A beruházás első üteme a Déli összekötő vasúti Duna-híd építése, amely a MÁV 1. számú vasútvonal Ferencváros-Kelenföld vonalszakaszának kulcsfontosságú pályaműtárgya.
A Duna-híd a hazánkat átszelő nemzetközi TEN-T „mediterrán folyosó”, „Rajna–Duna-folyosó” és a „keleti/kelet-mediterrán folyosó” egyetlen lényegi keresztezési pontja, jelentőségét a nagyfolyami átkelés tényéből fakadó összekötő szerepén túl az adja, hogy több európai közlekedési folyosó, a nemzetközi és belföldi személyközlekedés, valamint az európai és távolsági teherforgalom metszéspontjában található. A hídon átvezetett vasúti pálya Magyarország legnagyobb forgalmú vasúti pályaszakasza.
A NIF Zrt. (mint építtető) által kiírt „Déli összekötő vasúti Duna-híd korszerűsítése, kiviteli tervek készítése és kivitelezési munkák elvégzése” tárgyú közbeszerzési eljárás nyertes ajánlattevője a Duna Aszfalt Kft., amelynek megbízásából a Főmterv–Kontúr Csoport tervezői konzorcium végzi a projekt tervezési feladatait. Ezen belül a konzorciumvezetői feladatokat a Főmterv Zrt., a szakági főtervezői feladatokat az MSc Kft. látja el. Szerkezeti szakági tervezők: Főmterv Zrt., MSc Kft., Speciálterv Kft.

A felszerkezet tervezése

Mivel a kiemelt forgalmi jelentőségű hidak átépítése nem oldható meg forgalom alóli kizárással, az új szerkezetek megépítése csak egy harmadik híd előzetes megépítését követően történhet.
A három hídfelszerkezetes kialakítás illeszkedik a távlati, a Nemzeti Közlekedési Stratégia (2014) által meghatározott Budapest-Ferencváros–Budapest-Kelenföld közötti háromvágányúsítás terveihez is.
A projekt keretében a meglévő pillérek és területbiztosítás felhasználásával elkészül egy teljesen új felszerkezet (az I. felszerkezet) a híd északi oldalán, a Rákóczi híd és a vasúti híd között. A meglévő két felszerkezet (a II. és III. felszerkezet) átépítése az új I. szerkezet forgalomba adása után történik. A tervezett ütemezés biztosítja – rövid egyvágányú időszakok mellett – a kétvágányú kapacitás folyamatos fenntartását a vasúti forgalom számára az új építésű szerkezeteken az európai átjárhatósági feltételek (TSI-ÁME) teljesülése mellett.
A tervezési feladat tehát adott volt: fenti körülmények figyelembevétele mellett gazdaságosan megépíthető és üzemeltethető, de eközben magas üzembiztonsági szintet biztosító, a környezetébe harmonikusan illeszkedő, zaj- és rezgésvédelmi szempontból is megfelelő vasúti Duna-hidat kellett tervezni.
A tervek az Eurocode szabványsorozat alapján, a VHSZ H.1.2-H.1.6. utasításnak megfelelően készültek, LM 71, SW0, SW2 jelű hasznos teher és α=1,21 rendeltetési tényező figyelembevételével.
A híd tervezési sebessége v=160 km/h, a vasúti pálya tervezési sebessége v=120 km/h.
A meglévő, megmaradó alépítmények elhelyezkedése alapvetően meghatározta a felszerkezet támaszkiosztását, emellett azonban kézenfekvő volt a jelenlegi rakparti felszerkezetek közbenső támaszainak felszámolása és ezáltal tágasabb parti nyílások létrehozása a Rákóczi híd támaszkiosztási adottságaival összhangban.
Ily módon körvonalazódott négy meder és két parti nyílással összesen hatnyílású, folytatólagos felszerkezet képe. Az új hídszerkezetek tervezett tá­masz­kiosztása ennek megfelelően 49,26 m+4×98,52 m+49,26 m, ami 493,60 m-es teljes felszerkezethosszt eredményezett (1. ábra).

