Oblúkové mosty s oceľovými rúrami vyplnenými betónom

Tento typ mostnej konštrukcie vyvinutý v Číne má viaceré výhody v porovnaní so železobetónovými alebo oceľovými oblúkovými mostmi. Oceľové rúry hlavných oblúkov sa plnia betónom až po skončení ich montáže a umožňujú preto ľahšiu montáž hlavných oceľových oblúkov; odolávajú ťahovým napätiam, tvoria debnenie betónu, zvyšujú pevnosť v tlaku a duktilitu. Vyplnenie rúr betónom bráni vydúvaniu ich tlačených stien. Do dnešných dní postavili v Číne okolo 250 CFST oblúkových mostov. V marci 2005 ich bolo 229, pričom 131 má rozpätie väčšie ako 100 m a 33 väčšie ako 200 m. Môžeme ich rozdeliť do 5 kategórií:

a) CFST oblúkové mosty s medziľahlou mostovkou, z tohto typu je 62 zo 131 mostov. Svetovým rekordérom je most Wushan s rozpätím 460 m z r. 2005 (obr. 1). Pomer vzopätia k rozpätiu je 1/3,8. Každý z 2 hlavných oblúkov tvaru reťazovky pozostáva zo 4 rúr, ktoré tvoria priestorový priehradový nosník, s prierezom 4,14 m širokým a 7 m (v strede) až 14 m (pri podpere) vysokým. Hlavné oblúky sú vzájomne osovo vzdialené 19,7 m.

b) CFST oblúkové mosty s hornou mostovkou, z tohto typu je 11 zo 131 mostov. Rekordérom v tejto kategórii je most Zhijinghe v Chu-pej s rozpätím 430 m z r. 2009 (obr. 3). Pomer vzopätia k rozpätiu je 1/5,5. Každý z 2 hlavných oblúkov pozostáva zo 4 rúr, ktoré tvoria priestorový priehradový nosník s prierezom 4 m širokým a 6 m (v strede) až 13 m (pri podpere) vysokým. Rúra má priemer 1,2 m s hrúbkou steny 35 mm. Hlavné oblúky sú vzájomne osovo vzdialené 13 m.

c) CFST oblúkové mosty tvaru letiaceho vtáka (flying bird type - obr. 2), z tohto typu je 24 zo 131 mostov. Stredné pole je CFST oblúkový most s medziľahlou mostovkou, dve priľahlé polia tvoria konzolovité poloblúky. Z tohto typu 9 mostov má rozpätie väčšie ako 200 m. Oblúky i poloblúky sú votknuté do podpier. V strednej časti s veľkým rozpätím sa navrhuje ľahšia konštrukcia, v priľahlých poliach ťažšia, pričom podpery na koncoch poloblúkov (bývajú betónové) musia byť schopné preniesť ťahové reakcie. Rekordérom v tejto kategórii je most Maochaojie v provincii Chu-nan s rozpätím 368 m z r. 2006. Použila sa letmá montáž s dočasnými pylónmi a lanami (cantilever method). Most Jajiša cez rieku Žuťiang v provincii Kuang-tung z r. 2000 má rozpätie 360 m. Na rozdiel od všetkých ostatných mostov v tabuľke, pri ktorých sa použila letmá montáž, sa pri moste Jajiša poloblúky hlavného i priľahlého poľa zostavili na brehu rovnobežne s riekou. Potom sa pootočením vo zvislej rovine okolo podpery zdvihli a napokon sa pootočili vo vodorovnej rovine okolo podpery nad rieku (combined vertical and horizontal swing method).

