Bezstyková kolej na Znojemském viaduktu, část I.

obr. 2	Fotogalerie...

Znojemský viadukt je dominantou údolí Řeky Dyje, kde převádí jednokolejnou trať
Šatov – Znojmo. V loňském sborníku jsme se věnovali rekonstrukci Znojemského
viaduktu z celkového pohledu. Tentokrát je náš příspěvek zaměřen na problémy, které
jsme řešili v souvislosti s potřebou převést bezstykovou kolej přes nosnou konstrukci
viaduktu při její dilatační délce 220,57 m. Rozpětí polí mostu jsou 49,95 m; 59,94 m;
59,94 m; 49,95 m.
Anotace problému
Při rozdílném teplotním režimu nosné konstrukce a bezstykové koleje (kdy se například
v ranních hodinách pomalu zahřívá mostovkou zastíněná nosná konstrukce, zatímco
osluněné kolejnice již dilatují díky své vyšší teplotě) dochází k „rozhrabávání“ lože
kolejovým roštem. Je to důsledek změn vzájemné polohy příčných řezů nosné
konstrukce a kolejového roštu. Hovoříme pak o zřeďování kolejového lože. Čím větší
jsou dilatace nosné konstrukce mostu, tím jsou problémy na volném konci markantnější
a dochází ke ztrátě GPK – zejména k prosedání svršku. Základní vlivy na intenzitu
zřeďování kolejového lože mají velikosti dilatace nosné konstrukce, typ a uspořádání
železničního svršku, typ nosné konstrukce z hlediska použitých materiálů
(železobetonové, ocelobetonové, ocelové konstrukce), statické působení nosné
konstrukce a spodní stavby a v neposlední řadě kvalita provedení případných opatření
pro omezení zřeďování kolejového lože.Proč jsme se problémem bezstykové koleje zabývali z hlediska návrhu mostu
Návrh nosné konstrukce mostu jako spojitého nosníku znamenal velkou řadu pozitiv,
která převážila nad negativy. Bylo však nutno navrhnout opatření na koncích mostu,
která by omezila zřeďování kolejového lože. Dále bylo potřeba vyčíslit účinky, které
bude mít vzájemné ovlivňování bezstykové koleje a mostu na nosnou konstrukci,
mostní ložiska a spodní stavbu. Zejména se jednalo o distribuci brzdných sil
z bezstykové koleje do spodní stavby a vliv teplotních změn svršku vůči nosné
konstrukci. Přestože se jedná o nepříliš probádanou půdu a nejsou dostupné
dostačující podklady, vydali jsme se při návrhu touto cestou. Spojitá konstrukce měla
následující zásadní výhody:
− spojitá konstrukce je v daném případě ekonomičtější,
− umožňuje rychlejší a jednodušší výstavbu (výsun ocelové konstrukce nad
údolí),
− má menší nároky na údržbu (beze spár nad pilíři oproti prostým polím, redukce
počtu ložisek na pilířích,
− z hlediska zatížení je spojitá konstrukce šetrnější ke stávajícím
kamenným pilířům (nevzniká excentricita svislého zatížení k ose pilířů,
vodorovné účinky přenáší šatovská opěra),
− spojitá konstrukce působí esteticky lépe, než soustava prostých polí a zároveň
navazuje na historický odkaz původní nosné konstrukce, která byla navržena
také jako spojitý nosník.
Proč jsme se problémem zabývali také z hlediska železničního svršku a spodku
Železniční svršek, nosná konstrukce mostu a spodní stavba tvoří dohromady jeden
funkční celek a nelze jej jednoduše dělit na samostatné části. Pouze v některých
případech je možné přijmout zjednodušující předpoklady, které budou na bezpečnou
stranu a pro jednotlivé části systému tak bude možno samostatně dopočítat účinky
vyplývající ze vzájemného ovlivňování. Takto jsou řešeny standardní případy v rámci
platných norem. Mosty, které nesplňují zjednodušené předpoklady, je pak třeba řešit
jako jeden funkční celek spolu se svrškem a dostatečnou délkou železničního tělesa
před i za mostem. Z uvedených důvodů bylo nutné při návrhu železničního svršku
a spodku na mostě a v jeho blízkosti spolupracovat s projektanty kolejí.