A tervezési diszpozíció három vágány átvezetését írta elő a Duna felett, a vasúti forgalom legalább két vágányon való építéskori fenntartásával. Ebből adódóan három azonos kialakítású, de szerkezetileg önálló iker felszerkezet tervezése a feladat.
A három korszerű, ortotróp pályalemezes felszerkezet tehát egyforma kialakítású (2. ábra), hatnyílású, párhuzamos övű, folytatólagos többtámaszú rácsos főtartós acélszerkezet, szimmetrikus háromszög rácsozással [1–3]. A főtartók felső öveit a főtartó hatásnak kevésbé alárendelt „K” alakú rácsozás támasztja ki egymáshoz. A főtartók tengelytávolsága 5200 mm, hálózati magassága 8000 mm.

A pályaszerkezetet kereszt- és hossztartókkal, valamint hosszbordákkal merevített, korszerű kialakítású ortotróp pályalemez alkotja. A szerkezeti magasság 1230 mm. A csapadékvíz megfelelő elvezetésére a pályalemez keresztirányban tetőszelvényű, 2%-os keresztezéssel. A medernyílásokban cserélhető szűrőbetéttel ellátott egyedi víznyelők, a parti nyílásokban pedig csapadékvíz-csatornára kötött, két oldalon végigfutó gyűjtőcsatornák készülnek.
A hegesztett felszerkezet acélanyag minősége S355. Egy-egy felszerkezet teljes acélszükséglete mintegy 2800 tonna, ebből a vasúti terhet viselő fő tartószerkezet tömege megközelítően 2400 t (4,85 t/m).
A teljes acélszerkezet az előírásoknak megfelelő, korszerű korrózióvédő bevonatrendszert kap.
Mindhárom felszerkezeten egyoldali, 100 cm névleges szélességű, diszkrét megvilágítással ellátott üzemi járda épül. Az üzemi járdák járófelülete kompozit műanyag járdalapokból készül. Az I. és II. felszerkezet parti nyílása és az ezt követő medernyílás feletti üzemi járda külső oldalán zajvédő falat alakítanak ki.
A hídfelügyeleti munka elősegítését és kisebb karbantartási, javítási feladatok elvégzését mindhárom felszerkezet medernyílásaiban, felszerkezetenként egymástól függetlenül használható vizsgálókocsik szolgálják.
A villamos felsővezeték tartószerkezetét a híd teherhordó szerkezeti elemeibe integrálva tervezték meg. A MÁV üzemi vezetékei a járda járószintje alatt elhelyezett kábelcsatornában futnak, kábeltálcába helyezve. A déli oldali (III.) felszerkezeten hajózási jelzéseket szerelnek fel. A hídfelügyelet korszerűsítése, valamint a hídtartó szerkezet viselkedésének állandó megfigyelésére a hídon monitoringrendszer épül ki.
Az építéstechnológiai tervek szerint a vízi úton helyszínre érkező nagy elemes gyártási hídegységeket vízről emelik a helyükre, majd a teljes felszerkezet összeállítása a helyszíni illesztések elkészítésével ér véget.

Vasúti felépítmény

A MÁV Zrt. jóváhagyásával az új hídszerkezetekre folyamatos, rugalmas ágyazású, hosszvályús vasúti felépítmény épül, UIC 60 E2 R400 HT rendszerű sínekkel (3. ábra).

A híd alaprajzilag egyenes, a felszerkezetek egymással és a Rákóczi híddal párhuzamosak. A vasúti felépítmény elméleti hossz-szelvénye a hídon vízszintes. A hídnyílásokban a vasúti pálya túlemelése a méretezési teher 40%-a, így a vonatok a hídra lépve közel vízszintes pályán haladnak majd.

Sarurendszer, hídfő- és pályacsatlakozás

A hídsaruk elrendezése hagyományos. Korszerű gömbsüveg saruk kerülnek beépítésre. A híd fix sarui a budai oldali (X.) hídfőn helyezkednek el, a fékező- és indítóerők itt adódnak át az alépítményekre. A két szélső nyílás adottságként kialakult aránya miatt az esetlegesen fellépő hídvég-felemelkedés megakadályozására, a hídvégeknél acél ellensúlyok beépítését és speciális lekötőszerkezeteket is terveztünk.
A saruszerkezetek az alépítmények felső részén beépülő acél sarugerendákra fekszenek fel.
A hídvégeknél a szakmai körökben már ismert bordás kiegyenlítőlemezek épülnek, korszerű szintetikus keresztaljakkal felszerelve. Különös figyelemmel történt a híd és a folyó pályaszakasz közötti rugalmas átmenet megtervezése.
A síndilatációs készülékek mindkét hídvégnél a hídhoz csatlakozó pályaszakaszon épülnek be. Mivel a híd hőmérséklet-változásból származó dilatációs mozgása a pesti oldali hídvégen (I. hídfő) játszódik le, ezért itt nagy nyitású dilatációs készülék beépítését tervezzük (mozgástartomány: +305 mm, -225 mm).