d) CFST oblúkové mosty rámové s ťahadlom, z tohto typu je 16 zo 131 mostov. Konštrukčný systém tvorí oblúk votknutý do pilierov, s ktorými tvorí rám. Vysokopevné pramene oceľových drôtov tvoria ťahadlo, ktoré sa predpína vyvodzujúc tlakové sily v mostovke. Eliminuje sa tým vplyv horizontálnych ťahových síl od vlastnej tiaže oblúka. Komplikovaným detailom je uzol, v ktorom sa spájajú koniec oblúka, pilier a ťahadlo. Používa sa letmá montáž s využitím dočasných pylónov a závesných lán. Tieto mosty sa navrhujú obyčajne pre rozpätia 50 m – 100 m. Najväčšie rozpätie 280 m v tejto kategórii má III. most cez rieku Chan-jang vo Wuchane v provincii Chu-pej otvorený v r. 2000 (obr. 5). Pomer vzopätia k rozpätiu je 1/5. Každý z dvoch hlavných priehradových oblúkov má prierez, ktorý pozostáva zo 4 rúr s priemerom 1 m a hrúbkou steny 12 mm. Väčšina mostov tohto typu má jedno pole, ako napr. Rainbow bridge v Šen-žene s rozpätím 150 m, nazývaný tiež North Station Bridge. V stanici preklenuje 29 železničných koľají. Na každý hlavný oblúk pripadá 16 predpätých prameňov tvorených 12 oceľovými drôtmi s priemerom 5 mm s medzou klzu 1 800 MPa. Niektoré z mostov tohto typu majú viac polí, pričom ťahadlá jednotlivých polí sú separované. Takým je napr. trojpoľový most Lanzhou Yanyan cez Žltú rieku s rozpätiami 85 + 127 +85 m. Tvar jeho oblúkov je parabola s pomerom vzopätia k rozpätiu je 1/5.

e) CFST tuhý oblúk s tuhým trámom s dolnou mostovkou, z tohto typu je 18 zo 131 mostov. Takýto most pozostáva z CFST hlavných oblúkov a mostovky, ktorá je súčasne ťahadlom a tvorí ju predpätý betónový alebo oceľový trám. Toto riešenie sa používa na rozpätia 50 až 150 m. Najväčšou mostnou konštrukciou tohto typu sú 2 samostatné mosty vedľa seba. Je to II. most cez Žltú rieku v Čeng-čou v provincii Che-nan otvorený v r. 2004. Má 8 polí s rozpätiami 8 x 100 m. Oblúky sú tvaru reťazovky s pomerom vzopätia k rozpätiu 1/4,5. Prierez hlavného oblúka tvoria dve rúry nad sebou (tzv. dumbell, prierez tvaru činky). Do tejto kategórie možno zaradiť aj unikátny dvojpodlažný IV. most cez rieku Čchien-tchang v Chan-čou v provincii Če-ťiang s rozpätiami 2 x 85 m + 190 m + 5 x 85 m +190 m + 2 x 85 m (obr. 4).

21 rokov po vybudovaní prvého CFST oblúkového mosta vydali v Číne smernicu pre navrhovanie tohto typu mostov [2]. Už aj na Slovensku sa objavil zámer zhotoviť most tohto typu. Čínske mostné staviteľstvo okrem subkategórie CFST oblúkových mostov drží svetové rekordy v maximálnom rozpätí aj v ďalších subkategóriách oblúkových mostov: kamenný oblúkový most New Danhe v provincii Šan-si, rozpätie 146 m, r. 2000; železobetónový oblúkový most Wan-sien (tuhú výstuž v betóne tvoria rúry vyplnené betónom) vo Wan-čou, Čchungčching, rozpätie 420 m, r. 1997; oceľový plnostenný oblúk Lupu v Šanghaji, rozpätie 550 m, r. 2003; oceľový priehradový oblúkový most Chaotianmen v Čchung-čching, rozpätie 552 m, r. 2009 (cesta + železnica).

Literatúra:

[1]CHEN Baochun: Construction methods of arch bridges in China. Chinese- Croatian Joint Colloquium Construction of Arch Bridges. Fuzhou, 05-09 October 2009, p. 1 – 186

[2] CHEN Baochun et al.: The Technical Specification for Concrete Filled Steel Tubular Arch Bridges and Design Applications. China Communication Press in August 2011