VÝZNAMNÉ MOSTNÍ KONSTRUKCE IV - Vysouvané konstrukce
Čtvrtý díl seriálu o mostních konstrukcích navazuje na předchozí odborné články, které vyšly ve Stavebních listech 1-2/2004 (Významné mostní konstrukce III - Monolitické konstrukce), 11/2003 (Významné mostní konstrukce II - Přesypané konstrukce) a 7-8/2003 (Významné mostní konstrukce. Mosty z prefabrikovaných nosníků). Technologie postupného vysouvání konstrukce v sobě spojuje výhody prefabrikace a monolitu. Princip metody spočívá v tom, že nosná konstrukce mostu se vyrábí po jednotlivých záběrech (lamelách) na pracovní plošině za jednou z opěr mostu, spojí se s předcházejícím dílem předpínací výztuží a vysune se nad údolí. Na uvolněné pracovní plošině se potom betonuje další záběr a pracovní cyklus se opakuje.
Pro použití této metody platí několik zásad: konstrukce musí mít konstantní konstrukční výšku, měla by mít konstantní křivost po celé délce (byla však vysunuta i konstrukce s proměnnou křivostí - například most Schnaittach v SRN) a podélný sklon konstrukce by neměl dosahovat příliš velikých hodnot.
Při použití této metody je nejvhodnější, aby všechna vnitřní pole měla stejné rozpětí a aby rozpětí krajních polí činilo přibližně 0,75násobek rozpětí vnitřních polí. Délka pracovního záběru (lamely) bývá obvykle polovinou, někdy jen třetinou délky nejdelšího mostního pole. Pro zmenšení ohybových momentů se provádějí různá opatření - betonová konstrukce se opatří lehkým ocelovým nástavcem (dnes postup nejpoužívanější), čelo betonové konstrukce se vynáší zavěšením přes provizorní pylon, uvnitř polí se umístí provizorní podpěry, nebo se provede kombinace těchto opatření - zejména v případech dlouhých nebo proměnných rozpětí polí. Tlačná síla se do konstrukce přenáší obvykle třením mezi unášecím roštem a betonem nosné konstrukce. Během vysouvání je nutné, aby konstrukce byla předepnuta (téměř) centricky, proto se definitivní kabely (případně jejich část, která je během výsunu již osazena) doplní provizorní výztuží určenou pouze pro výsun.
Způsob vysouvání mostních konstrukcí poprvé vyzkoušeli prof. Leonhardt, Dr. Andrä a Ing. Bauer, kteří pro tuto metodu také obdrželi patent Německého patentového úřadu. Při prvních pokusech se zasouvaly jednotlivé prefabrikované díly po lešení vybudovaném pod celou délkou budoucí mostní konstrukce. To byl případ stavebního postupu u mostu přes řeku Ager v Rakousku z roku 1958. Novým prvkem zde bylo pouze posunování (tažení vrátkem) prefabrikátů po rovné dráze.
Výsun nosné konstrukce vcelku byl poprvé proveden při stavbě mostu přes Rio Caroni ve Venezuele. Nosnou konstrukci tohoto mostu tvoří spojitý nosník o 9 polích rozpětí 48,0 + 4 x 96,0 + 48,0 m. Díly nosné konstrukce o délce 9,20 m byly sestaveny na břehu v prodloužené ose mostu a po vybetonování spár předepnuty dvěma soustředěnými kabely uvnitř komorového průřezu vyvozujícími centrické předpětí. Při vysouvání byla konstrukce podpírána uprostřed rozpětí vnitřních polí pomocnými podpěrami a opatřena výsuvným nosem. Po vysunutí se přímé kabely vychýlily pomocí lisů do polohy odpovídající průběhu momentů na spojitém nosníku a v této poloze se zajistily vybetonováním ztužidel.
Prvním vysouvaným mostem na našem území byl most v Tomicích, vybudovaný v letech 1970 až 1972 (obr. 1, 2). Objekt překonává údolí Tomického potoka ve výšce přibližně 20 m. Celý most je situován v přímé s konstantním podélným sklonem 0,5 %. Nosná konstrukce má tři pole o rozpětí 34,2 + + 51,3 + 34,2 m. Rozpětí jsou násobkem modulu 5,7 m, ve kterém jsou rozmístěna příčná ztužidla. Výška komorového příčného řezu je 2,5 m (L/6,84 při vysouvání s provizorními mezipodpěrami, L/20,52 v definitivním stavu). Tvar příčného řezu byl vybetonován po celé délce nosné konstrukce konstantní; zesílení dolní desky v oblasti záporných ohybových momentů nad mezilehlými pilíři bylo provedeno dodatečně po zasunutí mostu do konečné polohy. Při stavbě byly použity čtyři provizorní podpěry, které zmenšily rozpětí polí na 17,1 m (obr. 3).

