sitkūnų viaduko rekonstrukcijos analizė - Baltic Road Association

SITKŪNŲ VIADUKO REKONSTRUKCIJOS ANALIZĖLaimonas Krašauskas, inžinierius, Mečislovas Jocius, grupės vadovas,VĮ Transporto ir kelių tyrimo institutasAnotacija. Išnagrinėjus viaduko remonto projektą, atlikta detali viaduko apžiūra, išniveliuotaperdanga, išmatuoti blokų sienutėse ir išorėje esančių plyšių pločiai. Atlikti rygelio atnaujinimodarbų stebėjimai bei instrumentiniai matavimai. Turint viaduko perdangos būklės kitimo perpastaruosius 6 metus duomenis ir atlikus viaduko statinį bandymą, pateiktos išvados apie viadukostiprinimo efektyvumą ir laikomąją galią.Lietuvoje yra apie 4000 tiltų ir viadukų, kurių bendras ilgis yra apie 93 km. Didžioji daugumatiltų yra autokeliuose ir tik apie 14% − geležinkeliuose. Pagrindinės Lietuvos tiltų problemossusijusios su gelžbetoniu, nes gelžbetoniniai tiltai sudaro apie 95 % visų tiltų. Ypač daug rūpesčiųkelia svarbiausiose Lietuvos magistralėse 1968 – 1983 m. statyti įtemptojo gelžbetonio rėminiai –dėžiniai viadukai. Tokio tipo viadukų, armuotų įtemptais vielapluoščiais iš didelio atsparumo vielų,pastatyta 17: šešiolikos viadukų tarpatramiai yra (16+48+16) m, vieno − (18+36,1+18) m. Minėtoskonstrukcijos viadukų būkle labai susirūpinta po 1995 metų. Tais metais buvo išbandyti trysviadukai: Paparčių, Rumšiškių ir Palemono, esantys A−1 magistralės tokio paties pavadinimosankryžose. Paparčių viadukui nustačius pavojingą priešavarinę būklę, pradėti reguliariai stebėti beibandyti ir kiti viadukai. Du kartus per metus niveliuojama visų viadukų perdanga, stebimas dėžinioprofilio blokuose atsivėrusių plyšių pločio kitimas.Bandymų ir stebėjimų išdavoje šiuo metu suremontuoti (žr.1 pav.):− A−1 magistralėje − Paparčių, Sitkūnų ir Kaišiadorių viadukai,− A−2 magistralėje Bartkuškio viadukas.Visų viadukų stiprinimo projektai buvo paruošti AB „Kelprojektas“ tiltų skyriuje.Paparčių ir Bartkuškio viadukai sustiprinti jų pagrindinio tarpatramio viduryje, magistralėsskiriamojoje juostoje įrengiant papildomą atramą.Sitkūnų ir Kaišiadorių viadukai sustiprinti nerengiant papildomos atramos, bet pakeičiantnaujais sukorodavusius viduriniojo tarpatramio vielapluoščius.Prieš Sitkūnų viaduko projektą nustatyti svarbiausieji jo konstrukcijų defektai:1

• vidurinio tarpatramio „A“ rygelyje (žr. 2 pav.) esantys vielapluoščiai korodavo visame viduriniotarpatramio ilgyje (žr. 3 pav.).2

1SITKŪNAI85.80NUVAŽIAVMAS Į A12.9016.0048.0016.002.90B-4B-3B-2B-1 B-1 B-2B-3 B-4B-5 B-6B-6 B-5 B-4 B-3 B-2 B-1 B-1 B-2B-3B-41.276.001.70monolitas1.20monolitasPIRMASTARPATRAMISANTRAS (VIDURINIS) TARPATRAMISTREČIASTARPATRAMISPirma atramaAntra atramaTrečia atramaKetvirta atrama1Pjūvis 1-11.4711.949.001.472.50„A" rygelis3.005.502.50„B" rygelisKAUNAS1.501.50KLAIPĖDA2 pav. Bendras Sitkūnų viaduko per kelią A1 Vilnius – Kaunas – Klaipėda 113,7 km vaizdas3 pav. „A” rygelio sukorodavusių vielaplupoščių vaizdas ties B – 5 bloko viduriu 2000 m. kovo mėnesį.3

