Řešení, která minimalizují kontrolu, údržbu a výměnu mostních ložisek

• Foto

Asi nejjednodušší, nejméně nákladný a nejefektivnější způsob, jak minimalizovat kontrolu, údržbu a výměnu ložisek, je věnovat patřičnou pozornost maximalizaci dlouhodobého výkonu ložisek instalovaných na mostě. Špatně fungující ložiska vyžadují více údržby a oprav a je pravděpodobné, že budou muset být vyměněna daleko dříve než ta, která fungují správně. A samozřejmě, že selhání ložiska, které nese most, může mít ničivé důsledky, jež ohrožují nejen účastníky provozu, ale také mohou způsobit obrovské materiální škody a omezit dosavadní provoz.

Dlouhodobé spolehlivosti mostních ložisek lze významným dílem dosáhnout již během procesu specifikace a výběru vhodného typu ložiska. Který obecný typ ložiska je nejvhodnější, např. hrncové, kalotové, elastomerové, kotoučové, válečkové, atd.? Jaké konstrukční detaily a vlastnosti jsou nabízeny pro konkrétní typ ložiska různými výrobci a jak to ovlivňuje výkon a trvanlivost ložisek? Je výrobce upřednostňovaného řešení ložisek úspěšný při navrhování a výrobě ložisek navrhovaného typu a má odborné znalosti potřebné k vývoji speciálních řešení tam, kde to okolnosti vyžadují? Může zvolený výrobce prokázat dobrý dlouhodobý výkon a trvanlivost navrženého ložiska s odkazem na ložiska, která již poskytují mnohaletou funkčnost v podobných konstrukcích a / nebo při laboratorních testech? Jakou úroveň kontroly kvality uplatňuje výrobce ložisek při navrhování a výrobě? Správné porozumění těmto otázkám, včetně výhod a nevýhod různých typů a řešení ložisek a dostupnosti speciálních nebo volitelných prvků, jsou nutnou součástí každého mostního projektu při výběru správného typu ložiska. Odborná rada zkušeného dodavetele může být velmi užitečná – zejména tam, kde vzniknou zvláštní nestandardní požadavky.

Jakmile je určen typ ložiska a jeho dodavatel a ložiska jsou zkonstruována a vyrobena podle požadavků, dochází k dalšímu významnému procesu, který ovlivňuje dlouhodobou funkčnost ložiska: osazení. Na správné osazení zajišťující bezchybnou funkčnost a trvanlivost mostních ložisek musí být kladen patřičný důraz. Například ložisko by mělo být zabudováno tak, aby všechny jeho části byly řádně podepřeny a nebyly tak vystaveny působení žádných dalších přebytečných sil. Ložisko musí vyhovět všem návrhovým pohybům a rotacím. Pokud je to možné, přednastavení ložiska musí odpovídat převládající teplotě a stavu konstrukce v době instalace s ohledem na případné budoucí pohyby, které musí ložisko vyrovnat. Kromě toho musí být také zváženo a zkontrolováno mnoho dalších faktorů. Je proto důležité, aby osazení ložisek probíhalo pod kontrolou kompetentní osoby, která je seznámena s konstrukcí mostu a potřebami konkrétního typu ložiska. Dohled poskytnutý výrobcem ložisek může být nejlepším řešením a obecně se doporučuje.

Poté je po celou dobu životnosti ložisek stejně důležité, aby inspekční a údržbové činnosti byly prováděny pravidelně a správně v souladu s potřebami ložisek. To vyžaduje odborné znalosti o typu ložiska nebo o inspekci a údržbě ložisek, takže služby specializovaného dodavatele mohou být opět doporučeníhodné. Nedostatečná kontrola a údržba může ušetřit peníze v krátkodobém horizontu, ale je obecně kontraproduktivní, neboť může v budoucnosti vést k mnohem vyšším nákladům na údržbu a dřívější výměně ložisek.

Na konci životnosti, která může být díky vhodnému výběru, správnému návrhu, řádnému zabudování a pravidelné údžbě velmi dlouhá, je přesto nutné ložisko vyměnit, pokud má mostní konstrukce zůstat v provozu. To obecně vyžaduje zvednutí mostní konstrukce, aby bylo možné ložisko odstranit. Zvednutí může být velmi nákladné a může ovlinit provoz na mostě. Rozsah prací, úsilí, nákladů a dopadů na provoz s tím spojených lze snížit mnoha způsoby.