Betonáž nosné konstrukce byla rozdělena na části (lamely) délky 17,1 m. V montážním stadiu byl most vysouván bez zavedení předpětí. Tahová napětí v betonu byla zachycena podélnou betonářskou výztuží, rovnoměrně rozdělenou v horní a dolní desce. Pouze přední část nosníku byla na délku 34,2 m centricky předepnuta, aby se omezila tahová napětí vyvolaná konzolovým účinkem převislé části nosníku. Dalšího omezení tahových napětí bylo dosaženo pomocí vyvěšení čela nosníku přes ocelový pylon. Protože se během vysouvání neustále měnil (v závislosti na délce vzniklé konzoly) průhyb, bylo třeba měnit i napjatost táhel, na kterých bylo čelo konstrukce vyvěšeno. Změna napjatosti táhel byla zajišťována pohybem hydraulického lisu, umístěného pod patou pylonu (zvětšením nebo zmenšením výšky pylonu). Předpínací výztuž, kterou tvoří 2 x 20 svazků z 24 P 7 mm (uspořádané do dvou soustředěných kabelů v rozsahu celé nosné konstrukce), se opírá do ztužujících žeber. Mimo žebra, kde je poloha kabelů fixována ocelovými převodními tělesy s kruhovými otvory pro jednotlivé svazky, probíhaly kabely polygonálně volně. Teprve po předepnutí byly obetonovány a zmonolitněny s průřezem pomocí výztuže vyčnívající ze stěn.
Systém postupného vysouvání bez mezipodpěr byl u nás poprvé realizován na mostě přes zátopové území vodního díla Římov na silnici II. třídy Velešín - sv. Jan nad Malší. Nosnou konstrukci tvoří spojitý nosník o šesti polích rozpětí 35,0 + 4 x 45,0 + 35,0 m. Celý most je výškově i směrově přímý v jednotném podélném sklonu 5 % (konstrukce byla vysouvána "z kopce"). Celková délka konstrukce je 253 m, celková hmotnost přibližně 5 000 t. Výška průřezu komorové nosné konstrukce je 3,0 m (L/15).
Betonáž nosné konstrukce byla rozdělena na jedenáct pracovních záběrů. První a poslední měl délku 25,0 m, ostatní 22,5 m, což je polovina rozpětí středních polí. Díly konstrukce, které jsou osazeny nad podporou, mají stěny komůrky zesíleny o 0,25 m. Zesílení se využilo pro kotvení kabelů předpínací výztuže. Kabely centrického předpětí, kterým byly pokryty účinky zatížení během vysouvání konstrukce, jsou umístěny v horní a v dolní desce nosné konstrukce. Výrobna byla umístěna na pravém břehu. Výsun byl proveden bez mezipodpor, s vyvěšením čela konstrukce přes provizorní pylon (obr. 6).
Další vysouvanou konstrukcí byl most ve Voznici na silnici I/4 Praha - Dobříš, vybudovaný v letech 1978 až 1983 (obr. 8). Most na směrově rozdělené komunikaci tvoří dvě souběžné nosné konstrukce o sedmi polích rozpětí 27,0 + 5 x 40,0 + 27,0 m. Výška komorového průřezu je 3,0 m (L/13,3). Osa mostu je přímá, niveleta je zakřivená do údolnicového oblouku o poloměru 15 000 m. Pro výsun se použilo technologické vybavení z Římova (tlačné válce a podvozky i pylon). Účinky vyvěšení přes pylon byly doplněny ještě krátkým ocelovým nástavcem pro usnadnění najetí na pilíř. V délce prvních pěti dílů, kde se výrazně projevují konzolové účinky během výsunu, bylo ve stadiu montáže přibližně centrické předpětí vyvozené 60 x 24 P 7 mm. Od šestého dílu byly střídavě vynechány kabely v horní nebo dolní desce podle namáhání nosné konstrukce v konečném stavu. Po osazení konstrukce na ložiska bylo zrušeno předpětí provizorních kabelů v prvních pěti dílech a doplněno předpětím v dolní desce. Protože výrobna byla situována bezprostředně za opěrou, bylo nutno v prvním poli zřídit rovněž provizorní pilíř.
