Dostosowanie konstrukcji obiektu mostowego do przejęcia wpływów podziemnej eksploatacji górniczej

Podobne dokumenty
PROJEKT TECHNOLOGICZNY

Hale o konstrukcji słupowo-ryglowej

ZAWARTOŚĆ OPRACOWANIA

INWENTARYZACJA OPINIA TECHNICZNA ROZWIĄZANIA PROJEKTOWE

PROJEKT NOWEGO MOSTU LECHA W POZNANIU O TZW. PODWÓJNIE ZESPOLONEJ, STALOWO-BETONOWEJ KONSTRUKCJI PRZĘSEŁ

Wykorzystanie wyników obserwacji wiaduktu podczas ujawniania się wpływów górniczych do analizy sposobu podparcia jego przęsła

KSIĄŻKA OBIEKTU MOSTOWEGO dla mostu, wiaduktu, estakady, kładki dla pieszych

Doświadczenia w utrzymaniu łożysk i urządzeń dylatacyjnych na obiektach administrowanych przez GDDKiA Oddział w Krakowie

Zakład Konstrukcji Żelbetowych SŁAWOMIR GUT. Nr albumu: Kierunek studiów: Budownictwo Studia I stopnia stacjonarne

I. w km drogi wojewódzkiej Nr 507 Braniewo Pieniężno Orneta Dobre Miasto k.msc. Nowy Dwór.

DOKUMENTACJA TECHNICZNA

Ekspertyza techniczna

INWENTARYZACJA OBIEKTU. dla zadania

KŁADKA PIESZO - ROWEROWA W CIĄGU WAŁÓW ZBIORNIKA WODNEGO W SKALBMIERZU

KSIĄŻKA OBIEKTU MOSTOWEGO dla mostu, wiaduktu, estakady, kładki dla pieszych

KSIĄŻKA OBIEKTU MOSTOWEGO

Fundamenty na terenach górniczych

PODSTAWOWE MODELE OBICIĄŻENIA RUCHOMEGO WG PN-85/S i PN-EN

SKRAJNIA BUDOWLI NA ODCINKACH TORU NA PROSTEJ I W ŁUKU

Zagadnienia konstrukcyjne przy budowie

Obiekty budowlane na terenach górniczych

Obserwacja i naprawa dwuprzęsłowego stalowego mostu kolejowego położonego na terenach górniczych

65 2. Czas powstania:

PROJEKT WYKONAWCZY. Numery ewidencyjne działek: Województwo: Śląskie Powiat: cieszyński Jednostka ewidencyjna: _1 Ustroń

5. METODA PRZEMIESZCZEŃ - PRZYKŁAD LICZBOWY

KSIĄŻKA OBIEKTU MOSTOWEGO dla mostu, wiaduktu, estakady, kładki dla pieszych

Wymiarowanie sztywnych ław i stóp fundamentowych

Egzemplarz nr 1. Odbudowa mostu drogowego. 1. Opis 2. Wyniki obliczeń statyczno-wytrzymałościowych 3. Część graficzna 4. Ekspertyza geotechniczna

Zakres i forma dokumentacji projektowej dla zadania pn.: Remont wiaduktu kolejowego Warszawa ul. Puławska

ROBOTY INŻYNIERYJNE - WD-0.03 Wiadukt nad DTŚ w ciągu DK88. Wyszczególnienie robót wraz z przedmiarem

Analiza fundamentu na mikropalach

Kierunek Budownictwo Wykaz pytań na egzamin dyplomowy Przedmioty podstawowe i kierunkowe Studia I- go stopnia Stacjonarne i niestacjonarne

RAPORT Z PRZEGLĄDU SZCZEGÓŁOWEGO OBIEKTU MOSTOWEGO

Schöck Isokorb typu D

Ć w i c z e n i e K 4

INSTRUKCJA MONTAŻU STROPU GĘSTOŻEBROWEGO TERIVA

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2014/15

DROGI lądowe, powietrzne, wodne 10/2008

Funkcja Tytuł, Imię i Nazwisko Specjalność Nr Uprawnień Podpis Data. kontr. bud bez ograniczeń

FUNDAMENTY ZASADY KSZTAŁTOWANIA I ZBROJENIA FUNDAMENTY

Schöck Isokorb typu Q, Q+Q, QZ

Schöck Isokorb typu KS

Informacje ogólne. Rys. 1. Rozkłady odkształceń, które mogą powstać w stanie granicznym nośności

Załącznik nr 3. Obliczenia konstrukcyjne

Schöck Isokorb typu K-HV, K-BH, K-WO, K-WU

TOM II. szczegółowe warunki techniczne dla modernizacji lub budowy linii kolejowych. z wychylnym pudłem) TOM II SKRAJNIA BUDOWLANA LINII KOLEJOWYCH

