Instytut Inżynierii Lądowej Mosty kolejowe W3 Mosty i wiadukty kolejowe w ciągu LDP Wykład dla specjalności Inżynieria Transportu Szynowego dr inż. Mieszko KUŻAWA 16.04.2014 r.
I. Mosty kolejowe w ciągu LDP uwarunkowania projektowe Kolejowe obiekty inżynieryjne zlokalizowane w ciągu Linii Dużych Prędkości (LDP) charakteryzuje: Duże obciążenie stałe od nawierzchni kolejowej i wyposażenia (ciężar nawierzchni bezpodsypkowej od 170 kn/m, a podsypkowej do 250 kn/m), Zwiększone naciski osiowe i oddziaływania dynamiczne, Możliwość wystąpienia efektów zmęczeniowych, Duże siły hamowania i przyspieszania (np. podpora z łożyskiem nieprzesuwnym przęsła 30 m rozpiętości powinna przenosić obciążenie poziome do 1 600 kn), Silna interakcja pojazdu szynowego, nawierzchni i konstrukcji przęsła, Duża sztywność przęsła na zginanie i skręcanie (ze względu na konieczność zapewnienia komfortu i bezpieczeństwa jazdy), Duża sztywność podpór (w celu zapewnienia stateczności toru).
Mosty kolejowe w ciągu LDP uwarunkowania projektowe c.d. Z uwagi na bezpieczeństwo ruchu odkształcenia konstrukcji obiektu powinny uwzględniać: Parametry dynamiczne przęsła: pionowe przyspieszenie, częstości podstawowych form drgań własnych oraz tłumienie drgań, Analiza przyspieszeń oraz tłumienia drgań
Pionowe ugięcia przęsła i wygięcie poprzeczne i skręcenie przęsła
Przemieszczenia podłużne przęsła, Wzajemne przemieszczenia przęsła Kąt obrotu przęsła nad łożyskiem, Ewentualne odrywania na łożyskach,
Mosty kolejowe w ciągu LDP uwarunkowania projektowe c.d Typowe przęsła mostów i wiaduktów Kolejowych LDP to konstrukcje: Swobodnie podparte (zalecany schemat we Włoszech, Niemczech, na Tajwanie, w Japonii i Chinach), Wieloprzęsłowe belkowe ustroje ciągłe (zalecany schemat we Francji, Portugalii, czy Hiszpanii), Rozpiętości 25-35 m ze względu na konieczność zachowania odpowiedniej sztywności (na LDP maksymalne ugięcie < L t /3000), Oparte na niskich(w płaskim terenie) krępych podporach, Skrzynkowe, jedno- lub dwu-otworowe, Często prefabrykowane z betonu sprężonego.
Mosty kolejowe w ciągu LDP uwarunkowania projektowe c.d. Na ukształtowanie obiektów mostowych na LDP szczególnie istotny wpływ mają warunki dotyczące bezpieczeństwa i komfortu jazdy. Trasowanie LDP wymaga stosowania łagodniejszych promieni łuków oraz większej szerokości międzytorza (5,0 m Rzym-Neapol). Minimalne promienie łuków poziomych, dostosowane do prędkości linii, wahają się od 2500 m (stara linia Tokaido) do nawet 7000 m (Hanower Würzburg). Maksymalne pochylenia podłużne mogą być większe od tych na liniach konwencjonalnych, osiągając od 1,5% (Sanyo) do 4,0% (Kolonia Frankfurt).
II. Konstrukcje stalowe i zespolone stalowo-betonowe Stal stosowana jest w przęsłach rozpiętości 25-100 m. Konstrukcje stalowe mostów kolejowych LDP stosowane z większości przypadków dla przepraw wymagających stosowanie przęseł większych rozpiętości i mają postać: łuków z jazdą dołem, kratownic z jazdą dołem mostów podwieszonych. Wykonywane są ze stali S355, S420 i S460 (duże odkształcenia elementów konstrukcji i możliwe efekty niestateczności i zmęczeniowe). Elementy składowe konstrukcji są w zdecydowanej większości przypadków spawane automatami. Na budowie stosowane są połączenia na śruby sprężające. Cechą charakterystyczną jest stosowanie blach dużej grubości, nawet do 200 mm (przy czym wraz z grubością blachy zmniejsza się jej wytrzymałość zmęczeniowa).