Most přes Labe v Brandýse na směrově rozdělené komunikaci I/10 sestává ze dvou samostatných nosných konstrukcí, z nichž každá má 9 polí o rozpětí 28,0 + 36,0 + 60,0 + 5 x 36,0 + 28,0 m (obr. 9). Výsun byl zahájen v roce 1979, levá polovina mostu byla dána do provozu v roce 1981, pravá polovina v roce 1983. Most je půdorysně v kruhovém oblouku o poloměru R = 1785 m, výškově v konstantním podélném spádu 0,4 %. Horní deska sleduje jednostranný příčný sklon 3 %, spodní deska je vodorovná. Výška průřezu se tedy příčně mění od 2,6 m do 2,98 m. Kabely centrického předpětí byly nastavovány v každé pracovní spáře (15 ks v dolní desce, 28 ks po 24 P 7 mm v horní desce). Pro definitivní stav je podélné předpětí doplněno o průběžné kabely kotvené do míst, kde se mění tloušťka stěny. Navíc v hlavním poli o rozpětí 60,0 m bylo nutno dodatečným nabetonováním zesílit dolní desku u ložisek návodních pilířů a doplnit předpětí spodní desky a svislé předpětí stěn. Způsob provádění byl téměř beze změny převzat z mostu v Římově. Při výsunu bylo opět použito vyvěšení čela na pylon bez výsuvného nosu. V řečišti pak byla umístěna provizorní podpora zkracující rozpětí hlavního pole na 36,0 + 24,0 m. Hmotnost konstrukce při vysouvání byla cca 23 t.m-1, maximální celková hmotnost při výsunu byla přibližně 8 000 t (včetně říms). Při výrobě dílů bylo dosaženo 14 denního cyklu.
Výsun mostu přes Vltavu v Davli byl dokončen v roce 1990 (obr. 10). Most má spojitou nosnou konstrukci o 5 polích; čtyři pole o rozpětí 58,25 + 80,0 + 62,0 + 36,0 m byla zhotovena postupným vysouváním (obr. 11), páté pole se sníženým dvoutrámovým průřezem přes trať ČD bylo vybetonováno monoliticky.
Výška komorového průřezu vysouvané konstrukce je 4,0 m (L/20). Konstrukce byla vysouvána z výrobny za opěrou "Davle" za pomoci ocelového nástavce a provizorní podpěry v nejdelším poli.
V roce 1993 byl dokončen soubor staveb zvaný "Karlovy Vary - východ". Jedním ze dvou velkých mostních objektů této stavby byl most přes Dalovické údolí s vysouvanou nosnou konstrukcí (obr. 13, 14). Most je směrově veden v přímé, výškově v údolnicovém oblouku o poloměru 9000 m. Sestává ze dvou samostatných nosných konstrukcí; severní most má 6 polí o rozpětí 25,3 + 33,0 + 31,9 + 2 x 37,4 +
+ 18,7 m, jižní most má 5 polí rozpětí 23,1 +
+ 35,2 + 2 x 44,0 + 35,2 m. Výška komorového příčného řezu je 2,96 m (L/14,86). Konstrukce byla zhotovena postupným vysouváním z výrobny umístěné za chomutovskou opěrou. Při výsunu byla použita kombinace výsuvného nosu s pylonem. Pro podélné předpětí nosné konstrukce byly u jižního mostu použity pouze volné kabely, u severního mostu pak kabely zainjektované v konstrukci společně s volnými kabely vedenými v komoře.
V letech 1991 až 1994 byl metodou postupného vysouvání vybudován most u Čekanic na přeložce silnice I/3 Stoklasná Lhota - Čekanice (obr. 15, 16).