Vielos daugelyje vielapluoščių nutrūkusios. Čia buvęs apsauginis betono sluoksnis labaimažas – apie 2 cm.• abiejų rygelių blokų sienutėse buvo aptikti įstriži plyšiai, kurių didžiausias plotis – 0,60mm;• tiek išorinėje, tiek vidinėje „A“ rygelio sienutėje, monolitinės vidurinės diafragmos ir B-6 bloko sandūroje, B-6 ir B-5 blokų sandūroje ir pačiame B-6 bloke buvo atsivėrėnormaliniai plyšiai, kurių didžiausias – 0,80 mm;• viaduko viduryje abiejų rygelių monolitinės diafragmos buvo supleišėjusios, maksimalusjose esančių plyšių plotis lygus 0,60 mm;• ties tarpinėmis atramomis viršatraminėje monolitinėje rygelių dalyje buvo įrengtiapžiūros liukai, uždengti ketiniais dangčiais. Liukai buvo nesandarūs. Lyjant į blokus tekėjovanduo, patekdavo purvas. Tokiu pat būdu į rygelių vidų prasiskverbdavo druskingi tirpalai,vartojami žiemos metu apsaugant kelių dangas nuo apledėjimo. Vanduo su jameištirpusiomis druskomis drėkino ant blokų apatinių plokščių išdėstytus įtemptusvielapluoščius ir spartino jų koroziją;• deformaciniai pjūviai buvo nesandarūs, kompensatoriai suirę. Dėl to ramtų ir rygeliųgalai nuolat drėko;• vandens nuleidimo šulinėliai ties atramomis per trumpi;• per pastaruosius 4 metus, t.y. nuo 1997 m., labai sumažėjo rygelių išlinkis: „A” rygelyje– 13-14mm, „B” rygelyje – apie 9 mm;• šalitilčių gelžbetoninių plokščių paviršius suiro, atsivėrė plokščių tinklo koroduojantiarmatūra;• ant važiuojamosios dangos ties atitvaru laikėsi vanduo, taip pat ir šalitiltyje.Analogiški defektai buvo aptikti ir prieš Kaišiadorių viaduko stiprinimą.Nors ir eismas „A“ rygeliu 2000 m. rugsėjo mėnesį buvo uždarytas, o transporto priemoniųvažiuojančių kitu „B“ rygeliu masė apribota iki 20 T., pastebėtas kai kurių plyšių paplatėjimas, o irrygelių išlinkio mažėjimas rodė, kad „A“ rygelio degradacijos procesas tebevyko.Remonto darbų eigoje reguliariai buvo matuojami: vidurinio tarpatramio perdangos įlinkiai,deformacijos, įstrižų ir normalinių plyšių pločiai rygelių viduje ir išorėje. Taip pat buvo stebimavielapluoščių įtempimo eiga ir fiksuojama: įtempimo data, laikas, įtempimo jėga, faktinis irsantykinis pailgėjimai. Įtempus visus vielapluoščius buvo užfiksuota reali jų padėtis, laisvų vielųskaičius kiekviename vielapluoštyje ir naudingasis rygelio aukštis. Atliktas teorinis pluoštųįtempimo jėgos apskaičiavimas.4

Pirmiausia vidurinio tarpatramio viduryje ties „A” rygeliu buvo įrengta laikina atrama išmetalinių konstrukcijų. Įrengtos atramos vaizdą žr. 4 pav.4 pav. Laikinos atramos iš metalinių konstrukcijų ties „A” rygeliu vaizdas.Įrengus laikiną atramą, naudojant du domkratus, buvo numatyta – „A” rygelį sukelti 5-8 mm.– natūroje „A” rygelis buvo sukeltas apie 6-7 mm. Dėžinio profilio „A” rygelio viduje rankiniubūdu išardytas ant apatinių vielapluoščių esantis apsauginis betono sluoksnis ir išmontuoti visiesami vielapluoščiai.5 pav. Pradėtų ardyti vielapluoščių „A” rygelyje vaizdas.5