Az alépítmények tervezése

Meglévő támaszok

A meglévő híd pillérjeinek alapozása pneumatikus úton készült, acélszerkezetű keszonjukat betonnal töltötték ki. A keszont franciabetonnal töltötték ki, nagyméretű kövek és földnedves beton felhasználására. A felmenő fal egymással szervesen összeépített franciabeton belső mag és faragott terméskő burkolat.
A pillérek északi részének alapja a délitől különállóan szintén acélszerkezetű keszonnal készült és keszonját, francia- (úsztatott) betonnal töltötték ki. Csak a két parti pillért és a két hídfőt készítették szádfalas alapozással.

Tervezett beavatkozások

Az I. hídfőnél a saru alatti térdfallal kialakított szerkezeti gerenda vasalását a hídfő mögötti teherre méreteztük. A függőleges terhekre a teljesen feltámaszkodó szerkezeti gerenda a beton nyomásával áll ellen. A nagy nyomóerőnek kitett acél saruzsámoly/sarugerendák alatti részeken erősített vasalással terveztük. A szerkezeti gerenda és az alépítmény között keletkező vízszintes (elsősorban a fékező- és gyorsítóerőből keletkező) csúsztatóerők hatását a meglévő alépítményen befúrt, beragasztott tüskékkel ellensúlyoztuk.

• A szerkezeti gerenda alatti külpontos nyomásra a meglévő alépítményt (mint falazatot) ellenőriztük, mészkő falazat feltételezésével. Hasonlóan ellenőriztük a beton alaptestet a külpontos nyomóerőre.
• A hídfőnél, megközelítőleg 1,0 m-rel a terepszint alatt, a maximális igénybevétel helyén ellenőriztük a szerkezetek stabilitását (elcsúszás-kiborulás).
• Az alapozást az elkészített VEM-modell talajfeszültség-számítása alapján ellenőriztük és adtuk meg a talajfeszültséget az állandó terhek hatására is.
• A IV–VIII. közbenső támaszokra a II. és III. vágány alatt, az I. vágány alatt már meglévő vasbeton szerkezeti gerendával megegyező magasságú gerenda épül, ezzel biztosítva, hogy az alépítmény magassága megfelelő szintre kerüljön az új felszerkezetek fogadásához (4. ábra). A sarukról átadódó terheket, a C35-ös betonból készült, a meglévő alépítményre támaszkodó szerkezeti gerenda támasztja alá.

A szerkezeti gerenda elcsúszását befúrt, beragasztott tüskékkel akadályoztuk meg, hasonlóan, mint az I. hídfőnél.

• A szerkezeti gerenda alatti külpontos nyomásra a meglévő alépítményt falazatként ellenőriztük. Hasonlóan ellenőriztük a betonból épített keszont külpontos nyomóerőre.
• A közbenső támaszoknál, vastagságváltásnál és az alépítmény alsó síkján, a maximális igénybevétel helyén ellenőriztük a szerkezetet stabilitásra (elcsúszás-kiborulás).
• A támaszok alatti alapozást az elkészített VEM-modell talajfeszültség-számítása alapján ellenőriztük és adtuk meg az egyes támaszok alatt a talajfeszültséget az állandó terhek hatására is.