Trasa je zakřivená do oblouku s přechodnicí a proměnným podélným sklonem od 1,3 % do 2,04 %. Vysouvání proto proběhlo v nakloněné rovině, po kružnici o poloměru 1 992,86 m, proložené třemi body trasy s minimalizací odchylek. Nosnou konstrukci tvoří spojitý nosník o 13 polích. Deset polí o rozpětí 29,989 + 8 x 39,985 +
+ 29,988 m bylo realizováno postupným vysouváním, 3 pole nad tratí ČD se sníženou konstrukční výškou o rozpětí 30,057 +
+ 30,994 + 21,996 m byla vybetonována monoliticky. Výška komorového průřezu vysouvané části konstrukce je 3,0 m, výška průřezu monolitické vylehčené deskové konstrukce je 1,1 m. Konstrukce se betonovala po částech dlouhých 20,0 m (polovina rozpětí vnitřních polí) ve výrobně za českobudějovickou opěrou. Konstrukce se vysouvala bez mezipodpěr, ke snížení namáhání v přední části byl použit ocelový nástavec. Betonážní díly byly během výstavby připínány k vysouvanému tubusu již ve výrobně. Kabely jsou přímé, přecházejí obvykle přes dva betonážní díly a ve spáře je jich polovina průběžných, polovina je zde vystřídána kotvením nebo spojkováním. Během výsunu vyvozovaly centrické předpětí. Po vysunutí konstrukce bylo toto centrické předpětí doplněno zmonolitňujícími zdvihanými kabely 6 x 12 Lp 15,5/1620, vedenými ve stěně a přecházejícími přes dvě podpěry. Doba cyklu byla dva týdny.
Na dálnici D8 byl postupným vysouváním vybudován most přes Bakovský potok (obr. 18). Osa dálnice je v místě mostu zakřivena do směrového oblouku o poloměru 1500 m, niveleta má konstantní podélný sklon 0,79 %. Zatímco levý most má konstantní šířku nosné konstrukce 13,25 m, pravý most má šířku proměnnou od 12,75 m do 23,25 m
v závislosti na proměnném počtu jízdních pruhů před odbočnou rampou, která je rovněž součástí konstrukce. Nosná konstrukce rampy má po odpojení konstantní šířku 10,0 m. Levý most je navržen jako spojitý nosník o 9 polích rozpětí 25,5 + 7 x 36,0 + 25,5 m. V převážné části jeho délky tvoří nosnou konstrukci jednokomorový nosník výšky 2,4 m (L/15). V krajním poli nad železniční tratí je provedena dvoutrámová konstrukce s výškou sníženou na 1,35 m. Pravý most působí staticky jako rovinný rošt o 9 polích rozpětí 25,5 + 34,0 + 2 x 36,0 +
+ 38,0 + 36,0 + 34,5 + 36,0 + 25,5 m a s jedním odbočujícím polem o rozpětí 36,0 m, na které navazuje rampa o třech polích s rozpětími 33,5 + 36,0 + 21,5 m. Část pravého mostu má obdobnou jednokomorovou, resp. dvoutrámovou nosnou konstrukci jako levý most, ale v místě napojení rampy přechází jednokomorová nosná konstrukce plynule na dvoukomorovou a současně se zde náběhem mění výška z 2,4 na 1,65 m. Nosnou konstrukci odbočné rampy tvoří jednokomorový nosník výšky 1,65 m. Konstrukce byla realizována kombinací výsunu, příčného přesunu a betonování na skruži. Metodou vysouvání byl postaven celý levý most kromě krajního pole nad železniční tratí. Vysouvání v kombinaci s příčným přesunem bylo použito i pro výstavbu části pravého mostu o délce 90,0 m a hmotnosti 2500 t. Příčný přesun na vzdálenost 15 m byl proveden po speciální ocelové konstrukci během jednoho týdne. Pro výsun byl použit lehký ocelový nástavec na čele vysouvané konstrukce. Ostatní části konstrukce byly betonovány na pevné skruži. Předpětí nosné konstrukce vycházelo ze zvolené technologie výstavby. Centrické předpětí pro výsuv bylo navrženo kabely umístěnými v horní a dolní desce a předpínacími tyčemi vedenými v komoře mostu mezi kotevními prahy. Část kabelů centrického předpětí byla průběžně spojkována přes celý most a část byla kotvena v kotevních prazích na koncích lamel. Po skončení výsuvu bylo předpětí doplněno o kabely vedené ve stěnách průřezu a byly odepnuty a demontovány předpínací tyče. V částech betonovaných na skruži bylo podélné předpětí navrženo z kabelů vedených ve stěnách a deskách nosné konstrukce. Předpínací výztuž byla z kabelů složených z 6, 9 nebo 12 lan Lp 15,5 / 1800.
V letech 2001 až 2003 byla v Praze vybudována nová tramvajová trať Hlubočepy - Barrandov (obr. 20, 21), jejíž součástí jsou i dva mostní objekty s vysouvanou nosnou konstrukcí - estakáda přes Hlubočepské údolí a estakáda přes Růžičkovou rokli. Estakáda přes Růžičkovou rokli má 7 polí o rozpětí 36,0 + + 3 x 46,0 + 2 x 44,0 + 34,0 m. Výška komorového příčného řezu je 2,8 m (L/16,43). Osa estakády je zakřivena do směrového oblouku o poloměru 787 m, niveleta má sklon 6,2 %.
