddzielnym zagadnieniem była stateczność środnika

w trakcie nasuwania. W konstrukcjach stalowych do-

celowych stateczność środnika zapewnia się poprzez

zastosowanie żeber pionowych w miejscach przyłożenia

siły. W omawianym przypadku konstrukcja przesuwa się

po łożyskach ślizgowych, więc bez szczegółowych analiz

wymagałaby „pełnego żebrowania dźwigara” na całej

swojej długości. Aby prawidłowo dobrać łożyska ślizgowe

bez konieczności ingerencji w konstrukcję dźwigara, prze-

prowadzono stosowną analizę numeryczną stateczności

środnika w zakresie sprężysto-plastycznym.

Analiza stateczności środnika była tylko jednym z ele-

mentów rozbudowanego procesu obliczeniowego, który

przeprowadzono dla opracowania projektu montażu tego

obiektu.

Obliczenia do technologii montażu W celu opracowania prawidłowej i bezpiecznej technolo-

gii montażu wiaduktu przeprowadzono analizę statyczno-

wytrzymałościową, której celem było:

– przyjęcie założeń montażowych,

– wyznaczenie sił wewnętrznych i przemieszczeń kon-

strukcji w poszczególnych etapach montażu,

– sprawdzenie newralgicznych miejsc w konstrukcji pod

kątem nośności i stateczności miejscowej środnika.

Obliczenia przeprowadzono metodą elementów skończo-

nych w programie SOFISTIK. Wygenerowano trójwymiaro-

wy model obliczeniowy konstrukcji.

Obliczenia numeryczne etapów nasuwania konstrukcji

wykazały, że niezbędne jest zastosowanie rozpór po-

między łukiem a pomostem. Ostatecznie zastosowano

4 rozpory z rury fi 813 na każdy dźwigar łukowy. Ponadto

rozkład rozpór po długości wiaduktu i ich liczba okazały

się trudniejsze do wyznaczenia niż początkowo zakłada-

liśmy. Okazało się bowiem, że zwiększanie liczby rozpór

powoduje przesztywnienie kontrukcji i generuje większe

fot.

T. Ga

lew

ski

44

naprężenia w miejscach newralgicznych niż przy układzie

z 4 rozporami. Oprócz liczby rozpór kluczowe znaczenie

miał ich rozkład, który musiał pasować do wszystkich

kolejnych schematów statycznych w trakcie nasuwania.

Wielką obawę wywoływał niesymetryczny układ podpór

do nasuwania. Okazało się jednak, że stosowana przez nas

metoda dyskretyzacji konstrukcji była prawidłowa, a wyli-

czone ugięcia giętno-skrętne końcówki dziobu montażo-

wego potwierdziły się w praktyce.

Po uzyskaniu wartości reakcji podporowych wywoły-

wanych przez konstrukcję w poszczególnych etapach

nasuwania możliwe było zaprojektowanie podpór monta-

żowych i łożysk ślizgowych.

Podczas projektowania łożysk ślizgowych konieczne było

przeanalizowanie wspomnianego wyżej zagadnienia

stateczności środnika. W tym celu wykonano wycinkowy

model obliczeniowy w elementach powłokowych, który

przeanalizowano nieliniowo pod względem materiało-

wym i geometrycznym. Przeprowadzone analizy dopro-

wadziły do opracowania sworzniowego łożyska stalowe-

go w formie równoważni (huśtawki). Łożysko to stanowi

podstawę dla 2 łożysk ślizgowych elastomerowych z

wynajmu ustawionych jedno za drugim. Szczegółowy

opis obliczania stateczności środnika znajduje się w arty-

kule na temat nasuwania mostu przez San w Przemyślu

(„Mosty”, 4/2012).

Przebieg montażu mostu Realizację wiaduktu można podzielić na 3 fazy:

– fazę przygotowawczą, która trwała od marca 2011 roku

do około września 2011 roku, kiedy wypracowano zało-

żenia montażowe i opracowano projekt montażu,

– fazę oczekiwania, która trwała od września 2011 roku

do maja 2012 roku, kiedy to kolejne trudności natury or-

ganizacyjnej uniemożliwiały wejście na budowę z mon-

tażem konstrukcji stalowej,

– fazę realizacji rozpoczętą w maju 2012 roku – kon-

strukcja stalowa pierwszej nitki została nasunięta 24-26

sierpnia 2012 roku.

Montaż konstrukcji można podzielić na następujące

etapy:

– przygotowanie nasypu do nasuwania za przyczółkiem

o odpowiedniej geometrii,

– wykonanie podpórek na nasypie do montażu konstruk-

cji stalowej,

– scalenie na nasypie konstrukcji stalowej wiaduktu w całości,

– montaż osprzętu montażowego i podpór do nasuwania,

– nasunięcie konstrukcji,

– przejęcie konstrukcji na łożyska docelowe.

Montaż i nasuwanie konstrukcji przebiegły zgodnie z zało-

żeniami przyjętymi na etapie opracowywania technologii

robót.

PodsumowanieWykonawca montażu konstrukcji stalowej, Mostostal

Montaż Słupca, dysponuje na budowie doświadczoną

grupą inżynierów, monterów i spawaczy, co umożliwiło

zmontowanie skomplikowanej konstrukcji stalowej w bar-

dzo krótkim czasie.

Montaż konstrukcji stalowej metodą nasuwania zakoń-

czył się sukcesem. Budowa wiaduktu WA-9 jest dobrym

przykładem, że wnikliwe i poparte kompleksowymi

obliczeniami opracowanie projektu montażu umożliwia

doświadczonemu wykonawcy skuteczną i sprawną reali-

zację trudnych zadań inżynierskich.

Rys. 1. Wizualizacja modelu obliczeniowego konstrukcji w etapach nasuwania –

widoczna asymetria podpór do nasuwania wymuszona układem torowym

Funkcjawiadukt drogowy w ciągu autostrady nad

linią kolejową

Rozpiętość 120 m

Układ statyczny jednoprzęsłowy łuk stalowy z jazdą dołem

Konstrukcjazespolona, 2 blachownice i płyta żelbetowa

współpracująca, 2 łuki stalowe skrzynkowe

Tab. 1. Podstawowe dane techniczne nowego mostu

Rys. 2. Wizualizacja modelu obliczeniowego do analizy

nośności i stateczności środnika w trakcie nasuwania