Politechnika Opolska

Transkrypt

1 Politechnika Opolska WYDZIA BUDOWNICTWA KATEDRA DRÓG I MOSTÓW OPOLE, ul. Ozimska nr 75A, tel.: , fax: , Na prawach r&kopisu Do u)ytku s+u)bowego Obserwacja i badania (o)ysk pod obci+)eniem eksploatacyjnym mostu stalowego (JNI Nr ) nad rzek+ Odr+ w ci+gu ul. Nysy u)yckiej w Opolu (droga wojewódzka Nr 435) wraz z wykonaniem projektu zabezpieczenia stateczno<ci prz=se( stalowych Nr umowy: MZD/28/TM/2008 z dnia r. Zamawiaj0cy: Miejski Zarz+d Dróg w Opolu, Opole, Aleja PrzyjaCni 9 Obiekt: Stalowy most drogowy przez rzek= Odr= w Opolu w ci+gu ul. Nysy u)yckiej (droga wojewódzka Nr 435) S(owa kluczowe: most stalowy, most drogowy, pyta ortotropowa, ustrój cigy, rewizja konstrukcji, ebro zamknite, badanie oyska, badania eksploatacyjne, zabezpieczenie statecznoci przsa, projekt naprawy, specyfikacja techniczna, kosztorys inwestorski. Opracowali Uprawnienia Podpis prof. PO, dr hab. in). Lechos+aw Grabowski - dr in). Przemys+aw Jakiel NBGP.V-7342/3/67/98 mgr in). Marcin Siwiec - Piotr Farbaniec - mgr in). Marcin Solis prof. PO, dr hab. in). Stanis+aw Sygu+a (sprawdzaj0cy) ONB 907u-885/71 Opole, czerwiec 2008 r.

2 Opracowanie wp+yn&+o do Archiwum Politechniki Opolskiej w czerwcu 2008 r. ODBIORCY RAPORTU: 1. Miejski Zarz0d Dróg w Opolu Aleja PrzyjaEni 9, Opole Archiwum Politechniki Opolskiej Razem: - 6 MIEJSCE I DATA OPRACOWANIA Opole, czerwiec 2008 r. 2

3 Klauzula o sprawdzeniu opracowania SPIS TREFCI Kserokopie uprawnie projektantów oraz zawiadcze o przynalenoci do Izby Inynierów Budownictwa 1. WSTGP Przedmiot opracowania Cel opracowania Zakres opracowania i przeprowadzonych badag Materia+y wyjhciowe - podstawa opracowania 6 Zacznik 1 - Karta Programowa Prac 8 2. CHARAKTERYSTYKA TECHNICZNA OBIEKTU Charakterystyka ogólna mostu Ustrój nohny Elementy wyposa)enia Podpory i dane geotechniczne AKTUALNY STAN FIZYCZNY I TECHNICZNY OBIEKTU Ocena stanu technicznego obiektu Karty przegl0du szczegó+owego mostu - informacje ogólne - arkusz spostrze)eg - dokumentacja fotograficzna stanu fizycznego obiektu - arkusz zaleceg NIWELACJA PRZGSE MOSTU OBSERWACJA I BADANIE OKYSK POD OBCILKENIEM EKSPLOATACYJNYM Cel badag Opis i organizacja badag Wyniki badag Analiza wyników badag Wnioski z badag i zalecenia OBLICZENIE EKSTREMALNYCH WARTOFCI REAKCJI PODPOROWYCH Zestawienie obci0)eg Rozdzia+ poprzeczny obci0)eg Charakterystyka modelu mostu przyj&tego do obliczeg Wyniki obliczeg Analiza wyników obliczeg i zalecenia kogcowe PROJEKT ZABEZPIECZENIA STATECZNOFCI PRZGSA SKRAJNEGO MOSTU 95 NA PRZYCZÓKU PRAWOBRZEKNYM 7.1. Zakres i cel projektu Dane szczegó+owe Technologia wykonania naprawy mostu 101 3