STEŚ TOM C2. DOKUMENTACJA PROJEKTOWA. OBIEKTY INŻYNIERSKIE i ELEMENTY OCHRONY AKUSTYCZNEJ C.2.1. WARIANT I

Projekt Budowlano-Wykonawczy

SPECYFIKACJA TECHNICZNA PALCZASTE URZĄDZENIA DYLATACYJNE

OPIS TECHNICZNY MOSTU PROJEKT ODBUDOWY MOSTU W CIĄGU DROGI GMINNEJ DZ. NR 347 W M.TRZEBINA NA POTOKU GRANICZNYM

2. Badania doświadczalne w zmiennych warunkach otoczenia

Schöck Isokorb typu KF

WYSZCZEGÓLNIENIE. Kładka dla pieszych. Przepust pod drogą wojewódzką nr 515

Rozdział I. Część ogólna.

Przykład obliczeniowy wyznaczenia imperfekcji globalnych, lokalnych i efektów II rzędu P3 1

Pale wbijane z rur stalowych zamkniętych

SCHÖCK ISOKORB TYP KS I QS

INWENTARYZACJA ORAZ PROJEKT REMONTU OBIEKTÓW. IV. Przedmiar robót remontowych

1 - Znać podstawowe. części budowli. mostowych, - Wymienić warunki 1 położenia przestrzennego obiektu mostowego, - Znać podstawowe

Mosty Metalowe I P1 wprowadzenie

POWIATOWY ZARZĄD DRÓG W BĘDZINIE z/s w Rogoźniku ul. Węgroda Rogoźnik

wraz z obsługą komunikacyjną

SKRAJNIA DROGOWA I ZASADY OZNAKOWANIA OBIEKTÓW ZNAJDUJĄCYCH SIĘ W SKRAJNI DROGOWEJ

Wnioski z awarii łożysk mostowych

ZAJĘCIA 2 DOBÓR SCHEMATU STATYCZNEGO PŁYTY STROPU OBLICZENIA STATYCZNE PŁYTY

Szczególne warunki pracy nawierzchni mostowych

Badanie wpływu plastyczności zbrojenia na zachowanie się dwuprzęsłowej belki żelbetowej. Opracowanie: Centrum Promocji Jakości Stali

DWUTEOWA BELKA STALOWA W POŻARZE - ANALIZA PRZESTRZENNA PROGRAMAMI FDS ORAZ ANSYS

OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2015/16

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ INSTYTUT DRÓG I MOSTÓW ZAKŁAD INŻYNIERII KOMUNIKACYJNEJ

SPIS RYSUNKÓW. Studnia kaskadowa na rurociągu obejścia kaskady Rzut, przekrój A-A rysunek szalunkowy K-1 Rzut, przekrój A-A rysunek zbrojeniowy K-2

PRZYKŁAD ANALIZY WPŁYWU PRĘDKOŚCI POSTĘPU FRONTU EKSPLOATACYJNEGO NA PRZEBIEG DEFORMACJI NA POWIERZCHNI TERENU

BUDOWNICTWO I KONSTRUKCJE INŻYNIERSKIE. dr inż. Monika Siewczyńska

Schöck Isokorb typu K-Eck

Łożyska i urządzenia dylatacyjne uwagi wprowadzające do tematyki konferencji

NIE SZKODA CZASU NA SZKODY

Ekspertyzy obiektów mostowych i nadzór nad przejazdami ponadnormatywnymi na trasie Nagnajów Leżajsk

Transport szynowy Ustrój toru

dr inż. Jan Fedorowicz 2007 Wyniki badań

Q r POZ.9. ŁAWY FUNDAMENTOWE

Schöck Isokorb typu HP

Bogdan Przybyła. Katedra Mechaniki Budowli i Inżynierii Miejskiej Politechniki Wrocławskiej

Instrukcja montażu stropów TERIVA I; NOVA; II; III

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 16/15. MICHAŁ PIEŃKO, Lublin, PL ALEKSANDER ROBAK, Lublin, PL

mgr inż. Sławomir Żebracki MAP/0087/PWOK/07

Gmina Wieprz Wieprz Wieprz. Egzemplarz nr 1

PRZEDMIOT OPRACOWANIA. 2 PODSTAWA OPRACOWANIA. 2 OPIS OBIEKTU. 3 ROZWIĄZANIA PROJEKTOWE. 3 INWENTARYZACJA ISTNIEJĄCEGO OZNAKOWANIA.

