Architecture | Bridges » Alsópályás és nyíltpályás vasúti hidak pályaszerkezete

Alsópályás és nyíltpályás vasúti hidak pályaszerkezete A felsőpályás, gerinclemezes (vagy a gyakorlatban esetleg más) kialakítású tartó szerkezeti szempontból viszonylag egyszerű és így első hídépítési iskolai feladatként kiváló, de aránylag nagy szerkezeti magasságot igényel. Emiatt manapság viszonylag ritkán alkalmazott ez a megoldás. Amennyiben a tervezési körülmények ilyen tartó kialakítását nem teszik lehetővé, a szerkezeti magasság csökkentése érdekében áttérnek az alsópályás megoldás alkalmazására. Természetesen ebben az esetben a két főtartó távolságát úgy kell megállapítani, hogy azok az ürszelvényen kívülre kerüljenek és így azok a vasúti teher közvetlen alátámasztására nem alkalmasak. A vonatteher közvetlen alátámasztását hossztartó pár biztosítja, melyek terheit megfelelő távolságban elhelyezett kereszttartók közvetítik a főtartókra. Mintegy egy évtizede épült meg Csongrád

és Szentes között egy új vasúti Tisza-híd, amely a folyómeder felett egy háromnyílású, alsópályás rácsos szerkezetből, míg a szentesi oldali ártéren egy négynyílású gericlemezes alsópályás szerkezetből áll. Ez utóbbi hídszerkezetet választottuk az alsópályás megoldás illusztrálására. A gerinclemezes ártéri híd nyílásközépi és támasz feletti keresztmetszetét az A. 19 ábra, míg korszerűnek mondható, hegesztett megoldású pályaszerkezetének kialakítását az A. 20 ábra vázolja. (Az ábrák a Mélyépítéstudományi Szemle 1984 5 számából származnak, amelyben a keresztmetszet meglehetősen kis léptékű. Ennek következménye az, hogy részletekben viszonylag szegény az ábra.) Azok számára, akik további tanulmányaik során az Acél- és öszvérszerkezetű hidak tantárgy felvételét is meggondolandónak tartják, példaként a rácsos mederhíd keresztmetszetét is bemutatjuk az A. 21 ábrán Ennek kapcsán azt is

érdemes megjegyezni, hogy a két hídszerkezet pályaszerkezete főbb jellemzőit tekintve azonos, csupán a főtartó - pályaszerkezet kapcsolat kialakítása különbözik szerkezeti okokból. A gerinclemezes tartónál a felső öv a nyomott szakaszokon sem támaszható meg oldalirányban, ennek következtében a kifordulási hosszak csökkentése csak a kereszttartók síkjában elhelyezett kitámasztószerkezettel kialakuló U-szerű keretek segítségével, rugalmas megtámasztások beépítésével lehetséges. Hasonló szempontok indokolják a hossztartópárok közé megfelelő távolságokban beiktatott Π-szerű kereteket is (A 28- ábra). A. 8 1 A pályaszerkezet számítása A nyíltpályás hidak pályaszerkezete (hossz- és kereszttartók) a főtartókkal tartórácsot alkot. Tartórácsok számítására manapság megfelelő hatékonyságú számítógépi programok is rendelkezésre állnak, melyekkel a valósághűbb statikai modellezés is lehetséges. Sok

esetben azonban az egyszerűbb statikai modell is kielégítő pontosságú lehet, ill. az A - 37 2003. 09 egyszerűbb modellel a pontosabb számítás előtt előtervezést hajthatunk végre. A híd hossztartói süllyedő alátámasztású folytatólagos tartók. Az alátámasztások süllyedését a kereszttartók alakváltozása, (rácsos főtartó esetén a függesztőrudak hosszváltozása) és a főtartó alakváltozása okozza. Ezen alakváltozások preciz meghatározására csak a főtartó és kereszttartók megtervezése után nyílna lehetőség s emiatt az egyszerűsített számítás ismeretének jogosultsága fokozottabb. A VH szerint a hossztartók pontosabb számítását 37-es anyagminőség, közel egyenlő támaszközök és legalább négy hossztartó nyilás esetén mellőzni lehet, az alábbiakban ismertetésre kerülő közelítő számítást alkalmazva. A. 8 2 Kereszttartók A kereszttartók általában szabadon felfekvő kéttámaszú tartóként

közelíthetők azzal a kiegészítéssel, hogy a kereszttartó és főtartó kapcsolatának legalább ± 0.2 Mk nagyságú nyomaték átvitelére is alkalmasnak kell lennie, ahol Mk a kereszttartó mértékadó leterhelésből számított legnagyobb nyomatéka. A kereszttartó fesztávolsága a két főtartó tengelytávolsága, s a kereszttartón a középkeresztmetszetére szimmetrikusan két azonos nagyságú koncentrált erő müködik, melyek távolsága 1800 mm (A. 22 ábra) Az erők nagysága a hossztartó közbenső támaszainál meghatározható reakcióerővel azonos (lásd később). Mivel ennél a szerkezeti kialakításnál a főtartó nyomott öveit olyan nyitott U-keretek támasztják meg, amelyeknek a kereszttartó is része, a kereszttartó igénybevételeinek meghatározásakor és merevségének ellenőrzésekor az ebből származó körülményeket is szem előtt kell tartani. Hossztartó reakciók 1800 L 0.2 M k Mk A. 22 ábra Ugyancsak foglalkozni kell a −

