A hídszerkezetek bemutatása, főbb adataik

A csongrádi Tisza-híd ma is a legnagyobb támaszközű vasúti híd hazánkban (1. ábra). Ez volt az első híd, ahol a betoláshoz teflonbevonatú acél-gumilemezt alkalmaztak a támaszokon, és a szerkezetet hidraulikus berendezéssel tolták.
A tunyogmatolcsi Szamos-híd az ország első nyitott, oszlop nélküli szimmetrikus rácsozású vasúti hídja (2. ábra). Ez volt az első vasúti híd, melyet segédjármok nélkül toltak be hosszirányban.

Bár ez a két híd vasúti híd, szerelésük és az építés közbeni mérések tanulságai közúti rácsos hidakra is ugyanúgy érvényesek.
A hidak fő adatait, jellemzőit az 1. táblázat foglalja össze.

A két hídszerkezet közös jellemzői

• Elődje 1930 előtt épült, a II. világháborúban megrongálódott, a tönkrement nyílásokat ideiglenes szerkezetekkel helyettesítették.
• A híd a harminc évvel ezelőtti átépítés előtt, az 1980-as évek elejéig, vasúti-közúti hídként üzemelt, a közelében épült új közúti híd átadásáig.
• Az új híd, a vasúti forgalom minél kisebb zavarása érdekében, a meglévő régi vasúti híd mellé épült új alépítményekre támaszkodik.
• Tervező az Uvaterv volt, az acél fel­szer­ke­ze­tet a Ganz-MÁVAG gyártotta és szerelte.
• Az acélszerkezet helyszíni kapcsolatai NF csavarosak voltak, Zn szórással (a korábbiakban alkalmazott lángkezelés helyett).
• Az új rácsos acél felszerkezetet szakaszos hosszirányú betolással juttatták a végleges helyére, Csongrádnál a lehető legkevesebb segédjárom beépítésével, a tunyogmatolcsi hídnál segédjárom nélkül.
• Az új vasúti híd átadása után a mellette lévő régi hidat 1987-ben elbontották, csak a mederpillérek maradtak meg.

A csongrádi vasúti Tisza-híd rövid ismertetése, szerelése

Csongrád és Szentes között az első állandó hidat 1903 decemberében adták át. A 9 nyílású híd kéttámaszú rácsos szegecselt folytacél szerkezetekből állt, a meder felett 3 db 64,75 + 118,70 + 64,75 m támaszközű, kéttámaszú csonkaszegmens alakú tartókkal [1] (3. ábra).

A középső pillérek közti 120 m-es támaszköz akkor is és ma is a legnagyobb a magyarországi vasúti hidak között.
A II. világháborúban két medernyílás­ban a hídszerkezetet felrobbantották. A 120 m-es nyílásba 1946-ban még egy pillért építettek, és a nyílást egy 72 m támasz­közű Róth–Waagner-rendszerű ide­­­ig­­­lenes rácsos szerkezettel, valamint a ma­gyar­csa­ná­di Maros-híd 46,2 m-es támaszközű szerkezetével hidalták át [2], [3] (4. ábra).

Az 1906 óta vasúti-közúti hídként működő áthidaláson 1981-ben megszűnt a közúti forgalom, amikor a hídtól déli irányban, 570 m távolságra a 451. számú út részeként átadták az új közúti Tisza-hidat [4].  
Az új vasúti híd a meglévő mellé épült déli irányban (tengelytávolságuk:10 m) az Uvaterv tervei szerint (főtervező: Néveri Imre).

Az 1946-ban épített mederpillér elbon­tásával és az új folytatólagos többtámaszú felszerkezet megfelelő tá­masz­köz­arányainak érdekében még további két parti támasz elhagyásával a régi 10 nyílású helyett csak 7 nyílású lett az új hídszerkezet [5] (5. ábra).

