Modernizace dálničního mostu Vysočina

Od modernizace dálničního mostu Vysočina již uběhla nějaká doba, a tak je namístě e ohlédnout a zhodnotit, zda se stavba vydařila. Modernizace dálnice D1 spočívala mimo jiné v rozšíření jízdního pásu tak, aby po něm bylo možno vést dopravu v režimu 2 + 2 jízdních pruhů. Zadáním bylo vyprojektovat toto rozšíření z původních 11,75 m na požadovaných 12,5 m i na mostě Vysočina, který převádí dálnici D1 řes údolí řeky Oslavy ve Velkém Meziříčí ve výšce až 75 metrů. Projekt modernizace mostu zpracovala firma PIS PECHAL, s. r .o., jejíž majitel Ing. Antonín Pechal, CSc., je autorem projektu mostu z roku 1972.

Most Vysočina tvoří dvě samostatné nosné konstrukce spojitého trámu o čtyřech polích s teoretickým rozpětím 80 + 110  + 135 + 100 m. Každá nosná  konstrukce je tvořena ocelovým  uzavřeným obdélníkovým  průřezem vyztuženým podélnými a příčnými výztuhami,  s ortotropní mostovkou vynášenou vně truhlíku konzolami. Obě nosné konstrukce od sebe dělilo zrcadlo šířky 1,5 m. Prostor zrcadla byl následně využit pro rozšíření. 

Ortotropní mostovka se skládá z plechu mostovky tloušťky 10 až 18 mm, podélných výztuh a příčných výztuh. Staticky mostovka působí jako nosníkový rošt s převislými konci podepřený na stěnách komorového průřezu. Podélné výztuhy jsou trapézového průřezu z plechu tloušťky 6 mm a výšky 300 mm. Příčné výztuhy jsou svařované a jsou tvořeny průřezem tvaru obráceného T. Výška příčných výztuh v komoře hlavního nosníku je 800 mm, na konzolách je proveden lineární náběh z výšky 800 mm na 400 mm, resp. 350 mm u vnitřních konzol. Osová vzdálenost příčných výztuh je 2 500 mm (měřeno v ose dálnice).

Nosná konstrukce mostovky v místě zrcadla byla upálena před první podélnou výztuhou a upravena pro připojení nových rozšiřujících dílců mostovky. Nové dílce byly ke stávající konstrukci připojeny svařováním. 

Před zahájením výroby bylo provedeno zaměření vzájemné vzdálenosti stěn příčníků v místě napojení nové konzoly a jednotlivé dílce konzoly byly vyrobeny tak, aby byla zaručena návaznost os příčníků stávajících na osy příčníků nových konzol. Dílce byly vyrobeny v délkách cca 9,5 m – vždy přes čtyři příčníky. Po usazení dílců na upravenou konzolu mostu bylo provedeno doměření mezery mezi dílci (cca 0,5 m) a jednotlivé plechy (mostovka, podélné výztuhy, římsový plech) byly vypáleny na míru. Na dílcích rozšíření NK mostu byly již v dílně navařeny i patní plechy nového vnitřního svodidla. Osazování dílců rozšíření do otvoru probíhalo za omezeného provozu na mostě. Dílce byly zajištěny v montážní poloze pomocí montážních přípravků. Svařování probíhalo až po uzavření mostu za vyloučeného provozu na rozšiřovaném mostě. 

Zesílení nosné ocelové konstrukce

V rámci projektování byl proveden přepočet zatížitelnosti původní nosné ocelové konstrukce. Normální zatížitelnost vyšla Vn = 17,8 tuny. Bylo tedy zřejmé, že je nutno provést zesílení. Jako omezující prvek byla vyhodnocena ortotropní mostovka, kterou nebylo možno zesílit. Zatížitelnost mostovky je Vn = 26 tun. Ostatní prvky NOK (zejména dolní pásnice) byly tedy zesíleny na minimální hodnotu normální zatížitelnosti 26 tun.

Zesílení v tlaku je provedeno navařením uzavřených trapézových výztuh. U pilíře P2 jsou nové výztuhy z plechu tl. 12 mm. U pilíře P3 a P4 jsou nové výztuhy z plechu tl. 10 mm. Vkládané kusy trapézových výztuh byly mezi stávající příčníky osazeny ve dvou kusech, kdy jeden měl mít konstantní délku a druhý byl vkládán po délkové úpravě provedené na místě. Svary nových podélných výztuh byly vařeny za vyloučeného provozu na mostě a při zcela odstraněné vozovce v celém příčném řezu.