4 7.4. Warunki dotycz0ce bezpieczegstwa i higieny pracy Badania odbiorcze Obliczenia statyczno-wytrzyma+ohciowe zakotwieg 108 LITERATURA TECHNICZNA, WYTYCZNE I PRZEPISY ZWILZANE 135 Za(+czniki Zacznik 2 - Szczegóowe Specyfikacje Techniczne dla przewidzianego zakresu robót 137 Zacznik 3 - Kosztorys inwestorski 204 Zacznik 4 - Rysunki techniczne 4

5 1. WSTGP 1.1. Przedmiot opracowania Przedmiotem opracowania jest stalowy most drogowy przez rzek& Odr& w ci0gu ulicy Nysy Ju)yckiej w Opolu (JNI Nr ) i drogi wojewódzkiej nr 435. Jest to ustrój czteroprz&s+owy, ci0g+y, w postaci dwóch stalowych dewigarów blachownicowych ze stalow0 p+yt0 ortotropow0 (na której odbywa si& ruch bezpohrednio), oparty na dwóch )elbetowych przyczó+kach i trzech )elbetowych filarach) Cel opracowania Celem opracowania jest wykonanie przegl0du przedmiotowego obiektu mostowego, obserwacja i realizacja badag pracy +o)ysk pod obci0)eniem eksploatacyjnym, a w przypadku dostrze)enia nieprawid+owohci w ich pracy - tak)e wykonanie na tej podstawie projektu zabezpieczenia statecznohci pionowej prz&se+ mostu w strefach podporowych. Podstawowym celem przeprowadzonej rewizji mostu by+o zbadanie i okrehlenie rzeczywistego stanu technicznego elementów konstrukcji badanego obiektu, ze szczególnym uwzgl&dnieniem stanu wszystkich +o)ysk Zakres opracowania i przeprowadzonych badam Niniejsze opracowanie zawiera opis techniczny konstrukcji mostu, ocen& jego stanu fizycznego opart0 na szczegó+owym przegl0dzie, opis przebiegu badag +o)ysk pod obci0)eniem eksploatacyjnym wraz z projektem wykonawczym sposobu zabezpieczenia statecznohci prz&se+ mostu w strefach podporowych, zgodnym z odpowiednimi przepisami i normatywami bran)y mostowej. Dodatkowo, opracowanie zawiera wyniki niwelacji przestrzennej zrealizowanej na obiekcie, stosowne obliczenia statyczno-wytrzyma+ohciowe, a tak)e specyfikacje techniczne wykonania robót wraz z kosztorysem inwestorskim. Ponadto, zawarto w nim fotografie dokumentuj0ce zaobserwowane uszkodzenia i nieprawid+owohci w pracy i zachowaniu mostu oraz rysunki techniczne. W zakogczeniu podano wnioski z przeprowadzonych badag i analiz, w zakresie niezb&dnym dla tego typu opracowag, a tak)e perspektywicznych prac remontowych, wymaganych dla przedmiotowego obiektu. Opisany przegl0d okresowy obiektu jest zgodny z wymaganiami odpowiednich przepisów bran)y mostowej. Ma on przede wszystkim na celu stwierdzenie ewentualnych nieprawid+owohci w pracy konstrukcji mostu, a zw+aszcza okrehlenie stanu technicznego i jakohci utrzymania obiektu wybudowanego w 1983 r. i oddanego do eksploatacji w 1984 r. Po przestudiowaniu literatury naukowo-technicznej, oraz na podstawie wczehniej wykonanych w+asnych analiz prz&se+ mostów drogowych, aby osi0gn0k zaplanowane cele pracy w tym opracowaniu, ustalono nast&puj0cy zakres prac badawczych: 5