A mederhíd 107,7 + 120,0 + 107,7 m tá­masz­közű folytatólagos, párhuzamos övű, szimmetrikus rácsozású hegesztett szer­kezet.
A Szentes felőli ártéri híd alsópályás, folytatólagos hegesztett, NF csavaros gerinclemezes híd 41,4 + 2 × 42,0 + 41,4 m támaszközökkel.
Az ártéri pillérek és a mederpillér is Soil-Mec típusú, nagy átmérőjű fúrt cölöp alapozásúak. Ezt a technológiát a Híd­építő Vállalat dolgozta ki; először 1977-ben alkalmazták a szegedi Északi Tisza-híd, majd a csongrádi közúti Tisza-híd alapozásánál.
A mederpillérek cölöpjeit folyami uszályokból kialakított katamarán rendszerű úszóműről készítették. Míg a korábbi hidaknál a két uszály között fúrtak, addig a csongrádi vasúti hídnál a meglévő híd közelsége miatt át kellett alakítani a berendezést úgy, hogy a katamarán széléről is lehessen cölöpöt készíteni.
A híd acél felszerkezetét a vasút ívkorrekció céljából épült új töltésén kialakított behúzópályán állították össze a csongrádi oldalon, és hosszirányban tolták a meder fölött Szentes irányába (6. ábra).

A csongrádi híd rácsos tartó alsó öve közvetlen hajlításának elkerülésére a támaszok és a hídszerkezet közé kiváltótartót (átviteles tartót) építettek. A főtartó két oldalára erősített egy-egy hegesztett szekrénytartó csak a csomópontokban adta át a támaszerőt a hídszerkezetnek. Két csomópont közti távolságnak megfelelő tolás után a hidat megemelték a főtartó csomópontjaiban, és a kiváltótartókat visszagördítették az előző csomóponthoz (7., 8. ábra).

A nagy reakciókat görgők helyett vas­beton támaszok vették át, melyekre feszített polírozott krómnikkel lemezeken az alul teflonbevonatú, 13 mm vastag acél-gumi rétegelt lemezek folyamatos elhelyezésével tették lehetővé a hídszerkezet mozgását (9. ábra). A teflon (PTFE) súrlódási tényezője a krómnikkel acéllemezen 0,02–0,03 volt.

A tolás egyenletessége érdekében a mozgatást csörlők helyett hidraulikus to­ló­berendezéssel végezték. A to­ló­szer­ke­zet teherbírása: 500 kN, maximális lökethossza: 2,0 m volt (10. ábra).
Legközelebb ezzel a módszerrel és toló­berendezéssel az M0 Hárosi Duna-híd ártéri szerkezeteinek acél szekrénytartóját tolták a Duna felől a hídfők felé 1988–89-ben [6].

A tunyogmatolcsi vasúti Szamos-híd rövid ismertetése, szerelése

A Szamos folyó mai – az 1900-as évek elején szabályozott új – medre fölött az első vasúti-közúti híd 1925-ben készült el 3 × 44 m nyílású szegmens hidakkal, az ár­téren 3 nyílású vasbeton teknőhíddal, 14 + 18 + 14 m nyílásokkal [7]. A híd 1926-tól közös vasúti-közúti hídként üzemelt.
A híd Tunyogmatolcs felőli két medernyílásának szerkezetét a II. világháborúban felrobbantották.
A megmaradt szegmens szerkezetet a meder fölé húzták, és a két végén fajármokra támaszkodó provizóriumokkal 1946-ban helyreállították az átkelést.
A sok gondot okozó fajármok megszüntetésére 1960-ban a szélső nyílásokba K hídszerkezetet építettek, és még így is 10 km/h sebességkorlátozást és súlykorlátozást kellett előírni [8], [9] (11. ábra).

