A tervezett új híd szerkezete

Az új műtárgy teherbírását a vonatkozó Eurocode szabványok szerint és az MSZ EN 1991-2:2006 szerinti LM71 (MÁV H.1.2. Utasítás szerinti U jelű teherrel egyenértékű), valamint SW/2 jelű vasúti teher figyelembevételével határoztuk meg. A figyelembe veendő pályasebesség 160 km/h, a tengelyterhelés 225 kN. Emellett a vonalon közlekedő, transzformátort szállító rendkívüli szerelvények terhelését is figyelembe kellett venni. A szerelvényekre vonatkozó adatokat a GYSEV Zrt. bocsátotta rendelkezésünkre, pontos tengelyterhelési adatok hiányában a megadott terhelések szerelvénygeometria alapján történő egyenletes szétosztásával kellett számolni.
A tervezett híd felszerkezete egynyílású, kéttámaszú, alsópályás, rácsos főtartós, kereszttartókkal alátámasztott pályalemezes acélszerkezet. A rácsos főtartókhoz kereszttartóval alátámasztott pályalemezelemek csatlakoznak. A hídszerkezetet üzemi körülmények között gyártják és szerelik, majd összeszerelt állapotban szállítják a helyszínre. A szimmetrikus rácsozású főtartók tengelytávolsága 5600 mm. Az elméleti főtartómagasság 3147 mm. A felső övrudak és szélső
rácsrudak diafragmákkal merevített kalapszelvényűek, míg a közbenső rács­rudak I keresztmetszetűek. A közbenső rácsrudak törzsszelvénymagassága 360 mm. A rácsozat vízszintes hálózati hossza 7 × 4,00 m = 28,00 m. A főtartó alsó övét zárt doboz keresztmetszetű övrúd alkotja. Az övrúd alsó lemezei a kereszttartó megfelelő bekötése miatt minden kereszttartónál ívesen kiszélesednek. A pályaszerkezet 12 mm vastag, teknőszerű keresztmetszettel kialakított pályalemezből és az azt alátámasztó kereszttartókból áll. Mindkét oldalon a pályalemezen kialakított mélyvonal vezeti a vizet a híd végei felé. A kereszttartók távolsága 1,00 m, gerincmagasságuk igazodik a pályalemez profiljához. A kereszttartó alsó övlemezének síkja megegyezik a főtartó alsó övrúd alsó övlemezének síkjával.
A főtartók alsó övéhez helyszíni csavarozott kapcsolattal csatlakozik a híd két külső oldalán elhelyezendő üzemi gyalogjárda-tartókonzol. A járda járólemeze alatt teljes szélességében kábelcsatorna biztosított (oldalanként 2 × ~25 × 50 cm keresztmetszettel). A gyalogjárda hasznos szélessége 1,00 m (elsodrási határon kívüli és üzemi gyalogjáró korláton belüli szélessége).
Az új alapozás helyszíni betonozással, monolitikusan készül, és hídfőnként 8 db 80 cm átmérőjű CFA cölöpre támaszkodik. A hídfők terheit monolit vasbeton fejtömbök közvetítik a cölöpökre. A cölöpösszefogó gerendán 1,50 m széles, 7,10 m hosszú hídfőfal épül. A hídfőfal tetején, a felszerkezet alátámasztásainak helyén 2 db 80 × 100 cm-es saruzsámoly készül a szerkezeti gerendával és térdfallal összevasalva. A szerkezeti gerendából nyúlik ki a felszerkezet magasságában a földet és ágyazatot megtámasztó, 40 cm vastag térdfal. A felmenőfalhoz és a térdfalhoz 60 cm vastagságú párhuzamos szárnyfalak csatlakoznak. A szárnyfalakra konzolosan támaszkodik a hídhoz csatlakozó vasbeton üzemi járda. Az U profilú konzollemez belsejében a kábelcsatornáknak fenntartott hely van, a járófelület a felszerkezethez hasonlóan lencsemintás lemezzel van kialakítva. A vasúti töltésről a hídra való feljutást vasbeton rámpa biztosítja.
A vasúti pálya zúzottkő ágyazatát eredetileg megszakítás nélkül, folytonosan vezettük volna át a hídfők felett, vízzáró, süllyesztett dilatációs szerkezet beépítésével. A kivitelezés megkezdésekor azonban az ágyazatmegszakítás mellett döntöttek, így a hídvégeken acél ágyazattámasztó készül, dilatációt pedig nem építenek be. A hídfők mögötti süllyedéskülönbsé­gek kiegyenlítésére a térdfal hátulján kialakított konzolra ül fel a 30 cm vastag, 4,00 m hosszú kiegyenlítőlemez, melynek hosszesése 5%. A kiegyenlítőlemez végén Raudril típusú keresztszivárgót építenek be beton előfejjel.
A hídon a vasúti pályára hulló csapadékvizet a pályalemez 2%-os keresztesése a két oldalon kialakított mélyvonalakba vezeti. A hosszirányú vízelvezetést a pályaszerkezet állandó terhekre való 2‰-es túlemelése biztosítja. A hídfőknél összegyűlt vizet a támaszok melletti víznyelő csöveken keresztül a mederbe vezetik. A pályalemez szigetelése teljes hosszban Servidek/Servipak rendszerű lesz.

