Železniční estakáda Sluncová a přechod dilatace

• Foto
• Mapa

Jedna ze zmíněných estakád je estakáda Sluncová, která navazuje na severní vítkovský tunel na jeho východním konci a převádí dvě koleje, 601(HL) a 602(LH), mezi stanicemi Praha-Libeň a Praha hlavní n. Estakáda přechází v extrémně šikmém křížení další tři koleje – mezi stanicemi Praha-Vysočany a Praha Masarykovo nádraží koleje č. 401(MV) a 402(VM) a mezi Praha-Libeň a Praha hl. n. kolej 201(ML). Estakáda má podélný spád 11 ‰, směrově je první polovina v pravém oblouku R = 650/654 m s převýšením 120 mm a v jeho výstupní přechodnici, druhá polovina v přímé. Z důvodu výškového řešení tratě a nutnosti přechodu velké překážky, kterou je zmíněné křížení včetně souběžné opěrné zdi, byla navržena spojitá konstrukce z předpjatého betonu komorového průřezu o osmi polích rozpětí 26,0 + 2 × 36,7 + 4 × 47, 6 + 34 m a celkové délky 323 metrů.

POPIS MOSTNÍ KONSTRUKCE

Vlastní nosná konstrukce výšky 2,70 m má dolní desku zakřivenou ve tvaru rovinné křivky B-spline, prodlouženou až do výše zábradlí, a tvoří v příčném směru uzavřenou betonovou komoru se dvěma vnitřními trámy. V podélném směru je konstrukce předpjata omezeným předpětím vnitřními kabely se soudržností procházejícími trámy a vnějšími volnými kabely bez soudržnosti po obou stranách trámů. Most šířky 13,00 m převádí štěrkového lože šířky 9,6 metru a výšky 643 mm se dvěma kolejemi. Po stranách kolejí jsou obslužné chodníky šířky 2,40 m a 1,00 m.

Nosná konstrukce je podepřena na krajních opěrách a na sedmi vnitřních mezilehlých pilířích. Pilíře jsou velmi štíhlé z důvodu architektonického a také z důvodu minima prostoru mezi podcházejícími tratěmi. Dříky jsou širší v patě a směrem vzhůru se zužují. Profi l dříku se natáčí v závislosti na šikmosti křížení a mění tvar z oválu do elipsy, která se zvětšuje do rozměru nutného pro osazení ložisek. Jeden z pilířů je zasazen do podcházející opěrné zdi. Konstrukce tvoří jeden dilatační celek s pevným uložením na pilíři P6.

Konstrukce byla stavěna po jednotlivých polích od krajní opěry na postupně přemísťované skruži, vždy jedno pole s konzolou přesahující do následujícího pole. Přitom musela být nosná konstrukce vždy podepřena
pevným ložiskem zabraňujícím nežádoucím pohybům konstrukce. Po dosažení pilíře P6 byla defi nitivně zakotvena v tomto pilíři a veškeré další pohyby se vyvíjejí od tohoto pevného bodu. Podepření na všech podporách je zajištěno vždy dvojicí ložisek.

MOSTNÍ DILATACE

Maximální předpokládané pohyby konců mostu v podélném směru jsou +96 mm a –180 mm na opěře OP1 a +70 mm a –155 mm na opěře OP9. Uvedené údaje jsou včetně součinitele cF = 1,3. Tyto pohyby musela respektovat všechna zařízení přecházející dilatační spáru. V našem případě se kromě kolejí jednalo i o suchovod, který byl v místech dilatací opatřen kompenzátory, a o protihlukovou stěnu. Pro nastavení dilatačních zařízení při montáži rozhodoval čas a teplota, při kterých k montáži došlo.

Pro převedení štěrkového lože přes dilatační spáru mostu byla nad oběma krajními opěrami navržena povrchová dilatační zařízení ve formě přepážek z nerezových plechů s výztuhami z korozivzdorné oceli. Přepážky tak brání ředění štěrkového lože při velkých dilatačních pohybech. Při návrhu dilatačních přepážek bylo nutno respektovat mnoho okrajových podmínek. Do výpočtu vstupovaly síly způsobené tlakem štěrkového lože, zvýšení sil nahodilým zatížením, podélný odpor pražce v závislosti na způsobu upevnění kolejnic (pevné svěrky nebo pružné spony) a brzdné nebo rozjezdové síly. Výpočet byl proveden projektantem dle zahraničních zdrojů a kontrolně i ve spolupráci s ČVUT. Dále byly vzneseny požadavky na tvar přepážek, který by umožňoval minimalizovat vzdálenost pražců přilehlých k přepážkám. V neposlední řadě byl požadavek na možnost kvalitního zakončení izolace a umístění tlumicího materiálu na styku se štěrkovým ložem.