1982-ben a hídtól északi irányban, 1,2 m távolságra a 491. számú út részeként átadták az új közúti Szamos-hidat [10]. A 3 nyílású előregyártott vasbeton lemezzel együtt dolgozó acéltartós közúti mederhíd és az előregyártott feszített vasbeton hídgerendákból álló ártéri hidak tervezője az Uvaterv (Néveri Imre) volt.
Az új vasúti híd a meglévő mellé épült északi irányban, 12,5 m tengelytávolságra az Uvaterv tervei szerint (főtervező: Ehal Zsuzsanna).
Felszerkezete 4 × 46 m támaszközű, folytatólagos oszlop nélküli szimmetrikus rácsozású, nyitott (felső szélrács nélküli) hegesztett acélszerkezet ortotróp pályalemezzel.
A parti támaszok előregyártott vert vas­beton cölöpökön támaszkodnak, a mederpillérek vert acélcső cölöpökön. Az így adódó széles alaptestek lehetővé tették, hogy a felszerkezet hosszirányú mozgatásához a behúzópálya acélszerkezetét az alaptestre támasszák [11] (12. ábra).

A rácsos felszerkezetet a mozgatáskor a csomópontoknál tolókocsikon támasztották alá. Kétkeretnyi (11,5 m) hosszú mozgatás után, a behúzópálya végére érve a hidat megemelték a hossztartó és kereszttartó csatlakozásánál, és a kocsikat visszagurították a pálya elejére. A hidat elektromos csörlőkkel mozgatták, a hídfőhöz fix csiga rögzítésével valójában tolták a szerkezetet.
Az alapozás előtti mederkotrást a 13. ábra, az acél felszerkezetet a szerelő­téren a 14. ábra mutatja.

Az új hidat 1986. november 4-én adták át a vasúti forgalomnak.
1987-ben a mellette lévő régi szerkezetet elbontották.
A nyílások ideiglenes összekötése a 15., 16. ábrán látható.

Építés közbeni mérések és azok fő tanulságai

A folyók és völgyek áthidaló szerkezetének minél kevesebb állvánnyal és segédszerkezettel történő megépítése érdekében a hídszerkezet teherbírását már szerelés közben kihasználják. A konzolos hosszirányú mozgatás során a szerkezet nagy igénybevételeket kap, melyek sokszor más jellegűek, mint a végleges állapotban keletkezők. A csongrádi Tisza-híd egyes húzott rúdjai a hosszirányú tolás idején nyomottá váltak, kihajlási hosszukat ideiglenes kitámasztásokkal csökkenteni kellett (17. ábra).

Hegesztett szerkezetekben a varratok zsugorodásából belső maradó feszültségek keletkeznek, melyekhez adódó nagy szerelési feszültségek a szerkezet egyes pontjain folyást idézhetnek elő, melyek további teher hatására maradó alakváltozást szenvednek. Ezért fontos már a szerelés alatt is különböző méréseket végezni.
A két híd építésekor, azok szerkezetein – a próbaterhelés előtt – a következő típusú méréseket végezték:

• reakcióerő-mérések,
• feszültségmérések Pfender-féle mozgatható nyúlásmérő készülékkel,
• alakváltozás-mérések.

Reakcióerő-mérések

Saru-reakcióerőket folytatólagos többtámaszú hidaknál annak ellenőrzésére mérnek, hogy a geometriailag terv szerint beállított szerkezet erőtanilag is a számításoknak megfelelően működik-e önsúlyteherre. 
Saru-reakcióerő méréseket a magyar­országi acélhidak közül először a duna­földvári közúti-vasúti Duna-hídon végeztek hidraulikus sajtókkal 1930-ban, Kováts Alajos kezdeményezésére. Sajnos ennek is és a Boráros téri Duna-hídon 1936–37-ben végzett méréseknek is megsemmisültek az eredményei.
A bajai vasúti-közúti Duna-híd ártéri és mederszerkezetén 1950-ben végzett reakcióerő-mérésekről és beszabályozásról Forgó Sándor leírása és táblázatai maradtak fenn.
A reakcióerő-mérés és -szabályozás elméletét és nagy pontosságú, gondos kivitelezését – 1953-ban a Déli összekötő vasúti hídnál – részletesen Dénes Oszkár [12] írja le. A hidat a középső pillér melletti állványról kiindulva két irányban szabadon szerelték. A szélső támaszoknál a számítottnál nagyobb, a közbensőknél a számítottnál kisebb reakcióerők keletkeztek, ennek oka a konzolok maradó alakváltozása volt.