W przęsłach małych (rozpiętości około 25 m), a w szczególności średnich rozpiętości w ostatnim 20-leciu dominują konstrukcje zespolone, stalowobetonowe. Obecnie 80% mostów średniej rozpiętości to konstrukcje zespolone. Dla mniejszych rozpiętości przęseł stosowane są blachownice, dwu- lub czterodźwigarowe, skrzynkowe, z pomostem zagłębionym.
Konstrukcje z dźwigarami łukowymi Most La Garde-Adhémar nad kanałem Donzère na LDP Méditerranée (Francja) Obiekt długości 325 m zbudowano w 2000 r. według projektu Marca Mirmama. Konstrukcje przęseł stanowią dwa łuki typu Langera rozpiętości 2 x 115 m połączone trzecim łukiem z zastrzałami.
Wiadukt w Llinars na linii Madryt Barcelona (Hiszpania) Pierwszą konstrukcją zespoloną na LDP w Hiszpanii był wiadukt w Llinars (2006) koło Barcelony projektowany na 350 km/h. Jest to konstrukcja ciągła długości 307 m składająca się 5 przęseł rozpiętości 45 + 71+ 75 + 71 + 45 m.
Most w Nantenbah na Menie zlokalizowany jest w ciągu linii Hanower Wurzburg oddano do użytkowania w 1994 r. Konstrukcja zaprojektowana na 200 km/h zyskała uznanie i doczekała się kilku nagród za innowacyjność. Główne przęsło ma 208 m rozpiętości, a skrajne po 83 m. Most na Menie w Nantenbah (Niemcy) Konstrukcje z dźwigarami kratowymi
Most Newark Dyke (Wielka Brytania) Most Newark Dyke nad groblą Newark w ciągu linii kolejowej Wschodniego Wybrzeża Wielkiej Brytanii w 2000 r. zastąpił starą ponad 100-letnią konstrukcję kratową. Most znajduje się w ciągu ważnej linii łączącej Londyn z Edynburgiem.
Konstrukcje blachownicowe zespolone Viaduct Arroyo Las Piedras na linii Cordoba-Malaga (Hiszpania)
Viaduct Arroyo Las Piedras (Hiszpania) rozpiętości przęseł: 50,4 + 17 x 63,5 + 44 + 35 m; wysokość dźwigarów 3,85 m; wysokość podpór do 93 m; grubość płyty pomostowej 0,41 m
Wiadukt o dźwigarach walcowanych obetonowanych (Francja)
II. Konstrukcje żelbetowe i z betonu sprężonego W zdecydowanej większości przypadków obiekty mostowe zlokalizowane w ciągu LDP to typowe, ekonomiczne przęsła mostowe o przekroju skrzynkowym z betonu sprężonego. Najczęściej stosowane rozwiązania to: Ciąg przęseł swobodnie podpartych z łożyskami nieprzesuwnymi, przy wyskości podpór < 15-20; nie są wtedy wymagane urządzenia wyrównawcze na końcach obiektu, Konstrukcja ciągła wieloprzęsłowa z łozyskiem nieprzesuwnym na jednym końcu (przyczółku) i urządzeniem wyrównawczym na przeciwnym końcu, siły poziome nie są wtedy przekazywane na podpory pośrednie; długość obiektu ograniczona do 800-1000 m, Konstrukcja ciągła z łożyskami nieprzesuwnymi na obu końcach (przyczółkach) i swobodnie podpartym przęsłem w środkowej części obiektu. Typowe przekrój poprzeczny obiektu ciągłego z przęsłami rozpiętości 50 m
W Hiszpanii przęsła rozpiętości 25-35 m wykonywane są w postaci płyt żelbetowych z otworami okrągłymi. Przy większej rozpiętości, ale < 45 m przyjmowany jest przekrój korytkowy z płytą pomostu wylewaną na miejscu budowy.
Obiekty strunobetonowe i kablobetonowe (Włochy)
Most na Padzie koło Piacenzy to najbardziej charakterystyczny most na całej linii. Rozpietość głównego przęsła wynosi 192 m, skrajnych po 104 m. Pomost podwieszono do 2 pylonów wysokości 50 m. Pomost wysokości 4,5 m i szerokości 15,7 m wykonano w postaci skrzynki z betonu sprężonego. Most na Padzie koło Piacenzy (Włochy) Konstrukcje podwieszone
Most Tianxingzhou przez Jangcy (Chiny)
Konstrukcje z dźwigarami łukowymi betonowymi Most Froschgrundsee na linii Erfurt-Norymberga(Niemcy)
Most Ilmtal na linii Erfurt-Norymberga(Niemcy)
Dziękuję za uwagę!