6 - realizacja szczegó+owych ogl&dzin obiektu (obserwacje ustroju nohnego prz&se+, pomostu oraz podpór, a tak)e wyposa)enia mostu, tzn. +o)ysk, dylatacji, odwodnienia, balustrad, skarp i dojazdów do obiektu), - analiza dost&pnej dokumentacji technicznej obiektu, - wykonanie ods+oni&k i przegl0dów skorodowanych elementów konstrukcji prz&se+ w strefach podpór skrajnych, - przeprowadzenie zewn&trznych ogl&dzin styków i spoin konstrukcji mostu (w strefach ogólnie dost&pnych), - sporz0dzenie dokumentacji fotograficznej aktualnego stanu technicznego mostu, z wyszczególnieniem uszkodzeg oraz nieprawid+owohci wynikaj0cych z wykonawstwa i utrzymania obiektu, - kontrola niwelacyjna w zakresie spadków pod+u)nych oraz ugi&k konstrukcji na pomohcie, - wykonanie badag pracy +o)ysk obiektu pod obci0)eniem eksploatacyjnym, - wykonanie obliczeg statyczno-wytrzyma+ohciowych konstrukcji prz&se+ w celu okrehlenia wielkohci reakcji podporowych pod obci0)eniem normowym i u)ytkowym, - wykonanie projektu wykonawczego remontu konstrukcji mostu w ograniczonym zakresie, polegaj0cego na zabezpieczeniu statecznohci prz&se+ skrajnych mostu w strefach podporowych, - sporz0dzenie specyfikacji technicznych dotycz0cych realizowanych prac remontowych, - wykonanie kosztorysu inwestorskiego. Wymienione prace zrealizowano w oparciu o aktualn0 literatur& techniczn0, wytyczne i przepisy zwi0zane, dotycz0ce oceny stanu nowych i starych eksploatowanych konstrukcji in)ynierskich, remontów i wzmacniania obiektów. BezpoHrednie spostrze)enia dokonane podczas wizji lokalnych mostu zanotowano w Kartach Przegl+du Szczegó(owego Obiektu, w formacie odpowiadaj0cym dla tego typu dokumentacji stosowanej przez Generaln0 Dyrekcj& Dróg Krajowych i Autostrad. Dodatkowo do opracowania do+0czono: - wyniki niwelacji mostu oraz - wyniki badag +o)ysk pod obci0)eniem eksploatacyjnym mostu (w formie tablicowej) Materia(y wyj<ciowe - podstawa opracowania Podstaw& opracowania stanowi umowa nr MZD/28/TM/2008 z dnia r. zawarta mi&dzy Zamawiaj0cym, tj. Miejskim Zarz0dem Dróg w Opolu, z siedzib0 przy Alei PrzyjaEni 9, Opole, a Wykonawc0, tj. Politechnik0 Opolsk0, ul. Miko+ajczyka 5, reprezentowan0 przez pe+nomocnika rektora, prof. PO dr hab. in). Marka Tukiendorfa, prorektora ds. nauki na opracowanie projektu zabezpieczenia statecznohci prz&se+ mostu stalowego (JNI Nr ) nad rzek0 Odr0 w ci0gu ul. Nysy Ju)yckiej w Opolu (droga wojewódzka Nr 435) na podstawie wykonanej obserwacji i badag jego +o)ysk pod obci0)eniem eksploatacyjnym. 6

7 Podstaw& opracowania stanowi0 w szczególnohci: 1. Oferta Politechniki Opolskiej z dnia 12 grudnia 2007 r. w nawi0zaniu do otrzymanego zapytania ofertowego Miejskiego Zarz0du Dróg w Opolu, pismo nr MZD-TM- 07/17/2007/NA-7281 z dnia 27 listopada 2007 roku. 2. Informacja o wyborze oferty z dnia r. 3. Umowa nr MZD/28/TM/2008, zawarta w dniu r. pomi&dzy Miejskim Zarz0dem Dróg, Aleja PrzyjaEni 9, Opole, a Politechnik0 Opolsk0, ul. Miko+ajczyka 5, na zadanie pt.: Obserwacja i badania +o)ysk pod obci0)eniem eksploatacyjnym mostu stalowego (JNI Nr ) nad rzek0 Odr0 w ci0gu ul. Nysy Ju)yckiej w Opolu (droga wojewódzka Nr 435) wraz z wykonaniem projektu zabezpieczenia statecznohci prz&se+ stalowych. 4. Przeprowadzone szczegó+owe wizje lokalne na obiekcie w miesi0cach marcu, kwietniu i maju 2008 roku. 5. Przeprowadzone badania +o)ysk pod obci0)eniem eksploatacyjnym konstrukcji mostu w dniu 26 kwietnia 2008 r. 6. Konsultacje i wst&pne uzgodnienia z przedstawicielami Zamawiaj0cego. 7. Aktualne przepisy bran)y mostowej oraz obowi0zuj0ce normy i wytyczne wraz z literatur0 techniczn0 (spis zamieszczono na kogcu opracowania). W sk+ad opracowania wchodz0 prace wyszczególnione w Zaczniku 1. 7