A csongrádi és a tunyogmatolcsi hidak konzolos végeinél nem volt tapasztalható az előbbi konzolok alatti reakcióerő-növekedés. Ez azzal magyarázható, hogy amíg a szabad szerelésnél a végkereszttartót (kon­zolvéget) csak egyszer emelik ki, a hosszirányú betolásnál minden pillér vagy járom elérése után a konzolvéget megemelik, a negatív nyomatékra igénybe vett konzol a továbbtolás folyamán pozitív nyomatékot is kaphat. 
Hegesztett szerkezetek gyártásakor a var­ratok zsugorodásából a rudakban belső feszültségek keletkeznek, melyek elérhetik a folyási feszültség felét is.
Szereléskor nagy feszültségek összegeződnek a belső feszültségekkel, és így a szerkezet egyes pontjai megfolynak. Ezek a helyek nem vesznek fel további terhet, csak alakváltozást szenvednek, a rudakon belül a feszültségek átrendeződnek.
Tehermentesítés után az előbbi alakváltozások nem tűnnek el, de a belső maradó feszültségek lecsökkennek.
A hosszirányú tolás során egyre csökkennek a hegesztésből származó belső feszültségek, míg végül a hídfő elérése­kor az utolsó nyílásban már nagyrészt csak rugalmas lehajlás keletkezik. Így ennek kiemeléséhez nem kell többleterő [13] (18 ábra).
A csongrádi híd rácsos szerkezete keresztirányban nagyon merev, és így igen érzékeny az azonos keresztmetszetben levő alátámasztások magasságkülönbségei­re. Emiatt a híd felső szélrácsának – csak vízszintes erőre merev – csomólemezei elhajoltak (19. ábra).

Feszültségmérések Pfender-féle mozgatható nyúlásmérő készülékkel

A Pfender-féle mozgatható nyúlásmérő készülékkel történő roncsolásmentes feszültségmérés az alábbi elven működik:
A szerkezet felületére acélgolyópárokat sajtolnak (ütnek) 100 mm-es bázishosszúsággal. A Pfender-féle készülék mérőcsúcsait a golyókra ráillesztve mérhető a golyók közti távolság 0,002 mm-es pontossággal. Az alaphossz (bázishossz) hosszváltozásából meghatározhatók a fajlagos nyúlások és így a feszültségek is.
A csongrádi és a tunyogmatolcsi híd szerelése közben is mértek feszültségeket.
A csongrádi vasúti híd betolásakor négy különböző fázisban végeztek méréseket. Az első mérés volt az alapmérés, amihez viszonyították a többi fázis nyúlásait [14].
A 20. ábrán az egyik terhelési eset eredményei láthatók. Az elvileg csak tiszta nyomásra igénybe vett alsó övrudakban nagy hajlítónyomatékok keletkeztek.
A tunyogmatolcsi hídnál a tolás megkezdése előtt a mértékadó konzolhossz esetére a támaszkörnyéki rudakban, pályaszerkezeten nyúlásmérést végeztek [15]. A 21. ábra jól mutatja, hogy az alsó öv­rúd és a pályaszerkezet együttdolgozásának hatására az alsó övben kisebb nyomófeszültségek keletkeztek a számítottnál.