Zvažované varianty návrhu pro omezení zřeďování kolejového lože
Při návrhu jsme se zabývali následujícími variantami, jejichž přednosti a nevýhody jsou
rozepsány níže:
− rozdělení nosné konstrukce na prostá pole
Tento návrh by zřeďování kolejového lože značně eliminoval, ale návrh prostých
polí nebyl vhodný ze dříve zmíněných důvodů
− zásadní opatření nenavrhovat, pouze zlepšit svršek a navrhnout častější údržbu
Varianta bez zvláštních opatření by znamenala odstranění složitých detailů na konstrukci
mostu a přechodu z mostu na opěru, ale také eliminaci mnoha složitých
detailů na železničním svršku. Zřeďování kolejového lože by se pak ale projevilo
v maximální míře a bylo by nutné často podbíjet kolej a provádět údržbu na svršku.
V této variantě jsme měli záměr použít epoxidový postřik kolejového lože pro
zlepšení jeho stability. V případě, že by se za provozu ukázala tato varianta jako
neschůdná, bylo by velmi komplikované dodatečně provést vhodná opatření i kdyby
na ně byla konstrukce mostu připravena.
− navrhnout přepážku kolejového lože a úpravy svršku na dilatujícím konci mostuPoužití přepážky v kolejovém loži na dilatujícím konci mostu by redukovalo
zřeďování lože na mostě a přesunulo problém za závěrnou zeď, kde ale byla
navržena opatření pro umožnění dilatace kolejnic na atypickém zpevněném
železničním svršku a spodku. Tato varianta znamenala provést atypické detaily
pouze na jednom konci mostu, což bylo její předností. Negativem však bylo, že by
dýchající konec bezstykové koleje zasahoval na mostní konstrukci (nebo
do přechodové oblasti za opěrou). Nevýhodou této varianty také bylo, že nebylo
možné rozumným způsobem dimenzovat sanaci šatovské opěry na vodorovné
silové účinky vznikající od dilatací NK a
kolejového roštu (koncová přepážka a tření
mezi ložem a mostovkou společně působí
při dilatacích proti podélně pevnému ložisku
– při uvažování odporu svršku pro zamrzlé
kolejové lože se tyto účinky rapidně
navyšují).
− navrhnout přepážky kolejového lože a úpravy svršku na obou koncích mostu
Oproti předchozí variantě toto řešení redukuje
zřeďování kolejového lože a zároveň
eliminuje přenášení sil do podélně pevných
ložisek.
− navrhnout pevnou jízdní dráhu
Při použití pevné jízdní dráhy by bylo možné efektivněji vyřešit problém dilatace
kolejnic na koncích mostu – kolejnice by dilatovaly na kompaktní konstrukci
kolejového svršku. Na nosné konstrukci by nemusely být koncové přepážky,
dilatace nosné konstrukce by mohla být řešena pomocí např. dilatačního závěru
pod pevnou jízdní dráhou. U tohoto řešení se však schází řada atypických
záležitostí, které nejsou v našich podmínkách vyzkoušeny a nepodařilo se nám
tedy tento návrh prosadit.
Výsledný návrh opatření proti zřeďování kolejového lože
Po konzultacích s odborníky ze SŽDC a VUT Brno jsme se nakonec rozhodli pro návrh
přepážek na obou koncích mostu. Tyto přepážky uzavírají vanu kolejového lože
na nosné konstrukci. Na koncích mostu a za rubem opěr jsou kolejnice uloženy kluzně
a pražce jsou propojeny sekundárními nepojížděnými kolejnicemi. Propojením pražců
vzniká tužší celek, který brání „rozviklávání“ pražců při dilataci kolejnic. Zesíleny jsou
také vrstvy přechodové oblasti mostu. Kolejová dilatační zařízení jsou navržena podle
schématu na obrázku č. 3.

Fotogalerie:
Obr. 1 Schéma vzájemného ovlivňování celého systému bezstyková kolej - most
Obr. 2 Dilatační délka nosné konstrukce je 220,57 m (v pozadí Loucký klášter, doprava směr Šatov)
Obr. 3 Schéma uspořádání železničního svršku a půdorys svršku na dilatujícím konci mostu

Zdroj: sborník konference Železniční mosty a tunely, leden 2010