Estakáda přes Hlubočepské údolí má 11 polí o rozpětí 24,0 + 40,0 + 43,5 + 42,5 + 6 x 48,0 + 32,0 m. Nosná konstrukce se skládá z vysouvané části o délce 286,0 m a z části betonované na skruži o délce 186,0 m. Vysouvaná část má podélný sklon 6,0 % a je zakřivena do směrového oblouku o poloměru 621,4 m. Výška komorového příčného řezu je rovněž 2,8 m
(L/17,14).
U obou konstrukcí byla výrobna umístěna za horní opěrou, a konstrukce byly tedy vysouvány spouštěním. Konstrukce bylo nutné v první fázi vytlačovat z výrobny a v další fázi po vysunutí několika lamel brzdit. Brždění bylo zajištěno dvěma kabely z 12 lan 15,7 mm. Pro omezení brzdné síly byla zvolena metoda postupné výstavby příčného řezu nosné konstrukce. Průřez se skládá ze střední komory, která je doplněna oblými prefabrikovanými vzpěrami podporujícími konzoly a tvořícími současně zábradlí. Vysouvána byla pouze střední komorová část průřezu šířky 9,0 m. Po výsunu této základní části nosné konstrukce byl průřez doplněn na plnou šířku 11,8 m montáží krajních válcových vzpěr a dobetonováním konzol. Během výstavby bylo dosaženo 8 nebo 10 denního cyklu podle typu nebo délky lamely.
Předpínací výztuž je v nosné konstrukci navržena jako vnitřní se spolupůsobením s betonovým průřezem. Jako předpínací jednotky jsou použity kabely ze 7, 12 a 19 lan průměru 0,6" z oceli 1570/1770. Předpínací výztuž byla v mostní konstrukci aktivována ve dvou etapách. Nejprve při výsunu, kdy byla napnuta lana v horní a dolní desce komorového průřezu. V dolní desce to byly 4 kabely s 19ti lany, v horní 8 kabelů s 12ti lany. V lamelách 1 - 4 byly navíc napnuty ještě přídavné kabely v deskách, které jako jediné byly po výsunu konstrukce odepnuty. Jednalo se o 4 kabely v horní a 2 kabely v dolní desce. Všechny tyto kabely jsou vedeny vždy přes dvě lamely a jsou navzájem spojkovány, tzn. že ve spáře mezi lamelami byla vždy polovina kabelů spojkována, zatímco druhá polovina prochází bez přerušení. Ve stěnách komorového průřezu jsou vedeny zvedané kabely s 19ti lany, vždy 4 ks ve stěně. Ty jsou zakotveny do zesílených stěn v oblasti vnitřních podpor a jsou vedeny vesměs přes dvě pole. Z vnitřního prostoru mostu byly také po výsunu konstrukce oboustranně napínány.
V tomto článku je uveden kompletní přehled mostů vybudovaných metodou postupného vysouvání v České republice. Vzhledem k výhodám, které tato technologie při vhodném použití vykazuje, budou další konstrukce jistě následovat.
Tato série článků vznikla v souvislosti s řešením projektů GAČR č. 103/02/0020, 103/02/1005 a 103/02/1161.
Doc. Ing. Vladislav Hrdoušek, CSc.,
Doc. Ing. Vlastimil Kukaň, CSc.,
Ing. Roman Šafář
Obrázky:
Původní materiály firem SSŽ a SMP - Construction (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14), Ing. Pavel Cieslar (15), Ing. Miroslav
Teuchner (17), Ing. Milan Šístek (20, 21) a autoři článku (12, 16, 18, 19).
Literatura:
- Naď, LŐ., Hrdoušek, Vl.: Betónové mosty - technológie výstavby, Edičné stredisko VŠT v Košiciach, 1987
- Hrdoušek, Vl., Slánský, B.: Silniční a dálniční mosty - postgraduální studium, Ediční středisko ČVUT 1986,
- Teuchner, M.: Most přes Bakovský potok na dálnici D8, Beton a zdivo 1998/2,
- Zahrada, J., Zbraněk, P.: Vysouvané mosty na tramvajové trati Hlubočepy - Barrandov v Praze, sborník z konference Mosty 2003, Brno
Významné mostní konstrukce II - Přesypané konstrukce >>