A szerkezet 1 db fix, 2 db egyirányban mozgó és 1 db minden irányban mozgó gömbsüvegsarura támaszkodik (10. ábra). 
Anyagminőségek:

• főtartók, pályaszerkezet: S355J0+N
• járdakonzol, korlátelemek: S235JR
• CFA cölöp: C30/37 -XC2-XA1-16-F5 (víz alatt 380 kg/m³ cement)
• cölöpösszefogó gerenda: C30/37 -XC2-XF2-XA1-16-F3
• hídfő felmenőfal, térdfal, szárnyfal: C35/45 -XC4-XF4-XA1-16-F3

Az acél felszerkezetet és az egyéb kiegészítő acélszerkezeteket négyrétegű bevonat – min. 4 × 80 μm rétegben, 320 μm összrétegvastagságban – védi a korróziótól.

Vasúti pálya

A meglévő hídon jelenleg UIC 54-es sínrendszer van, 1:20 síndőléssel. A Megrendelő kérésére – a megemelt vasúti pályasebességnek megfelelően – a vasúti hídon, valamint a híd előtt-után egy rövid szakaszon UIC 60 E1 sínrendszer épül teljes ágyazatcserével, 60 cm-es aljkiosztással. Az átépítés idejére a hídfők mögött alakítják ki a munkaterületeket. A Rajka felőli oldalon kb. 60 m hosszú szerelőtér épül, melyről a helyszínre szállított hidat betolják.
Az átépítés során a híd előtti és utáni rövid szakaszokon UIC 60 E1 sínrendszer épül hézagnélküli kivitelben, L4 jelű vasbeton aljakkal, Vossloh W14 sínleerősítéssel. A hídon és a hozzá csatlakozó terelősínes szakaszon UIC 60 E1 sínrendszer épül hézagnélküli kivitelben, LT, LT-1, LT-3 jelű vasbeton aljakkal. Az átépítéssel nem érintett csatlakozópálya az eredeti UIC 54-es sínrendszerű, hézagnélküli felépítmény marad, LM jelű vasbeton aljakkal.

A felszerkezet statikai számítása

Az acél felszerkezet méretezését AXIS programmal végeztük, és kétféle statikai modellt használtunk. Az 1. modellben a pályalemezt héjmodellel, a kereszttartókat bordaként, a főtartókat rúdként modelleztük (11. ábra).
Az 1. statikai modellen az alábbi vizsgálatokat végeztük el:

• kihajlásvizsgálat (teherszorzók meg­állapítása),
• rezgésvizsgálat (első sajátfrekvencia megállapítása).

A 2. modellben a pályalemezt, a kereszttartókat,  a főtartók alsó övrúdját héjmodellel, a főtartók rácsrúdjait, valamint felső övrúdjait rúdmodellként vettük figyelembe (12. ábra).
A 2. statikai modellen az alábbi vizsgálatokat végeztük el:

• szilárdsági és stabilitási vizsgálatok (rúdelem-kihasználtságok, lemezelem-feszültségek),
• használhatósági vizsgálatok (lehajlás, felszerkezet elcsavarodása),
• fáradásvizsgálat.

Szilárdsági vizsgálat a héjelemekre Sök von Mises összehasonlító feszültségek vizsgálatával történt. Az elvégzett számítások alapján a leginkább igénybe vett helyen (rácsos főtartó alsó övrúd és kereszttartó-bekötés) a mértékadó összehasonlító feszültség Sökmax = 296 N/mm², ez kisebb a folyáshatárnál (fy = 355 N/mm²).

Szilárdsági és stabilitási ellenőrzés a rúdelemekre

A rácsos főtartó rúdjaiban ébredő erők vizsgálatakor a legnagyobb kihasználtság a felső kalapszelvényű övrúdban (88%) és a szélső nyomott rácsrúdban (90%) ébredt. A főtartók belső rácsrúdjainak lemezvastagságait gazdasági okokból csökkentettük, ennek mértékét a felső övrúd megtámasztásában játszott szerepük korlátozta. Nagyobb kihasználtságot adó, kisebb keresztmetszetű belső rácsrudaknál a felső öv kihajlási hossza megnövekedett volna (13. ábra).

A felső övrúd kihajlási hossza látható és lemérhető. A kihajlási hossz azonban analitikusan is számítható. A kritikus erő a kihajlási teherszorzó és normálerő szorzataként számítható. Az Euler-képletből kapott befogási tényezővel megszorozva a hálózati hosszt, megkapjuk a kérdéses kihajlási hosszt. Mivel a kereszttartó-­kiosztás elég sűrű, ezért az U kerethatás jól érvényesül a felül nyitott, összetámasztás nélküli rácsos tartószerkezetnél. A főtartó tartósíkra merőleges kihajlási hossza a fenti számítás alapján 5,28 m-re adódott. Ezen kihajlási hossz figyelembevételével a felső övrúd kihasználtsága 88%-os. A helyzeti állékonyságvizsgálat alapján a felborulással szembeni ellen­állás 8,37-szeres, ami kellően nagy biztonságot jelent.
A hídon átvezetett pálya szempontjából nem elhanyagolható a szerkezet alaktorzulása. Az elvégzett vizsgálatok alapján a 3 mm-es megengedett síktorzuláshoz képest a tényleges torzulás 0,25 mm.