Olga Kopacz, Adam Łodygowski, Krzysztof Tymber, Michał Płotkowiak, Wojciech Pawłowski Poznań 2002/2003 MECHANIKA BUDOWLI 1

Schöck Isokorb typu HP

Instrukcja projektowania, wykonywania, składowania i transportowania stropów typu Teriva 4.0

PROJEKT STOPY FUNDAMENTOWEJ

WIADOMOŚCI WSTĘPNE, PRACA SIŁ NA PRZEMIESZCZENIACH


PRZEZNACZENIE I OPIS PROGRAMU

Funkcja Tytuł, Imię i Nazwisko Specjalność Nr Uprawnień Podpis Data. kontr. bud bez ograniczeń

PROJEKT BUDOWLANY INWESTYCJA:

PaleZbrojenie 5.0. Instrukcja użytkowania

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2014/2015

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: DIS s Punkty ECTS: 6. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Transkrypt:

Magdalena ZIĘBA Główny Instytut Górnictwa, Katowice Dostosowanie konstrukcji obiektu mostowego do przejęcia wpływów podziemnej eksploatacji górniczej Streszczenie W artykule podano przykład dostosowania obiektu mostowego o wyznaczalnym schemacie statycznym do przeniesienia wpływów eksploatacji górniczej. Przedstawiono także zabiegi w celu podniesienia jego odporności na wpływy podziemnej eksploatacji. Obiekt mostowy analizowany w artykule nie był projektowany z uwzględnieniem wpływów górniczych. Zaprezentowano również probabilistyczną ocenę wpływu podziemnej eksploatacji górniczej na zmianę szerokości przerw dylatacyjnych. Adjustment of bridge object to taking over the influence of mining exploitation Abstract In the article, the example of adjustment the statically determinate bridge object to taking over the influence of mining exploitation is presented. The ways of protecting this construction against mining influence are discussed. Bridge object presented in the paper was not designed against mining influence. There is also presented the probabilistic assessment of the impact of underground mining on change the width of expansion joints. 1. WPROWADZENIE W dzisiejszych czasach postęp gospodarczy i cywilizacyjny uwarunkowany jest rozwojem sieci komunikacyjnej. Powoduje to konieczność budowy nowych i modernizacji istniejących szlaków komunikacyjnych oraz związanych z nimi obiektów mostowych. Budowle te, wznoszone głównie w celu pokonania przeszkody wodnej lub lądowej, gwarantują także usprawnienie i poprawę bezpieczeństwa ruchu. Podziemna eksploatacja górnicza prowadzona w obrębie filarów ochronnych oraz na nowych obszarach napotyka często na problemy w zakresie braku dostosowania obiektów powierzchniowych do przejęcia wpływów górniczych deformacji podłoża. W przypadku mostów i wiaduktów skutkami eksploatacji górniczej są między innymi: nadmierne przemieszczenia łożysk przesuwnych, zaciskanie szczelin dylatacyjnych lub nawet przeciążenie konstrukcji obiektów. Rozwiązanie tych problemów polega na dostosowaniu budowli do przejęcia wszystkich najniekorzystniejszych oddziaływań wpływów górniczych, bez ograniczenia swobody prowadzenia podziemnej eksploatacji. W artykule przedstawiono analizę możliwości przeprowadzenia podziemnej eksploatacji pod obiektem mostowym, który nie został zaprojektowany na przejmowanie wpływów górniczych. W tym celu przeanalizowano aktualną

