20 GEOINŻYNIERIA drogi mosty tunele 03/2006 (10)

mostymosty

Przed kilkoma latami, po długim okresie wyczekiwa-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.

MONTAŻ MOSTU ŚWIĘTOKRZYSKIEGOStalowa 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

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 SIEKIERKOWSKIEGOZałożenia 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 mMontaż mostów podwieszonych ostów podwieszonych Metoda nasuwania podłużnego w montażu mostów podwieszonych o konstrukcji zespolonejMetoda nasuwania podłużnego w montażu mostów podwieszonych o konstrukcji zespolonej

Fot. 1. Nasuwanie konstrukcji stalowej Mostu Świętokrzyskiego

mostymosty

21 GEOINŻYNIERIA drogi mosty tunele 03/2006 (10)

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 montażuDoświadczenia 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.

RealizacjaW 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 ρ. Konstrukcja

stalowa uginała się w czasie nasuwania z przemieszczeniem ∆

y, natomiast koniec płyty pod obciążeniem ρ przemieszczał

się o wartość y1. Na podstawie obliczeń można było zauwa-

żyć, że zachodzi nierówność ∆y>y1, 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

Fot. 2. Konstrukcja „wózka do betonowania”

Rys. 1. Nasuwanie konstrukcji mostu

Rys. 2. Schemat konstrukcji ustroju nośnego i płyty

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

22 GEOINŻYNIERIA drogi mosty tunele 03/2006 (10)

mostymosty

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 σ

max= 184,8MPa < ƒ

yd = 280MPa,

• naprężenia styczne τmax

= 86,0MPa <ƒyRd

= 170MPa• naprężenia zastępcze z uwzględnieniem złożonego stan na-

prężeń σz = 271,3MPa < 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.

PODSUMOWANIEBudowy 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-

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.

autor dr. inż Marek ŁagodaInstytut Badawczy Dróg i Mostów

Fot. 4. Widok z góry na stanowisko scalania konstrukcji stalowej, odcinek przeznaczony do betonowania płyty oraz część zabetonowanej i już przesuniętej konstrukcji

Fot. 5. Konstrukcja przęsła podczas nasuwania – faza pośrednia

mostymosty

23 GEOINŻYNIERIA drogi mosty tunele 03/2006 (10)