8 Zacznik 1 KARTA PROGRAMOWA PRAC (Program prac w zakresie przewidzianym przez Umow=) 1. Zabezpieczenie informacji naukowo-technicznej dotycz0cej tematu i tematyki badag drogowych mostów stalowych z dewigarami blachownicowymi. 2. Przestudiowanie i zapoznanie si& z dokumentacj0 techniczn0 mostu i histori0 jego napraw. 3. Wyjazdy na obiekt oraz ogl&dziny prz&se+, podpór, blachownic, styków, elementów pomostu, itp. 4. Ustalenie zakresu i opracowanie projektu prac badawczych oraz ich konsultacja z Inwestorem. 5. Wykonanie uzupe+niaj0cych pomiarów inwentaryzacyjnych (kontrolnych i geodezyjnych) odnohnie d+ugohci i grubohci blach (nak+adek), ugi&k oraz innych dodatkowych elementów konstrukcyjnych w prz&s+ach mostu. 6. Wykonanie dokumentacji fotograficznej: po ogl&dzinach mostu, aktualnego stanu obiektu, wszelkiego rodzaju wad, odchy+ek, zniekszta+ceg oraz usterek konstrukcyjnych prz&se+, podpór (przyczó+ków i filarów), +o)ysk, nawierzchni itp. 7. Inwentaryzacja uszkodzeg poszczególnych elementów konstrukcji obiektu. 8. Przeprowadzenie kontrolnego sprawdzenia po+0czeg spawanych w miejscach o szczególnej koncentracji napr&)eg. 9. Przygotowanie sprz&tu pomiarowego do badag w za+o)onym zakresie. 10. Obserwacje i badania +o)ysk pod obci0)eniem u)ytkowym (eksploatacyjnym). 11. Wykonanie niwelacji kontrolnej mostu (pod+u)nej i poprzecznej). 12. Opracowanie Kart Przegl0du Szczegó+owego mostu oraz zaleceg w sprawie dalszej bezpiecznej eksploatacji obiektu w dostosowaniu do klasy obci0)eg B [16]. 13. Wykonanie obliczeg statyczno-wytrzyma+ohciowych w zakresie: a) reakcji podporowych od obci0)eg normowych oraz u)ytkowych, b) przemieszczeg +o)ysk przesuwnych (na przyczó+kach). 14. Porównanie wyników otrzymanych z badag z wynikami obliczeg. 15. Opracowanie na podstawie badag i obliczeg projektu zabezpieczenia statecznohci pionowej mostu w strefach podporowych, tj.: a) ustalenie optymalnej koncepcji zabezpieczenia statecznohci pionowej wybranych prz&se+ mostu, 8

9 b) wymiarowanie zakotwieg +o)ysk ruchomych w strefach podporowych dla wybranego wariantu naprawy, c) wykonanie rysunków technicznych, d) wykonanie specyfikacji technicznych dla opracowanego zakresu robót, e) wykonanie kosztorysu inwestorskiego. 16. Nadzór oraz kontrola wykonania zadania. 17. Wykonanie opracowania, tj. zestawienie wyników badag i obliczeg, a tak)e projektu wykonawczego zabezpieczenia statecznohci pionowej prz&se+ mostu, wg poz. 15. Sporz0dzi+: dr in). Przemys+aw Jakiel 9