Nejjednodušším způsobem jak usnadnit výměnu ložisek, je možnost vybavit ložiska kotevními deskami. To umožňuje jejich rychlou výměnu bez jakéhokoliv zásahu do navazujících konstrukcí s minimálním zvednutím mostní konstrukce.

Tam, kde se předpokládá, že mostní ložiska, která by za normálních okolností fungovala správně, budou vystavena měnícím se podmínkám, jež mohou ovlivnit jejich správné fungování, by měly být zváženy možnosti návrhu s vhodnou adaptabilitou. Například, pokud lze očekávat, že sedání základů nebo jiné pohyby, které mohou ovlivnit světlou výšku mezi mostní konstrukcí a spodní stavbou v místech ložisek, může vhodná konstrukce ložiska umožňující výškové nastavení předejít jeho předčasné výměně. Tento princip byl nedávno použit například při výstavbě nového viaduktu Route du Littoral offshore v La Réunion, jehož konstrukce je nesena 112 ložisky typu Reston‑Pot‑Lift‑Control, která jsou konstruována pro vertikální zatížení až do 125 000 kN a podélné pohyby až do ± 400 mm. Všechna ložiska jsou výškově nastavitelná injektováním speciálního tvrdnoucího materiálu v případě sedání základů, které lze očekávat v důsledku vulkanické povahy oblasti.

Práce spojené s výměnou či opravou ložisek mohou být rovněž výrazně sníženy použitím ložisek umožňující částečnou výměnu některých komponent. Když se zhorší funkčnost ložiska nebo dojde k jeho selhání, je to často způsobeno jen jednou komponentou, zatímco zbytek ložiska a jeho napojení na hlavní konstrukci zůstávají v dobrém stavu. V mnoha případech je například nejvíce náchylná k poškození kluzná část kluzného ložiska. V takových případech může navržená konstrukce ložiska umožňující snadnou výměnu kluzného materiálu – bez výměny celého ložiska – výrazně snížit náklady a úsilí s výměnou spojené. To bylo provedeno například u speciálního ložiska, které bylo zabudováno na mostě Ohio River Bridge (Downtown Crossing) – zavěšený most spojující americké státy Kentucky a Indiana. Počáteční odhad projektanta mostu předpokládal, že kumulovaná kluzná dráha ložisek může během 50 let dosáhnout až 1 450 km. Kvůli mimořádnému rozsahu pohybů a skutečnosti, že nejčastěji používaný kluzný materiál PTFE trpí rychlým opotřebením po dosažení kluzné dráhy pouhých 20 km, bylo nutné navrhnout ložiska se speciálním prvkem umožňující výměnu kluzných ploch. Dokonce i použitím lepšího alternativního kluzného materiálu – UHMWPE známého jako Robo‑Slide, který byl úspěšně testován a překonal kluznou dráhu o délce 50 km při dvojnásobné pevnosti v tlaku než běžné PTFE, šlo očekávat, že bude nutné vyměnit kluzné prvky během celkové životnosti ložisek. To bylo umožněno přídavnou odnímatelnou deskou s vloženým kluzným materiálem přišroubovanou k ložiskové desce, aniž by bylo nutné vyměnit celé ložisko. Poté, co bude potřeba vyměnit kluzný materiál, může být odnímatelná deska snadno odšroubována a nahrazena novou deskou s vloženou novou kluznou fólií.

Dalším krokem k minimalizaci kontroly, údržby anebo výměny ložisek je použití ložisek vybavených senzory – structural health monitoring (SHM), monitorující různé proměnné na ložisku. Pokud je ložisko vybaveno například senzorem měření zatížení, kterým byla vybavena výše zmíněná ložiska viaduktu Offshore Route du Littoral v La Réunion, umožňuje to efektivní sledování rozložení zatížení s porovnáním aktuálního stavu ložisek, zejména pokud jsou senzory propojeny do automatizovaného systému SHM.

Zvážení použití výše popsaných možností spolu s dohledem odborného dodavatele může výrazně snížit nároky na kontrolu, údržbu a výměnu mostních ložisek v celém životním cyklu konstrukce. Patřičná pozornost by se měla věnovat zejména počátečnímu výběru ložisek, ale také provádění kontroly a údržby a výměně mostních ložisek.

Solutions Minimizing Inspection, Maintenance and Replacement of Bridge Bearings
Like all other key components of the bridge, bridge bearings require regular inspection and maintenance over their whole lifetime. Replacement of them will probably be necessary at some point of the lifetime of main bridge structure, which is the requirement which may be expensive and time consuming. Therefore, bridge project designers and administrators should always consider methods of minimizing the effort which goes into such work.

Autor

• Petrík Tomáš