Alakváltozás-mérések

A csongrádi és a tunyogmatolcsi hidak alakját a betolás után a 22–23. ábra szemlélteti. Ezek az alakok a próbaterhelés után sem változtak lényegesen.
A csongrádi mederhíd ábráján jól látható a konzolos nyílásnak a többinél jóval laposabb alakja. Ez annak az eredménye, hogy a legnagyobb konzolhossz elérésekor a nyílás közepe táján lévő támaszoknál maradó alakváltozást szenvedett a tartó, amely a konzolos szakasz szögelfordulásai­nak megfelelően módosította a szerkezet alakját (a híd végénél meredekebb, a nyílás közepén laposabb lett) (22. ábra).
A tunyogmatolcsi hídnál nem ilyen feltűnő a konzolos nyílás alakjának eltérése a többi nyílástól (23. ábra).

Az ortotróp pályalemez és a hossztartók együtt dolgoztak az alsó övrudakkal, és így jóval kisebb szerelési feszültségek keletkeztek, melyek a hegesztésből származó maradó belső feszültségekkel együtt csak kevés pontban okozhattak folyást.
A vasúti hidak megváltozott alakja elsősorban a közvetlen sínleerősítésű hidakon közlekedő vasúti járművekre lehet balesetveszélyes.
A csongrádi vasúti Tisza-híd hídfás felépítményű, a tunyogmatolcsi vasúti Szamos-hídon pedig csak kismértékű volt az eltérés az alakban.

Összefoglalás

A cikkben bemutatott két jelentős vasúti híd sok újszerű megoldásával az időjárási, árvízi és egyéb nehézségek ellenére is a tervezett költségeken belül, határidőre elkészült.
Ennek kapcsán meg kell emlékezni a két híd építésének minőségi ellenőréről, irányítójáról, Forgó Sándor (1923–1998) nyugalmazott MÁV mérnök főtanácsosról, aki szinte minden jelentős vasúti híd építésében részt vett először tervezőként, majd az építési munkák szakmai felügyeletében, irányításában. Az új Vasúti Hídszabályzat kidolgozásában és a vasúti hidak fáradásával, teherbírásával kapcsolatos kutatásokban is jelentős szerepe volt. Nagy figyelmet fordított a szerkezetek gyártásánál, szerelésénél, építésénél szerzett tapasztalatok ismertetésére, publikálására. Több mint 40 cikke jelent meg folyóiratokban, előadásokat tartott a Közlekedéstudományi Egyesületben, oktatói tevékenységet folytatott a BME Acélszerkezetek Tanszékén, a MÁV Tisztképző Intézetében [16]. A csongrádi és a tunyogmatolcsi hidak­nál végzett méréseket irányította, értékelte. E két híd után még a hárosi közúti Duna-híd, valamint a lágymányosi közúti Duna-híd acélszerkezetének gyártási és szerelési munkáinál is közreműködött minőségi ellenőrként.
A tervezők törekszenek a valósághoz legközelebb álló modelleken számítani a szerkezeteket, de bonyolult hegesztett szerkezeteknél ez nem valósítható meg teljesen [17], [18]. Ezért az egyre fejlettebb számítási modellek alkalmazása mellett is nagyon fontos a szereléskor igénybe vett hegesztett szerkezet vizsgálata, ellenőrzése az építés folyamán.
A próbaterhelésnél a már összeszerelt, beállított szerkezetre helyezik el a nyúlásmérő bélyegeket, és így a mérések során csak a hasznos terhelésből származó feszültségek, alakváltozások határozhatók meg. Az utóbbi időben egyre jobban elterjedt „monitoring” is csak a már kész szerkezet viselkedését vizsgálja az idők folyamán. Ezért már a szereléskor – amikor a hegesztésből származó belső feszültségekhez adódnak a szerelésből származó nagy feszültségek, melyek hatására a szerkezet egyes pontjai megfolyhatnak – célszerű feszültségméréseket végezni korszerű roncsolásmentes módszerekkel (pl. Barkhausen-zaj méréssel a hárosi Duna-hídon, a lágymányosi Duna-híd pilonjainak környezetében, stb.) [19], [20].