10 2. CHARAKTERYSTYKA TECHNICZNA OBIEKTU 2.1. Charakterystyka ogólna mostu Analizowany most drogowy przez rzek& Odr& w Opolu (km , JNI ), po+o)ony w ci0gu ul. Nysy Ju)yckiej (i jednoczehnie drogi wojewódzkiej nr 435), pomimo 25-letniego okresu eksploatacji, stanowi nadal jedn0 z najwa)niejszych przepraw mostowych przez rzek& Odr& w Opolu, kieruj0c0 ruch w stron& zachodni0. Obiekt ma stalowy ustrój nohny, spawany, dwudewigarowy (rys. 2.1), o schemacie statycznym w postaci belki ci0g+ej, czteroprz&s+owej. Rozpi&toHci teoretyczne poszczególnych prz&se+, licz0c od centrum miasta, wynosz0: 31,00 m + 58,90 m + 46,29 m + 46,29 m (rys. Wrocaw 1100 bl 1960x15 bl 400x28 bl 350x20 bl 800x L 100x100x10 bl 200x Rys Przekrój poprzeczny mostu w rodku rozpitoci przsa nurtowego III 2.2). Ca+kowita d+ugohk konstrukcji nohnej wynosi 183,28 m. SzerokoHK mostu jest zmienna na d+ugohci wzrasta od szerokohci podstawowej 15,75 m (na prz&s+ach: trzecim i czwartym) do 18,20 m na podporze skrajnej prz&s+a najkrótszego I (31,00 m). Stopniowe zw&)anie jezdni wyst&puje na d+ugohci prz&s+a I, i kogczy si& odcinkiem o d+ugohci 17,60 m w najd+u)szym prz&hle nurtowym (II). Zasadnicza szerokohk jezdni wynosi 11,50 m, przy czym na odcinku poszerzenia zwi&ksza si& do 13,95 m. SzerokoHK u)ytkowa chodnika dla pieszych wynosi 3,00 m, a po przeciwnej stronie jezdni (tj. od strony górnej wody) wykonano chodnik w formie opaski bezpieczegstwa o szerokohci 1,05 m (wraz z typowymi barierami ochronnymi). OH pod+u)na mostu jest prostopad+a do koryta rzeki. Most zaprojektowano w 1978 r. na I klas& obci0)eg (pojazd 30 t i ci0gnik K-80, wg PN- 66/B-02015), a po wykonaniu konstrukcji, tj. w 1986 r., wykonane obliczenia sprawdzaj0ce nohnohk obiektu wykaza+y, )e odpowiada on klasie obci0)eg C, wg normy PN-85/S [1] Ustrój no<ny Pomost obiektu wykonany jest w postaci stalowej p+yty ortotropowej, z blach0 grubohci 12 mm oraz z )ebrami pod+u)nymi o zamkni&tych przekrojach trapezowych, wykonanych z blachy o grubohci 6 mm. Rozstaw osiowy )eber wynosi 600 mm, a odst&p pomi&dzy ich Hciankami w Hwietle mm. 10

11 Opole Przeslo I I I I II IV Wrocaw P1 F1 ODRA F2 F3 P2 31,00 58,90 46,29 46,29 182,48 48,60 18,20 os dzwigara nr 1 os dzwigara nr 2 os mostu Odra 3,20 11,50 1,25 2,25 11,00 2,25 15,75 Rys Widok od strony dolnej wody oraz rzut z góry na stalowy most drogowy przez rzek Odr w Opolu w cigu ul. Nysy /uyckiej (droga wojewódzka nr 435) Poprzecznice zosta+y wykonane o przekroju dwuteowym, przy czym wymiary Hrodnika wynosz mm, a pasa dolnego mm. Rozstaw )eber poprzecznych wynosi 3,00 m, z wyj0tkiem poprzecznic skrajnych, których odst&py od osi podpór wynosz0 od 1,50 m do 3,50 m. Rozstaw dewigarów g+ównych jest sta+y na ca+ej d+ugohci mostu i wynosi 11,00 m. DEwigary g+ówne pe+nohcienne maj0 wysokohk ca+kowit mm. W ich pasach dolnych zastosowano blachy ukohne, zas+aniaj0ce wn&ki mi&dzy Hciank0 Hrodnika, a blach0 poziom0. Blachy poziome pasa dolnego maj0 grubohk 20 mm lub 40 mm i szerokohk 600 mm, przy czym w miejscach maksymalnych momentów zginaj0cych wzmocniono je nak+adk0 o wymiarach mm. Srodnik o wymiarach mm usztywniony jest )eberkami pionowymi, w odst&pach równych rozstawowi poprzecznic. Od strony wewn&trznej Hrodnik usztywniony jest dodatkowo trzema )ebrami poziomymi. Ka)de z prz&se+ mostu st&)one jest w przekroju poprzecznym stalowymi zastrza+ami, wykonanymi z dwóch k0towników mm, po+0czonych na Hruby zgrubne M20. Elementy st&)eg +0cz0 pasy dolne poprzecznic z )ebrami pionowymi Hrodników dewigarów g+ównych Elementy wyposa)enia Na blasze jezdni u+o)ono nawierzchni& drogow0 z asfaltu lanego. Wykonano j0 przyspawuj0c na wierzchu blachy pomostowej siatk& stabilizacyjn0, na której u+o)ono nast&pnie specjaln0 warstw& antykorozyjn0 (warstwa mastyksu o grubohci 1 cm) oraz dwie 11