ŽELEZNIČNÍ SVRŠEK

Koleje 601(HL) a 602(LH) mezi stanicemi Praha-Libeň a Praha hl. n. jsou ve většině své délky bezstykové s kolejnicemi tvaru S49 na betonových bezpodkladnicových pražcích s pružným upevněním, rozdělení u. Koleje vyhovují pro největší stanovenou hmotnost na nápravu podle UIC-D4 22,5 t a nejvyšší traťovou rychlost V = 100 km/h, Vvyj = 110 km/h.

DILATACE KOLEJE

Předpis SŽDC S3 dovoluje na mostě zřídit průběžnou bezstykovou kolej při dilatující délce betonové nosné konstrukce (spojitý nosník) max. 80 m při svršku S49, max. 113 m při svršku UIC 60. Nosná konstrukce estakády Sluncová má pevné ložisko na pilíři č. 6 a pohyblivá ložiska na ostatních pilířích a na obou opěrách. Ve smyslu předpisu S3 má tedy dvě dilatující délky – ve směru do Libně 129 m, ve směru na Hlavní nádraží 195 m. Proto se průběžná bezstyková kolej na tomto mostě zřídit nedá. Podle S3, čl. 71–75 je třeba osadit těsně za most KVDZ (kolejnicové velké dilatační zařízení), které vyrovná posuny z koleje na mostě, vznikající dilatací mostní nosné konstrukce, za ně vložit kompenzační pole a dále KMDZ (kolejnicové malé dilatační zařízení), které vyrovná posuny z dýchajícího konce přilehlé bezstykové koleje. Jak je vidět, nejde pouze o samotné dilatační zařízení, ale o sestavu umožňující dilataci koleje bez deformace její geometrické polohy. Vlastní dilatační zařízení (DZ), vyráběná v DTVM Prostějov, jsou součástí sestavy a jsou uložena mimo dilatační spáru v trati za mostem. Přes dilatační spáru mostu přecházejí v podstatě standardní kolejnice. Celá sestava zasahuje cca 5 m do mostu a cca 35 m do trati.

V ČR byla podobná sestava dříve použita pouze na mostě Parník u Dlouhé Třebové. Zkušenosti z použití DZ na tomto mostě byly základním podkladem pro řešení dilatace na estakádě Sluncová. Dalším  podkladem byl dokument Dvoukolejná železniční estakáda Sluncová, Výpočet  bezstykové koleje, Výpočet sil z BK v oblasti mostního závěru a Návrh technických opatření, ČVUT, Fakulta stavební, Katedra železničních staveb, I/2006.

PRVKY SESTAVY

Investor požadoval zřídit sestavu ve svršku UIC 60, proto jsou na obou koncích sestavy osazeny přechodové kolejnice S49/UIC60 dl. 12,5 m pro přechod do standardního tvaru S49. V celé sestavě včetně vlastních dilatačních zařízení jsou pojížděné kolejnice uloženy v úklonu 1 : 40, na výhybkových pražcích mimo DZ na klínové žebrové podkladnici.

V sestavě jsou použity tři druhy pražců, a to pražce B91 S/1 – pro „obyčejnou“ traťovou kolej s kolejnicí UIC60, dále pražce výhybkové  (ploché) a nakonec výhybkové pražce doplněné o hmoždinky pro uchycení ztužující kolejnice R65 uvnitř mezi pojížděnými kolejnicemi.

Dále jsou použity ztužující kolejnice z užitých kolejnic tvaru R65 – jejich čela jsou seříznuta ve sklonu 1 : 3 a opracována. Na výhybkových  pražcích upravených pro uložení ztužující kolejnice jsou uloženy ztužující kolejnice uvnitř koleje na ploché žebrové podkladnice U60 s pružnou svěrkou Skl 12 a umístěny tak, aby mezi pojížděnou a ztužující kolejnicí byl zachován volný prostor pro podbíjení. Zajišťují stálou polohu pražců v nejkritičtější oblasti na obou stranách dilatační spáry mostu.

