Warunki ruchowe występujące na LDP narzucają konieczność stosowania szczególnych rozwiązań konstrukcyjnych, odróżniających te obiekty od obiektów położonych na liniach o konwencjonalnej prędkości ruchu pociągów, tj. do 160 km/h.
Przykłady rozwiązań konstrukcyjnych
Warunki ruchowe występujące na LDP narzucają konieczność stosowania szczególnych rozwiązań konstrukcyjnych, odróżniających te obiekty od obiektów położonych na liniach o konwencjonalnej prędkości ruchu pociągów, tj. do 160 km/h. Mimo dużej sztywności, znacznych przekrojów i związanej z nimi masy także i te konstrukcje można projektować, zachowując zasady estetyki [10].
Na LDP stosowane są bardzo różne formy konstrukcyjne, zależne głównie od szerokości przeprawy i wymaganych rozpiętości przęseł. Niektóre zadziwiają oryginalnością rozwiązań (fot. 1–3). Rozwiązania te są znacznie droższe od rozwiązań typowych, ale obiekty na LDP podlegają innym kryteriom oceny.
Fot. 1 Most La Garde-Adhémar nad kanałem Donzère na LDP Méditerranée (Francja) [15]
Fot. 2 Wiadukt de l’Arc koło Ventabren na LDP Méditerranée (Francja) [15]
Fot. 3 Most Osera przez Ebro w postaci belki Vierendeela (LDP Madryt–Saragossa) [6]
Spotykane są ustroje jedno-, dwu- i wielodźwigarowe o przekroju skrzynkowym (betonowe lub stalowe). Dźwigary mogą być blachownicowe – także z jazdą pośrednią – lub kratowe (do 150 m). Występują obiekty łukowe (L < 100 m) i rzadziej podwieszone (L > 150 m). Początkowo stosowano głównie lub wyłącznie obiekty z betonu [3]. Na przykład we Francji do 1990 r. – wyłącznie z betonu sprężonego [3, 7]. Obecnie większość wykonywana jest ze stali z betonową współpracującą płytą pomostu (we Francji 80% mostów średniej rozpiętości) [3, 6]. Najekonomiczniejsze są konstrukcje zespolone dwudźwigarowe. Betonowa płyta pomostu uczestniczy w lokalnym i globalnym zginaniu przęsła, utrzymuje podsypkę, zwiększa masę całej konstrukcji oraz tłumienie drgań. Zmniejsza też emisję hałasu.
Konstrukcje stalowe (fot. 4, rys. 1) wykonywane są ze stali S355. Ograniczenia wymiarowe blach wynoszą: długość 36 m, szerokość 5200 mm i grubość 150 mm. Stosowane są też blachy o zmiennej grubości.
W przypadku gdy trudno jest zachować wymagania dotyczące kąta obrotu wspornika skrajnego przęsła na podporze, stosowane są w tym miejscu szczególne rozwiązania (rys. 2).
Fot. 4 Most na Renie w Nantenbach na LDP Hanower–Würzburg (Niemcy) [15]
Rys. 1 Przekrój poprzeczny zespolony mostu na Renie w Nantenbach na LDP
Rys. 2 Dodatkowe przęsełko przy nawierzchni bezpodsypkowej łagodzące przejście z odkształconego przęsła na przyczółek
θv– kąt obrotu przęsła na łożysku
We Włoszech 90% przęseł to przęsła swobodnie podparte z betonu sprężonego. Przęsła te opierane są wyłącznie na łożyskach czaszowych. W Hiszpanii przęsła rozpiętości 30–60 m wykonywane są jako skrzynkowe kablobetonowe (rys. 3) i przy szerokości płyty pomostu 14 m. W przypadku przęseł z betonu sprężonego rozpiętości L > 70 m stosowana jest zmienna wysokość przekroju, od L/13 nad podporami do L/25 w środku rozpiętości.
Przęsła mniejszej rozpiętości 20–35 m wykonywane są jako płytowe z otworami okrągłymi żelbetowe lub z betonu sprężonego (rys. 4). Dopuszczone są tylko łożyska garnkowe lub czaszowe.