odporność wiaduktu i określono zakres prac profilaktyczno-zabezpieczających warunkujących zwiększenie jego odporności na wpływy górnicze oraz zalecenia w zakresie ewentualnej profilaktyki górniczej. Zaprezentowano również probabilistyczną ocenę wpływu podziemnej eksploatacji górniczej na zmianę szerokości przerw dylatacyjnych. 2. KINEMATYKA BRYŁ I ODPORNOŚĆ OBIEKTÓW MOSTOWYCH W wyniku podziemnej eksploatacji górniczej na powierzchni terenu wykształca się niecka obniżeniowa, której następstwem są nierównomierne przemieszczenia i odkształcenia podłoża gruntowego. Powodują one przemieszczenia, pochylenia i obroty podpór obiektów mostowych, które w porównaniu z odkształcalnym podłożem przyjmuje się za sztywne. W zależności od usytuowania osi podłużnej obiektów względem linii frontu eksploatacji oraz wielkości wpływów górniczych mogą wystąpić różne układy przemieszczeń w pionie i poziomie, pochyleń oraz obrotów. Ogólnie analizę oraz wyznaczanie tych przemieszczeń określa się jako kinematykę brył [6]. W celu zapewnienia obiektom mostowym wymaganej odporności dla przeniesienia wpływów górniczych należy rozwiązać dwa zasadnicze problemy [1]: zapewnić swobodę wzajemnych przesunięć brył przez skompensowanie skutków przemieszczeń podpór konstrukcji przy zastosowaniu łożysk ruchomych i przerw dylatacyjnych odpowiedniej szerokości, umożliwić przeniesienie przez konstrukcję przęseł dodatkowych naprężeń spowodowanych nierównomiernymi przemieszczeniami, pochyleniami i obrotami podpór obiektu mostowego. Mając na względzie realizację pierwszego postulatu należy na terenach górniczych unikać takich typów konstrukcji, w których swoboda wzajemnych przemieszczeń brył będzie trudna lub niemożliwa do uzyskania. Dlatego, zamiast obiektów o schematach statycznie niewyznaczalnych, zaleca się budowę mostów i wiaduktów o statycznie wyznaczalnych schematach statycznych, zwłaszcza o przęsłach wolnopodpartych. Ponadto, zapewnienie tej swobody jest najmniej kosztowne i relatywnie mało kłopotliwe w wykonawstwie. 3. ANALIZA ODPORNOŚĆI I DOSTOSOWANIE OBIEKTU MOSTOWEGO DO PRZEJĘCIA WPŁYWÓW PODZIEMNEJ EKSPLOATACJI GÓRNICZEJ Poniższą ocenę aktualnej odporności oraz propozycję sposobu dostosowania obiektu mostowego do przejęcia wpływów górniczej deformacji podłoża wykonano na przykładzie wiaduktu o statycznie wyznaczalnym schemacie statycznym. Rejon, w którym zlokalizowany jest przykładowy obiekt, nie podlegał dotychczas wpływom podziemnej eksploatacji górniczej. Możliwym jest, że podjęcie takiej eksploatacji będzie planowane w przyszłości.

3.1. Opis konstrukcji wiaduktu Analizowany wiadukt jest obiektem jednoprzęsłowym w ciągu autostrady nad drogą lokalną. Ustrój nośny konstrukcji stanowią dwie niezależne płyty żelbetowe sprężone, o stałej wysokości równej 1,10 m, pomiędzy którymi występuje prześwit o szerokości 1,80 m. W artykule przyjęto oznaczenia: dla przęsła północnego N oraz przęsła południowego S. Kąt skrzyżowania autostrady z przeszkodą wynosi około 85,5 o, stąd każde z przęseł jest w rzucie poziomym równoległobokiem. Zastosowano oparcie płyt ustroju nośnego na przyczółkach za pośrednictwem łożysk garnkowych rozmieszczonych w rozstawie 5,76 m (przęsło S) oraz 5,44 m (przęsło N). Każda płyta jest oparta na sześciu łożyskach, po trzy łożyska na każdym przyczółku. Przyjęty schemat łożyskowania przedstawia rysunek 1. Możliwości kinematyczne łożysk jednokierunkowo i wielokierunkowo przesuwnych w kierunku podłużnym wiaduktu wynoszą ±30 mm, a w kierunku poprzecznym ±15 mm. Wartości te należy rozumieć jako teoretyczne, czyli liczone przy założeniu centralnej pozycji łożysk. Rys. 1. Schemat łożyskowania wiaduktu z oznaczeniami łożysk

Przyczółki obiektu wykonano w formie ścian żelbetowych, oddzielnie pod każdą jezdnią autostrady z dylatacją w osi autostrady. Podpory posadowiono bezpośrednio. Na styku ustroju niosącego z przyczółkami zastosowano jednowkładkowe modułowe dylatacje szczelne, dostosowane do przenoszenia przesuwów ±30 mm (przyczółek A) i ±15 mm (przyczółek B), które osadzono w pozycji centralnej. Długość całkowita ustroju niosącego wynosi 25,0 m, odległość między tylnymi krawędziami przyczółków 26,6 m, a rozpiętość teoretyczna 23,0 m. Wysokość podpór od poziomu posadowienia do osi łożyska mierzy 7,3 m. Przekrój poprzeczny wiaduktu przedstawiono na rysunku 2. Rys. 2. Przekrój poprzeczny AB wiaduktu 3.2. Sposób wykonania analizy odporności wiaduktu na deformacje górnicze W analizie możliwości przejęcia wpływów górniczych przez wiadukt niezbędna jest znajomość (dla każdej podpory) prognozowanych wartości wskaźników deformacji powierzchni ternu. Do najistotniejszych zalicza się poziome odkształcenia właściwe ε oraz promień pionowy krzywizny terenu R. Parametr ε warunkuje wymiarowanie łożysk oraz elementów zabezpieczających konstrukcję, a w przypadku występowania w podłożu poziomych odkształceń ściskających wpływa na projektowanie szczelin dylatacyjnych. Nie należy jednak ignorować pozostałych wskaźników deformacji powierzchni terenu, takich jak obniżenia i pochylenie terenu, bowiem tego typu oddziaływania mogą powodować zmiany spadków dróg i torów kolejowych. Ocenę bieżącej odporności wiaduktu na wpływy górnicze przeprowadzono na podstawie wielokrotnych analiz obliczeniowych tego obiektu. W obliczeniach dokonano stopniowania wartości dwóch wskaźników deformacji powierzchni terenu - ε i R, przyporządkowanych poszczególnym kategoriom terenów górniczych. Parametry te przyjmowano jako maksymalne chwilowe w kierunku równoległym do osi podłużnej wiaduktu, które zestawiono w tablicy 1.