S ohledem na nízkou zatížitelnost stanovenou na základě srovnávacího napětí bylo navrženo také zesílení dolního pasu lamelami. Bylo provedeno u pilíře P2 a v poli 4. Lamely byly navařeny částečně z vnitřku komory hlavního nosníku a částečně z vnější strany dolního pásu. Z vnější strany byly lamely přivařeny bezprostředně v blízkosti pilíře P2. Důvodem pro přivaření lamel z vnější strany bylo velmi husté vyztužení nosníku uvnitř komory v oblasti uložení na ložiska. Zbývající část lamel u pilíře P2 byla přivařena z vnitřku komory. Zesílení lamelami v poli 4 bylo provedeno z vnitřní strany stejným způsobem jako u pilíře P2. Zesílení stěny hlavního nosníku u OP1 proti účinkům boulení ve smyku je provedeno navařením podélných výztuh na délku 3 modulů – tedy 7,5 m. Zesílení hlavního nosníku v tahu bylo navrženo pomocí předepnutých kabelů umístěných u dolního pásu v poli 1 a v poli 4. Účinkem předpětí se snižuje tahové namáhání dolního pásu v těchto polích. Protože předpínací kabely byly umístěny těsně mimo hranici jádra průřezu, má předpětí zanedbatelný účinek na snížení tlakového namáhání horního pásu hlavního nosníku. Předpětí bylo navrženo systémem volných kabelů od firmy VSL. Kotevní oblast předpětí byla vyztužena ocelovými svařenci vevařenými mezi dva stávající příčníky, které zajišťují přenos předpínací síly do nosné konstrukce. V poli 1 bylo předpětí provedeno pomocí čtyř kabelů složených ze sedmi lan  15,7 mm (fpk = 1 860 MPa). V poli 4 bylo předpětí provedeno pomocí čtyř kabelů složených ze šesti lan  15,7 mm (fpk = 1 860 MPa). Použita je předpínací ocel Y1860S7-15,7 dle ČSN EN 10138. Byl použit certifikovaný kotevní systém firmy VSL, konkrétně kotva typu E. Předpínací výztuž je uložena v HDPE chráničkách 75/5,6 a po předepnutí byla provedena injektáž chrániček mazivem (CIRNJECT CP).

Výměna ložisek

Ocelová konstrukce mostu byla uložena na podpěrách prostřednictvím hrncových ložisek. Na každé podpěře jsou dvě ložiska s osovou vzdáleností 4 400 mm. Pevné uložení v podélném směru je navrženo na pilířích P3 a P4. Na opěrách a pilíři P2 jsou ložiska podélně pohyblivá. Ložiska jsou do nosné konstrukce i do spodní stavby zakotvena pomocí zápustných čepů.

S ohledem na nedostatečnou nosnost ložisek po rozšíření mostu a špatný stav některých původních ložisek byla při rekonstrukci provedena postupná výměna všech ložisek. Výměna ložisek probíhala za úplného vyloučení provozu na dotčené nosné konstrukci.

Zvedání nosné konstrukce bylo provedeno pomocí lisů. Maximální reakce na lisy na jednom pilíři byla 2 200 tun. Na pilířích byl pro výměnu navržen systém příčných a podélných (na pevných pilířích) zarážek. 

Výměna mostních závěrů

Mostní závěry z roku 2006 byly kompletně vyměněny za nové. Pro účely řádného zakotvení a možnosti osazení MZ s dostatečnou dilatační kapacitou byla upravena i závěrná zídka – její líc byl posunut o 250 mm oproti stávajícímu. Dilatační kapacita MZ u OP1 je 380 mm. Dilatační kapacita MZ u OP5 je 285 mm.

Nová svodidla na mostě

Na mostě byla provedena i nová svodidla. Svodidlo na vnějším okraji mostu je se stupněm zadržení H3 a svodidlo u vnitřního okraje mostu se stupněm zadržení H2. Jelikož neexistuje žádné vhodné schválené svodidlo na ocelovou ortotropní mostovku bez obruby, bylo nutno navrhnout svodidla jako svodidla jiná dle TP114. Nová svodidla jsou kotvena do mostovky přes patní desky a jsou celosvařovaná. Návrh byl proveden ve spolupráci s doc. Ing. Vlastislavem Salajkou, CSc., z FAST VUT Brno.

Nová vozovka

Na otrýskaný povrch ortotropní mostovky byla položena celoplošná pásová izolace, ochráněná vrstvou litého asfaltu pokládaného ve vozovkové části strojně pomocí finišeru. Vrchní obrusná vrstva SMA 11 S je položena mezi svodidly. Plocha pod svodidly a v místě revizního chodníku je opatřena vrstvami z litého asfaltu.

Spodní stavba

U komorových opěr byly provedeny nové stropní desky včetně nových závěrných zdí. Povrch spodní stavby byl pak sanován.

Závěr

Po několika letech provozu můžeme konstatovat, že konstrukce dále dobře slouží svému účelu. Ve firmě PIS PECHAL, s. r. o., jsme využili archivu Ing. Antonína Pechala, CSc., jakožto původního autora tohoto mostu, a sepsali jsme publikaci, která mapuje celou historii tohoto mimořádného díla. Je v ní obsaženo pojednání o projekci, výrobě a montáži ocelové nosné konstrukce při jejím vzniku. V knize jsou také popsány veškeré úpravy a práce, které na mostě proběhly od jeho vzniku v roce 1979 po současnou modernizaci. Vše je doplněno množstvím fotografií. Publikaci je možno objednat ve firmě PIS PECHAL, s. r. o. Věříme, že most bude sloužit i nadále stejně dobře jako doposud.

Autoři: Ing. David Marván
Ing. Petr Nečesal
Ing. Antonín Pechal, CSc.
PIS PECHAL, s. r. o.