Vlastní kolejnicová dilatační zařízení dodává výrobce DTVM Prostějov. Jsou osazena na plochých pražcích. Skládají se z vnější kolenové kolejnice, která se nepohybuje, a z vnitřní jazykové (hrotové) kolejnice, která se podélně pohybuje v kluzném uložení. Na styčných stranách jsou hrotová a kolenová kolejnice opracovány pro umožnění plynulého přechodu kola z jedné na druhou.

U malého DZ (KMDZ) je hrotová i kolenová kolejnice vyrobena ze standardní kolejnice UIC 60 opracováním boku paty a hlavy, obě mají odříznutou sousedící patu kolejnice a jazyková kolejnice má na hrotu jazyka hlavu opracovánu z obou stran téměř na šířku stojiny. Překryv hrotové a kolenové kolejnice leží na 12 pražcích.

U velkého DZ (KVDZ) je kolenová kolejnice vyrobena ze standardní kolejnice malým opracováním boku hlavy kolejnice, kolenová kolejnice z kolejnice nižšího tvaru Zu1-60 se širokou stojinou odříznutím boční části paty a horní části hlavy kolejnice. Překryv hrotové a kolenové kolejnice leží na 10 pražcích.

SESTAVA UMOŽŇUJÍCÍ DILATACI

Celá sestava v jedné koleji ve směru z mostní konstrukce do trati je pak složena takto:

1. změna tvaru svršku S49/UIC60 v přechodové kolejnici dl. 12,5 m;
2. zesílený kolejový rošt se ztužujícími kolejnicemi na 8 výhybkových pražcích s tuhým upevněním pojížděných kolejnic – pojížděná kolejnice leží na klínové žebrové podkladnici s pryžovou podložkou a je upevněna svěrkou ŽS 4 s navařenou podložkou. Předpokládá se, že tato část koleje se pohybuje současně s nosnou konstrukcí mostu;
3. dilatační mezera mezi mostem a závěrnou zídkou opěry mostu, její šířka se mění podle teploty mostu;
4. zesílený kolejový rošt se ztužujícími kolejnicemi na 6 výhybkových pražcích a s kluzným upevněním pojížděných kolejnic – pojížděná kolejnice leží na klínové žebrové podkladnici s plastovou (PE) podložkou pro usnadnění prokluzu, je upevněna svěrkou ŽS 2;
5. KVDZ – jazyková kolejnice je přivařena k předchozí, kolenová k následující kolejnici;
6. kompenzační kolejové pole se standardním složením kolejového roštu – „profi lované“ pražce B91 S/1, pružné bezpodkladnicové upevnění, na koncích kompenzačního pole jsou vždy dva krajní pražce  výhybkové;
7. KMDZ – kolenová kolejnice je přivařena k předchozí, jazyková k následující kolejnici;
8. změna tvaru svršku UIC60/S49.

ZÁVĚR

Přechod dilatační spáry delších mostních konstrukcí je pro zajištění bezpečného provozu složitým úkolem, který je nutno vyřešit ve spolupráci všech zúčastněných, jak statika mostu, tak projektanta, výrobce i zhotovitele železničního svršku i spodku. Jedná se o úkol, který v naší republice byl dříve v tomto měřítku řešen pouze na již zmíněném mostě Parník. Ve stejné době jako estakáda Sluncová se ve stavbě Nové  spojení řešila ještě náročnější železniční estakáda Masarykovo nádraží s nestandardním dilatačním zařízením tvaru UIC 60 (2008), které umožňuje posun dilatujících částí +200 mm/-340 mm.

S využitím zkušeností s provozem na dříve postaveném mostu věříme, že námi navržené řešení splní veškeré požadavky na ně kladené. Zároveň následné pravidelné sledování funkce jak sestavy na Sluncové v přímé i v oblouku, tak nestandardního DZ na estakádě Masarykovo nádraží povede k doladění detailního řešení konstrukcí pro použití na dalších stavbách. Považujeme je tak za přípravu na řešení dalších a možná i větších dilatačních přechodů, protože dlouhé předpjaté mosty začínají pronikat do železničního stavitelství i v naší republice.

Investor SŽDC, Stavební správa Praha
Zhotovitel stavby Sdružení „Nové spojení Praha hl. n., Masarykovo n. – Libeň, Vysočany, Holešovice“
Zhotovitel objektu DS Skanska
Zhotovitel předpětí VSL Systemy (CZ)
Generální projektant Sudop Praha
Projektant objektu Pontex
Projektant svršku Sudop Praha

Autoři

• Ing. Doubková Jitka
• Ing. Drbohlav Petr