Kategoria terenu górniczego Tablica 1. Przyjęte do obliczeń wartości wskaźników deformacji terenu Poziome odkształcenie właściwe ε[mm/m] Promień krzywizny terenu R [km] 0 0,3 40,0 I II III IV 0,5 36,7 1,0 28,3 1,5 20,0 2,0 17,3 2,5 14,7 3,0 12,0 4,0 10,0 5,0 8,0 6,0 6,0 7,0 5,3 8,0 4,7 9,0 4,0 W analizie odporności na górnicze wpływy deformacji podłoża brano pod uwagę aktualne możliwości kinematyczne łożysk ruchomych i rozwartości dylatacji poprzecznych elementów konstrukcyjnych. Szerokości szczelin mierzono w miejscach, gdzie odległość między płytą a ścianką żwirową przyczółka była minimalna, a możliwości kinematyczne łożysk przesuwnych określono jako odległość od tłoka do krawędzi górnej płyty. Odporność wiaduktu oceniono zarówno dla przypadku wystąpienia poziomych odkształceń rozciągających ε (+), jak i odkształceń ściskających ε (- ),uwzględniając cechy konstrukcyjne obiektu i przyjmując aktualny stan techniczny jako dobry. Z uwagi na statycznie wyznaczalny schemat statyczny obu przęseł wiaduktu (belka wolnopodparta) o odporności obiektu mostowego na wpływy górniczych deformacji podłoża decydują możliwości kinematyczne łożysk ruchomych, a w przypadku wystąpienia odkształceń ściskających dodatkowo rozwartość dylatacji poprzecznych. 3.3. Ocena aktualnych możliwości kinematycznych wiaduktu Wyniki oceny aktualnych możliwości kinematycznych łożysk w kierunku podłużnym wiaduktu i rozwartości dylatacji poprzecznych elementów konstrukcyjnych wiaduktu przedstawiono w tablicy 2. W kolumnie numer 3 zestawiono aktualne pozycje łożysk, natomiast w kolumnach 4 oraz 5 podano możliwości kinematyczne łożysk ruchomych w kierunku podłużnym obiektu, wyliczone z uwzględnieniem ich aktualnej pozycji. Wszystkie łożyska ruchome wiaduktu zajmują centralną pozycję w kierunku poprzecznym, czyli ich możliwości kinematyczne w tym kierunku wynoszą ±15 mm.

Tablica 2. Aktualne pozycje łożysk i ich możliwości kinematyczne w kierunku podłużnym obiektu oraz rozwartości dylatacji poprzecznych elementów konstrukcyjnych wiaduktu Możliwości kinematyczne [mm] Rozwartość Oznaczenie, rodzaj dylatacji oraz pozycja łożyska przy łożysku [mm] na rozciąganie na ściskanie [mm] Przęsło Przyczółek 1 2 3 4 5 6 N W E A1 + 3 + 27-33 105 A2 + 3 + 27-33 102 A3 2 + 32-28 96 B1 1 + 31-29 66 B2 0 0 0 62 B3 + 1 + 29-31 61 S W E A4 + 4 + 26-34 108 A5 + 2 + 28-32 106 A6 1 + 31-29 95 B4 1 + 31-29 65 B5 0 0 0 62 B6 + 1 + 29-31 60 3.4. Określenie możliwości kinematycznych koniecznych do przejęcia wpływów górniczych przez wiadukt Przy określaniu możliwości kinematycznych łożysk ruchomych w kierunku podłużnym wiaduktu uwzględniono wpływ wzajemnego przemieszczenia podpór wzdłuż rozpiętości przęseł oraz ich obrót względem osi pionowej. Wynika to z możliwości wystąpienia głównego kierunku wpływów podziemnej eksploatacji pod kątem względem podłużnej osi obiektu mostowego. Wymagane możliwości przesuwu w kierunku podłużnym s na łożyskach ruchomych wiaduktu wyrażają się wzorem: s sl ss st (3.1) przy czym: s l - przemieszczenie związane z wzajemnym przesunięciem podpór w kierunku podłużnym wiaduktów, [mm] h s l ε l R 1 1 (3.2) s s - przemieszczenie związane z obrotem podpór względem osi pionowej, [mm] s s 0,6 ε1 b (3.3)