12 warstwy asfaltu (warstwa wyrównawcza 3 cm i Hcieralna o grubohci 4 cm). W stanie obecnym trudno odniehk si& do rzeczywistej grubohci nawierzchni na obiekcie. Jezdnia mostu ma jednostronny spadek poprzeczny w kierunku dolnej wody (chodnika dla pieszych), wynosz0cy 1,5%. Podobne spadki maj0 nawierzchnie asfaltowe na obu chodnikach, z tym, )e s0 one wykonane w kierunku osi pod+u)nej jezdni. Kraw&)niki jezdni maj0 nierównomiern0 wysokohk w zakresie cm. Po stronie chodnika dla pieszych wykonano por&cze stalowe typu miejskiego, spawane z p+askowników o wysokohci 1,10 m nad poziomem nawierzchni chodnika. Obiekt nie jest wyposa)ony w kolektor odwadniaj0cy, zatem woda opadowa zbierana z powierzchni pomostu Hcieka bezpohrednio do rzeki i na tereny zalewowe. Prz&s+a mostu podparte s0 na +o)yskach lanych ze staliwa (typu IIS-6 +o)yska sta+e o nohnohci 4,1 MN oraz II-6 +o)yska ruchome o nohnohci 3,3 MN ka)de). Jo)yska sta+e znajduj0 si& na filarze Hrodkowym nr 2 (rys. 2.2) Podpory i dane geotechniczne Wszystkie podpory, tj. dwa przyczó+ki (nr 1 i 2) oraz 3 filary (nr 1-3) zosta+y wykonane z )elbetu, przy czym filary zlicowane s0 z filarami mostu s0siedniego. Zbrojenie przyczó+ków zlokalizowane jest tylko w Hciance )wirowej oraz w ciosach pod+o)yskowych. Zgodnie z dokumentacj0 projektow0 [4], filary mostu posadowione s0 w warstwach margla sp&kanego i )wiru z otoczakami, w os+onie stalowych Hcianek szczelnych, natomiast przyczó+ki: prawobrze)ny - na marglach sp&kanych i wietrzelinie margli w stanie zag&szczonym, a lewobrze)ny w obr&bie warstw piasków Hrednich, pospó+ki i )wirów w stanie Hrednio zag&szczonym. Przyczó+ki posadowiono bezpohrednio, w os+onie stalowych Hcianek szczelnych, natomiast poziom wody gruntowej uzale)niony jest od wysokohci lustra wody w rzece. Podczas wykonywania odwiertów geologicznych (1956 r.), przy niskim stanie wody w rzece, na lewym brzegu poziom wody gruntowej stabilizowa+ si& oko+o 30 cm powy)ej poziomu posadowienia, a na brzegu prawym wody gruntowej nie stwierdzono [4]. Wed+ug wspomnianej dokumentacji projektowej, Hcianki szczelne wokó+ przyczó+ków, po ich wykonaniu, powinny zostak rozebrane, jednak nie zosta+o to udokumentowane w sprawozdaniu powykonawczym mostu. Filary i korpusy przyczó+ków usytuowane s0 równolegle do nurtu rzeki Odry. 12