Natomiast w Niemczech dopuszczono wyłącznie łożyska elastomerowe i czaszowe. Łożyska te poddane są bardzo dużym obciążeniom od sił poziomych. Przykładowo w moście ciągłym 500-metrowej długości łożysko nieprzesuwne powinno przejąć siłę poziomą 13,4 MN działającą w obu kierunkach. Jako że konstrukcja takiego łożyska nie umożliwia przeniesienia siły poziomej o takiej wartości, stosowane są dodatkowe bloki elastomerowe ustawione w kierunku działania siły poziomej oparte o ścianę zapleczną przyczółka. Ewentualnie stosowane są przepony (rys. 5) lub łuki usztywniające (fot. 5).
dr inż. Andrzej Niemierko
Instytut Badawczy Dróg i Mostów
Zakład Mostów
Rys. 3 Typowy przekrój ciągłego mostu kablobetonowego o rozpiętości przęseł 50 m [1]
Rys. 4 Przykład konstrukcji płytowej z otworami na LDP w Hiszpanii [2]
Rys. 5 Sekcja wiaduktu przez dolinę Gänsebach z przeponą usztywniającą na LDP Erfurt– Lipsk/Halle [12]
Fot. 5 Wiadukt przez dolinę Unstrut na LDP Erfurt–Lipsk/Halle (Niemcy) [11]
Piśmiennictwo
1. A. Aparicio, Differences in designing high-speed railway bridges and highway bridges, Chapter 15 in „Bridges for High-Speed Railways”, Editors: Calçada R., Delgado R., Campos e Matos A., CRC Press/Balkema, Porto 2009.
2. R. Delgado, R. Calçada, I. Faria, Bridge-vehicles dynamic interaction: numerical modelling and practical applications, Chapter 10 in „Bridges for High-Speed Railways”, Editors: Calçada R., Delgado R., Campos e Matos A., CRC Press/Balkema, Porto 2009.
3. W. Hoorpah, S. Montens, P. Ramondenc, Steel and composite bridges for high speed railways – the French know-how, Chapter 1 in „Bridges for High-Speed Railways”, Editors: Calçada R., Delgado R., Campos e Matos A., CRC Press/Balkema, Porto 2009.
4. M. Klasztorny, Dynamika mostów belkowych obciążonych pociągami szybkobieżnymi, WNT, Warszawa 2005.
5. A. Massel, Najnowsze trendy w budowie linii dużych prędkości w Europie, Centrum Naukowo-Techniczne Kolejnictwa.
6. F. Millanes Mato, Puentes Mixtos Para Ferrocarril, „Puentes de Ferrocarril para Alta Velocidad”, Jornada Técnica Anual 2009.
7. A. Niemierko, Typizacja kolejowych obiektów mostowych na przykładzie projektu linii Paryż–Lyon, „Przegląd Kolejowy Drogowy” nr 8/1974.
8. A. Niemierko, O niektórych problemach projektowania mostów na liniach o dużej prędkości pociągów, „Drogi Kolejowe” nr 9/1985.
9. A. Niemierko, Some design and performance problems related to behaviour of bridge structures on high Speed lines, Arch. of Civ. Engineering, XLII, 4, 1996.
10. A. Niemierko, Estetyka mostów kolejowych na liniach dużych prędkości, VII Krajowa Konferencja „Estetyka mostów”, Warszawa-Jachranka, 13–15 kwietnia 2011.
11. M. Schenkel, S. Marx, L. Krontal, Innovative Großbrücken im Eisenbahn-Hochgeschwindigkeitsverkehr am Beispiel der Neubaustrecke Erfurt-Leipzig/Halle, „Beton- und Stahlbetonbau” 104 (2009), Heft 11.
12. M. Schenkel, A. Gold, J. Schlaich, S. Kraft, Die Gänsebachtalbrücke, eine integrale Talbrücke der DB AG auf der Neubaustrecke Erfurt-Leipzig/Halle, „Beton- und Stahlbetonbau” 105 (2010), Heft 9.
13. M. Sitarz, Projekt szybkich połączeń kolejowych w Polsce w ramach europejskiego systemu transportowego, Politechnika Śląska, Wydział Transportu, Warszawa 2005.
14. Z. Yiqiao, G. Zongyu, S. Jie, Network Gains, „Bridge design & engineering”, 55/2009.
15.Bridges in Steel; 121 Steel Bridges for High-Speed Railways, ECCS-CEDAM, Brussels
16. PN-EN 1991-2 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje – Część 2: Obciążenia ruchome mostów.
17. PN-EN 1990/A1 Podstawy projektowania konstrukcji – Załącznik A2.
18. Program budowy linii dużych prędkości w Polsce. Uwarunkowania społeczne i ekonomiczne, PKP PLK Studium LDP, luty 2010.