s t - przemieszczenie ze względów termicznych, [mm] st α t t l p (3.4) gdzie: h - wysokość podpór (od poziomu posadowienia do osi łożyska) [m], R 1 - promień krzywizny w kierunku podłużnym obiektu [km], ε 1 - poziome odkształcenia właściwe w kierunku podłużnym obiektu [mm/m], l - odległość pomiędzy środkami ciężkości podpór przęsła [m], l p - rozpiętość teoretyczna przęsła [m], b - osiowa odległość skrajnych łożysk w kierunku poprzecznym [m], α 1 - współczynnik rozszerzalności cieplnej dla betonu; α t 5 1,0 10, Δ t - maksymalna różnica temperatur Δ t = 25 o C (pomiar pozycji łożysk wykonany w temperaturze +10 o C, natomiast minimalna temperatura zimą przyjmowana dla obiektów mostowych betonowych wynosi -15 o C). Po podstawieniu wartości charakteryzujących wymiary wiaduktu (tablica 3) oraz wskaźników deformacji terenu otrzymano wymagane możliwości przesuwu w kierunku podłużnym na jego łożyskach ruchomych, potrzebnych do przeniesienia wpływów górniczych. Tablica 3. Podstawowe wymiary wiaduktu Wymiary wiaduktu [m] h l l p b (przęsło N) b (przęsło S) 7,3 26,3 23,0 5,44 5,76 Analogicznie policzono możliwości przemieszczeń potrzebnych na dylatacjach poprzecznych konstrukcji, przy czym za wielkość h podstawiano wysokości obiektu mierzone od poziomu posadowienia podpór do nawierzchni jezdni. Wyznaczono także potrzebne możliwości przesuwu w kierunku poprzecznym p, które w jednakowej mierze dotyczą łożysk ruchomych. Wartości te związane są z obrotem podpór w płaszczyźnie poziomej i nie zależą od rozpiętości przęseł. Przy najmniej korzystnym założeniu, że kierunek wpływów głównych nachylony jest pod kątem 45 o względem podłużnej osi obiektu mostowego, wartości te można obliczyć według wzoru [7]: p 0,72 (3.5) gdzie R [km] i [mm/m] oznaczają wskaźniki deformacji terenu w kierunku głównym, a pozostałe wielkości charakteryzują wymiary wiaduktu, które podano wyżej w tablicy. h R ε 2 b

3.5. Porównanie wymaganych i aktualnych możliwości kinematycznych łożysk ruchomych oraz dylatacji wiaduktu 1. Rzeczywista odporność wiaduktu na wpływy górniczych deformacji powierzchni jest rzędu niespełna środkowej granicy I kategorii. Obecne możliwości kinematyczne łożysk ruchomych w kierunku podłużnym obiektu wystarczają na przejęcie poziomych odkształceń rozciągających o wartości ε 1 = + 1,0 mm/m, co jest limitowane przez łożysko A4 oraz poziomych odkształceń ściskających o wartości ε 1 = - 1,0 mm/m, co jest limitowane przez łożysko A3. 2. Rozwartość przerwy dylatacyjnej na przyczółku zachodnim przęsła południowego S, wynosząca 95 mm, jest obecnie wystarczająca do przejęcia odkształceń ściskających odpowiadających niespełna środkowej granicy II kategorii o ε 1 = - 2,5 mm/m. 3. Łożyska ruchome na przyczółku wschodnim (B1, B3, B4, B6) przenoszą w kierunku podłużnym jedynie przemieszczenia związane z obrotem podpór względem osi pionowej. Ich możliwości kinematyczne są wystarczające na przejęcie wpływów odpowiadających niespełna górnej granicy IV kategorii terenu górniczego, czyli o ε 1 = 9,0 mm/m. 4. Ze względu na niewielkie możliwości przesuwu łożysk w kierunku poprzecznym, wynoszące ±15 mm, wartości wpływów górniczych nie powinny przekraczać I kategorii. 3.6. Wyniki oceny aktualnej odporności oraz zalecenia dotyczące wiaduktu 1. Z uwagi na odporność wiaduktu na wpływy górnicze korzystne jest przyjęcie statycznie wyznaczalnego schematu statycznego o przęsłach wolnopodpartych. 2. Planując podziemną eksploatację o wskaźnikach przekraczających I kategorię terenu górniczego zaleca się, aby w miarę możliwości kierunek wpływów głównych był zbliżony do prostopadłego lub równoległego do podłużnej osi obiektu. Przy kątach 0 o lub 90 o, bez względu na wielkość wpływów, wartości przemieszczeń poprzecznych na łożyskach ruchomych będą zerowe. 3. Wiadukt można w stosunkowo łatwy sposób dostosować do przejęcia wpływów rzędu niepełnej II kategorii terenu górniczego o ε 1 = 2,5 mm/m, bez konieczności poszerzania dylatacji elementów konstrukcji. Proces ten polegałoby na wymianie istniejących łożysk na nowe o możliwości przesuwu ± 95 mm w kierunku podłużnym w osi A oraz ± 40 mm w kierunku poprzecznym i ustawieniu ich w pozycji centralnej. 4. Ewentualne przystosowanie wiaduktu do jeszcze większych wpływów górniczych, w przypadku oddziaływania na obiekt poziomych odkształceń ściskających, jest zadaniem trudniejszym. Wymagana jest nie tylko wymiana łożysk na nowe, o jeszcze większych możliwościach kinematycznych, ale również poszerzenie szerokości istniejących przerw dylatacyjnych. Jednym