Eltekintettünk a pillértest-hajó ütközés lokális hatásainak a vizsgálatától, mert korábban egy esetleges komoly ütközés esetére már beépítettek ütközőként funkcionáló vasbeton elemeket. (Tervező: MSc Kft. Projektmegnevezés: DÖVDH Pillérerősítés és medervédelem, II. ütem. Tervszám: MSc Kft. 8000/1. Tervkészítés időpontja: 2012. április.) Ez a műszaki megoldás tökéletesen megfelel a rendkívüli terhek okozta esetleges hatásoknak, a pillérek gazdaságos megóvására. Meg kell jegyezni, hogy azon hajóütközések még a rendkívüli terhek között is ritkák, amelyek komoly sérülésekhez, azaz a vasbeton gallér cseréjéhez vezetnek.
A X. hídfő II. és III. vágány alatti tömbjének elbontását és 15,44 m-rel hátrébb a három felszerkezet fogadására megfelelő szélességű, új cölöpfalas hídfő építését tervezzük, amely bekötővasalással csatlakozik az I. vágány alatt korábban megépített cölöpfalas vasbeton szerkezethez. A cölöpök 1,50 m átmérőjűek. A cölöpfal nyílás felőli oldalán, a terepszint alól 50 cm-rel indítva, teljes magasságban, minimum 10 cm vastag vasalt lőttbeton felületkiegyenlítést terveztünk, amelynek hálóvasalását a cölöpökbe befúrt, beragasztott tüskék segítségével, a cölöpökkel együtt dolgoztatásával végeztük.
A hídfő építését több fázisban, a felszerkezetek építésével összehangoltan kell végrehajtani, mivel a vasúti forgalom minden esetben két vágányon fenntartandó.
A számításban kiemelten ellenőriztük a vasbeton szerkezeteket (összefogó gerendák, cölöpök) a hídfőn és a hídfő mögött átadódó terhelésekre, különös tekintettel arra, hogy a három új felszerkezet fix saruja ezen a támaszon lesz, így a vontatási és fékezőerők ezen a támaszon adódnak át.
Amennyiben a tervezés során egyes építési fázisokat vizsgálva mértékadó helyzetbe került egy szerkezet, úgy az ellenőrzést ennek figyelembevételével a fázisokban kialakuló terhelésekre is elvégeztük.
A hídfőnél a VEM-modell segítségével a cölöpök mértékadó terheinek vizsgálatával ellenőriztük az alapozást.

Elvégzendő beavatkozások az alépítményeken

Az I. jelű hídfő szerkezeti gerendája a hídfő felett lejátszódó szerkezeti mozgások miatt az új szerkezeteknek nem megfelelő, ezért a szerkezeti gerenda visszabontásával és a bordás kiegyenlítőlemez fogadására alkalmas új térdfal beépítésével terveztük annak újjáépítését.
A X. hídfőnek a végleges nyílás oldali sík felülete két szélén és a felszerkezetek közötti szakaszokon 10 cm-re kiugratott 2,00 m széles áloszlopokkal (lizénával) megszakított. Az így kapott homlokzat olyan hatást kelt, mintha a szerkezeti gerendát négy oszlop támasztaná meg.
A csatlakozó cölöpfalas szakasz szerkezeti gerendája ezért visszabontandó, és új térdfallal újraépítendő. Az új cölöpfalas hídfő is ugyanolyan keresztmetszetű szerkezeti gerendát kap. A szerkezeti gerendák térdfalának vállkialakítását itt is a bordás kiegyenlítőlemez figyelembevételével terveztük (5. ábra).

A meglévő, csatlakozó kiegyenlítőlemez elbontandó. A térdfalban, az I. felszerkezet északi oldali járdájában elhelyezett kábelek és vezetékek számára lefedett átvezető nyílást terveztünk. A Rákóczi híd melletti, vasúttal párhuzamos cölöpfal cölöpösszefogó gerendája „Z” alakú, a hídnyílás felé eső cölöpök és a háttöltésben lévő cölöpök felső síkja között a cölöpösszefogó gerenda 4,20 m magasságot hidal át. A hosszirányú igénybevételek miatt itt háromszög alakú vasbeton kiékelés készül a meglévő cölöpösszefogó és a meglévő térdfal között.
A X. hídfő mögötti rézsű töltését hosszirányban a hídfő cölöpfala és a déli oldalon készülő burkolt rézsűkúp támasztja meg.

Összefoglalás

A kiviteli tervek elkészültek, a helyszíni munkálatok zajlanak, az acélszerkezet gyártása és az úsztatási egységek összeszerelése gőzerővel folyik. Az I. felszerkezet ütemterv szerinti helyszíni szerelési munkálatai hamarosan megkezdődnek. A Déli összekötő vasúti Duna-híd rekonstrukciója látványos fázisába fordul.