kereszttartók vizszintes síkú hajlításával (amennyiben a fékező erőt nem féktartó veszi fel ill. ha a főtartó alakváltozásai a hossztartókban normálerőket okoznak a két szerkezet részleges együttdolgozása következtében) és az − esetleges emelésből származó igénybevételekkel (támaszkeresztmetszetek kereszttartói esetében). A - 38 2003. 09 A. 19 ábra A - 39 - 40 2003. 09 A. 20 ábra A. 21 ábra A - 41 - 42 2003. 09 A. 8 3 Hossztartók A hossztartóra közelítő maximális igénybevételi ábrákat határozunk meg az alábbiak szerint: − Meghatározandó az a legnagyobb nyomaték (Mo), amely a hossztartóra, mint kéttámaszú tartóra lenne mértékadó. A hossztartó L nyílásának függvényében különböző mértékadó teherállások és teherhelyzetek lehetségesek az U-jelű vonatterhet feltételezve. (Az alábbi képletekben x a legnagyobb nyomaték helye, Mx -be behelyettesítve értékét, adódik a max. Mo

nagysága) Ha 1.6 m ≤ L ≤ 288 m x 2 + (3.1 − 0667L )x + (0213 − 155L ) = 0 4  M x = 5 ( x 2 + 4.65 x + 064)(L − x ) L  x L Ha 2.88 m ≤ L ≤ 374 m x 2 + (7.267 − 0667L )x + (3547 − 3633L ) = 0 4  M x = 5 ( x 2 + 10.9 x + 1064)(L − x ) − 40 L  x L Ha 3.74 m ≤ L ≤ 48 m x= L 2 x L   M x = 537.5 − 40 2   L A. 23 ábra − Ezt követően megszerkeszthető a közelítő maximális ábra az A. 24 ábrán vázolt formában, amelyben szereplő nyomatékértékek nagysága: M1 = 0.9 Mo M2 = 0.8 Mo M3 = 0.2 Mo M4 = 0.7 Mo M5 = 0.3 Mo − A hossztartók mértékadó reakcióereje: − szélső támasznál (végkereszttartó, Ao,1 egy hossztartónyilás reakcióra mértékadó leterheléséből) A1(+) = 1.00 Ao,1 1 A1(-) = -0.10 Ao,1 − közbenső támasznál (közbenső kereszttartó, Ao,2 két szomszédos hossztartónyilás mértékadó leterheléséből) A2(+) = 1.15 Ao,2 A2(-) = -0.10 Ao,2 A.

25 ábra A - 43 1 2003. 09 A. 24 ábra A - 45 2003. 09 − A hossztartók mértékadó nyíróereje 1.05 Ao,1-nek feltételezendő Az így kiszámított igénybevételek még a vonatkozó vonattényezővel megszorzandók. A. 8 4 Hossztartók bekötése kereszttartóba − A hossztartóknak legalább a felső öveit át kell kötni a kereszttartók felett, célszerű azonban az alsó öv átkötése is. − A főtartó és pályaszerkezet számításbavett együttdolgozása esetén mindkét átkötés alkalmazása kötelező. − Ha mindkét öv át van kötve, akkor az átkötőlemezeket a támaszponti nyomatékból számítható húzó- és nyomóerőkre kell ellenőrizni, amikoris a két erő karja a két átkötőlemez távolsága. A gerincek közötti kapcsolat viseli a hossztartó reakcióerejét − Ha csak felső átkötőlemezt alkalmazunk, akkor a húzóerő karja 5/6 h-nak feltételezhető (h a hossztartó magassága). A nyomott oldalon gondoskodni kell a

nyomóerők megfelelő továbbításáról is. − A hossztartók átkötőlemez nélküli bekötése még NF csavarokkal sem történhet pl. homloklemezes formában. A. 8 5 Kereszttartók bekötése főtartóba − A bekötést az előzőek szerint meghatározott igénybevételekre és merevségre kell ellenőrízni. − A bekötést úgy kell megtervezni, hogy a kereszttartó mindkét öve környeztében az erőátadás nyírt kötőelemekkel történjen. (A hossztartó átkötőlemezes bekötéséhez hasonló megoldás is elképzelhető ezen a helyen). − A kereszttartó homloklemezes bekötése is lehetséges, de csak NF csavarok alkalmazásával. Húzóerővel (Z) is terhelt NF csavar megengedett erejét csökkenteni kell: N eng , Z = N eng (1 − Z ) Po Z max ≤ 0.6Po ahol Po az előírt előfeszítő erő. Az NF csavar által átfogott lemezek (homloklemez és főtartó csomólemez) vastagságát a v min = 6 Zb eσ eng összefüggés alapján kell felvenni, b és e

értelmezése az A. 26 ábra szerinti e csomólemez homloklemez v1 v2 b kereszttartó gerinc A. 26 ábra A - 46 2003. 09 Eljárhatunk úgy is, hogy előre felvett v vastagsághoz határozzuk meg a húzóerő engedett értékét a Zeng = v 2 eσ eng 6b ≤ 0. 6 Po összefüggésből és a kötést a Zmax ≤ Zeng feltétel alapján ellenőrízzük. A homloklemez síkjára merőleges és a kötést terhelő hajlítónyomaték eloszlásáról közelítően azt feltételezhetjük, hogy az elfordulás középpontja a kereszttartó súlypontjába esik és a kötőelemeket terhelő húzóerők nagysága e ponttól mért távolságukkal arányos. húzóerõ eloszlás homloklemez homloklemez merevítõ gerenda súlyvonal A. 27 ábra A homloklemez és gerinclemez ill. a homloklemez és övlemezek közötti varratok lehetőleg tompavarrattal készítendők. A - 47 2003. 09