z możliwych sposobów jest wykucie bruzd w części nadłożyskowej przyczółków wiaduktu, w miejscu ich styku z konstrukcją przęseł. 4. PROBABILISTYCZNA OCENA WPŁYWU EKSPLOATACJI GÓRNICZEJ NA ZMIANĘ SZEROKOŚCI PRZERWY DYLATACYJNEJ W artykule wyznaczono zmianę szerokości przerwy dylatacyjnej między wolnopodpartą płytą mostową a przyczółkiem, w miejscu, gdzie zlokalizowane jest łożysko przesuwne. Przyjęto, że odległość między środkami fundamentów przyczółków wynosi l = 26,3 m, a wysokość łożysk od poziomu posadowienia fundamentów h = 7,3 m. Rozpatrzono głębokości eksploatacji H równe 400 i 1000 m oraz poziome odkształcenie powierzchni ε = ± 0,006 (III kategoria). Zmianę szerokości przerwy dylatacyjnej s między wolnopodpartą płytą mostową a przyczółkiem (w rejonie łożyska przesuwnego) na wysokości h, przy głębokości eksploatacji H określono z zależności [4]: gdzie: β H 1 6,25 h H s ε l (4.1) n β H 0,0625α 2 ε 8,25 h H 2 α 2 K (4.2) W związku ze zmianą szerokości szczeliny dylatacyjnej wiaduktu, będącej wynikiem oddziaływania podziemnej eksploatacji górniczej, wartość współczynnika tolerancji n określono z zależności n 0,7β, gdzieβ jest wskaźnikiem niezawodności. Przy wyznaczaniu współczynnika βh dla konsekwencji zniszczenia obiektu: małych ( β 2, 3), średnich ( β 3, 1) i dużych ( β 3, 7 ), przyjęto wartości współczynników Wskaźnik deformacji powierzchni α ε i α K według tablicy 4. Tablica 4. Orientacyjne wartości współczynników α [4] Współczynnik α w zależności od konsekwencji zniszczenia obiektu małe średnie duże Poziome odkształcenie ε 1,0 1,2 1,4 Krzywizna K 1,0 1,4 1,8 W tablicy 5 przedstawiono wyznaczone wartości ilorazów H h oraz określone wartości współczynników β H, natomiast w tablicy 6 zmianę szerokości przerwy dylatacyjnej. Wartości te odnoszą się do różnych głębokości eksploatacji i różnych konsekwencji zniszczenia obiektu.

Tablica 5. Wartości współczynników β H dla różnych głębokości eksploatacji i konsekwencji zniszczenia obiektu Głębokość eksploatacji h H, m H Współczynnik w zależności od głębokości eksploatacji i konsekwencji zniszczenia małych średnich dużych 400 0,018 1,5 1,8 2,1 1000 0,007 1,4 1,7 2,0 Tablica 6. Zmiany szerokości przerwy dylatacyjnej Zmiana szerokości przerwy dylatacyjnej s [cm] Głębokość eksploatacji przy uwzględnieniu konsekwencji zniszczenia H, m małych średnich dużych 400 24,1 28,2 32,4 1000 22,9 26,8 30,9 Z uwagi na przyjętą możliwość wystąpienia poziomych odkształceń ściskających i rozciągających przypowierzchniowej warstwy górotworu, rozwartość szczeliny dylatacyjnej może ulegać zarówno zwiększeniu, jak i zmniejszeniu o wyznaczoną wartość s. 5. PODSUMOWANIE Podziemna eksploatacja górnicza prowadzona w obrębie filarów ochronnych oraz na nowych obszarach napotyka często na problemy w zakresie braku dostosowania obiektów mostowych do przejęcia wpływów górniczych deformacji podłoża. W niniejszym artykule zbadano możliwość prowadzenia eksploatacji górniczej pod wiaduktem o statycznie wyznaczalnym schemacie statycznym, który nie był projektowany z uwzględnieniem wpływów górniczych deformacji podłoża. W tym celu przeanalizowano jego aktualną odporność na wpływy podziemnej eksploatacji, podając dopuszczalne wartości wskaźników deformacji powierzchni terenu, a następnie zaproponowano środki konieczne do podniesienia tej odporności. Przedstawiono także probabilistyczną ocenę wpływu podziemnej eksploatacji górniczej na zmianę szerokości przerw dylatacyjnych. W przypadku analizowanego wiaduktu zabezpieczenie na wpływy górnicze wymaga zapewnienia większych możliwości przesuwu na łożyskach ruchomych oraz poszerzenia poprzecznych szczelin dylatacyjnych, pozwalających na kompensację przewidywanych przemieszczeń poziomych. Zapewnienie swobody wzajemnych przesunięć brył konstrukcji obiektu mostowego jest najmniej kosztowne i relatywnie mało kłopotliwe w wykonawstwie. Uwagę należy również zwrócić na prawidłowe ułożyskowanie wiaduktu, zalecanego na terenach górniczych. Tego typu konstrukcje spotyka się najczęściej na terenie Górnego Śląska. Istotną rolę odgrywa również profilaktyka górnicza, polegająca na prowadzeniu eksploatacji prostopadle lub równolegle do osi podłużnej obiektu mostowego oraz dążeniu do uzyskania możliwie dużego promienia krzywizny R. Zwraca się także uwagę na niewielki wzrost kosztów β H

zwiększenia odporności obiektu mostowego na etapie projektowania. Ponadto zakres niezbędnych zabezpieczeń profilaktycznych powinien być zakończony przed ujawnieniem się wpływów górniczych deformacji podłoża. Stwierdza się niewielką różnicę w zmianie szerokości przerw dylatacyjnych w zależności od głębokości eksploatacji oraz znaczną rozpiętość wartości tych zmian z uwagi na konsekwencję zniszczenia obiektu. Należy zaznaczyć, że wiadukt jest obiektem o niedużej rozpiętości (długość całkowita ustroju niosącego wynosi 25,0 m), a wysokość podpór od poziomu posadowienia do osi łożyska mierzy 7,3 m. W artykule przedstawiono podstawowe problemy związane z dostosowaniem wiaduktu do przejęcia wpływów podziemnej eksploatacji w ramach profilaktyki budowlanej i górniczej. Zaprezentowany w tekście tok postępowania może być użyty w sposób praktyczny do rozwiązywania rzeczywistych problemów, związanych z prowadzeniem eksploatacji górniczej w rejonie obiektów mostowych.

Literatura 1. Barycz St., Fuksa M., Wodyński A.: Badanie odporności mostów stalowych na wpływy podziemnej eksploatacji górniczej. Ochrona Terenów Górniczych nr 55, Katowice 1981. 2. Instrukcja 364/2007 Wymagania techniczne dla obiektów budowlanych wznoszonych na terenach górniczych. ITB, Warszawa 2007. 3. Kocot W.: Possibility assessment of conducting mining exploitation in the area of statically undetermined roadway viaduct. 11. Geokinematischer Tag des Institutes für Markscheidewesen und Geodäsie an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg Heft 2010-1, Freiberg 2010. 4. Kwiatek J.: Obiekty budowlane na terenach górniczych. Wydawnictwo GIG, Katowice 2007. 5. Problemy budownictwa drogowego na terenach górniczych. Ogólnopolska konferencja naukowo techniczna. Materiały konferencyjne, Katowice 1997. 6. Rosikoń A.: Budownictwo komunikacyjne na terenach objętych szkodami górniczymi. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 1979. 7. Wytyczne techniczno budowlane projektowania i wykonywania obiektów mostowych na terenach eksploatacji górniczej. Opracowanie Instytutu Dróg i Mostów Politechniki Śląskiej, Wydawnictwo Katalogów i Cenników, Warszawa 1977. 8. Zięba M.: Dostosowanie istniejących obiektów mostowych do przejęcia wpływów eksploatacji górniczej. Praca dyplomowa magisterska, Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, Akademia Górniczo- Hutnicza, Kraków 2009.