Rygelių viduje buvo įrengtos metalinės atsparos. Atsparos prie apatinės rygelio plokštėstvirtinamos inkariniais varžtais (atsparos suprojektuotos 600 kN įtempimo jėgai). Įrengus metalinesatsparas įtempti nauji vielapluoščiai, sudaryti iš 24 ∅ 5 mm skersmens stipriosios vielos – BII(pluošto kontroliuojama įtempimo jėga – 520 kN,). Įtemptų vielapluoščių vaizdą žr. 6 pav.6 pav. Įtemptų vielapluoščių vaizdas ties tarpatramio viduriu, žiūrint į Sitkūnų pusę.Įtempus naujus vielapluoščius, jie užbetonuoti apsauginiu betono sluoksniu. Naujai įrengtoapsauginio betono sluoksnio paviršius buvo padengtas izoliacine kaučiukine – bitumine danga.Minėta hidroizoliacine danga buvo padengtas ir neremontuoto - „B“ rygelio pluoštų apsauginisbetonas. Važiuojamojoje dalyje esantys apžiūros liukai buvo užsandarinti ir užbetonuoti. Viadukošalitilčiai suremontuoti, jų paviršius padengtas epoksidine danga. Esami metaliniai deformaciniaipjūviai išmontuoti ir įrengti nauji. Pagal projektą buvo numatyta važiuojamąją dangą ant viaduko irpo 20 m prieigose (skaičiuojant nuo deformacinio pjūvio) nufrezuoti (h = 4 cm) ir įrengti naujądangą, o taip pat nuvalyti tarpinių atramų kolonas, rygelių fasadų paviršių, bei perdangos paviršiuspo viaduku ir juos nudažyti. Dėl lėšų trūkumo šie darbai neatlikti.Šio viaduko perdangos rygelio įtemptosios armatūros dalinis pakeitimas Lietuvoje atliktaspirmą kartą, jį dera laikyti eksperimentiniu.2002 m. balandžio 25 d. šis viadukas buvo išbandytas statine apkrova. Bandomo viadukonuotrauką žr. 7 pav.6

7 pav. Šešiais MAZ-5549 markės pilnai pakrautais automobiliais (apie 102 T) apkrautas viadukovidurinis tarpatramisBandymo metu perdangos apkrovimui buvo naudoti šeši pakrauti žvyru „MAZ“markėsautomobiliai. Didžiausia bandymo apkrova – 6 automobiliai (jų bendras svoris 102 t) sudarė 93 %projektinės norminės apkrovos.Palaipsniui apkraunant perdangą, stebimi rygelių vidurinio pjūvio poslinkiai,charakteringuose pjūviuose matuojamos betono deformacijos, fiksuojamas plyšių atsivėrimo pločiokitimas rygelių blokuose.Minėti parametrai lyginami su teoriniais, apskaičiuotais nuo atitinkamų apkrovų.Bandymo metu stebėtų Kauno pusės („A“) rygelyje esančių ir po remonto neužsivėrusiųnormalinių plyšių pločiai nedidėjo. Jie yra likę įtemptojo gelžbetonio konstrukcijai neleistino pločio(0,19 – 0,40 mm).Viaduko rygelių vidurinio pjūvio poslinkiai nuo bandymo apkrovos buvo panašūs, kaip ir kitųišbandytų vidutinės būklės viadukų.Viaduko perdanga po remonto grąžinta į padėtį, kokia ji buvo 1999 metais, t.y. nuožemiausios buvusios padėties sukelta apie 10 mm. Per laikotarpį nuo 1996 m. iki 2001 m. perdangabuvo įlinkusi 14 mm, t.y. perdangos pakyla pilnai neatstatyta.Nepaisant tik dalinio perdangos pakylos atstatymo, bandymo metu nustatyta, kad viadukolaikomoji galia pakankama saugiam autotransporto eismui ir toks stiprinimo būdas yra taikytinas.7

Analogišku būdu 2002 m. liepos – lapkričio mėn. buvo remontuojamas Kaišiadorių viadukas,pakeičiant abiejų rygelių sukorodavusius apatinius vielapluoščius naujais ir naudojimuinebetinkamą paklotą.8 pav. Kaišiadorių viaduko esančios dangos Kauno pusėje nuardymas buldozeriu9 pav. Suremontuoto Kaišiadorių viaduko vaizdas, žiūrint į Žiežmarių pusęPasinaudojant Sitkūnų viaduko remonto praktika, šio Kaišiadorių viaduko remonto metuvielapluoščiai įtempti tiksliau ir jų vidutinė įtempimo jėga nebuvo mažesnė už kontroliuojamą 520kN jėga (Sitkūnų viaduko remonto metu ši vidutinė įtempimo jėga buvo mažesnė už8

kontroliuojamąją). Be to, šių vielapluoščių nebereikėjo papildomai prispausti, kad jie būtųprojektinėje padėtyje, kaip kad reikėjo Sitkūnų viaduko remonto metu.Nors visi remonto darbai atlikti pagal projektą, tačiau:• prieš viaduko remontą Kauno pusės rygelio išorinėje sienutėje buvę normaliniai plyšiai,įtempus naujus vielapluoščius, susiaurėjo, bet neužsivėrė. Maksimalus jų liko 0,20 mmpločio (Pagal СНиП 2.05.03 – 84* šių plyšių plotis gali būti iki 0,15 mm);• įstriži plyšiai blokų sienutėse po remonto susiaurėjo nedaug, o labiausiai supleišėjusiųrygelių blokų B-3 sienelėse esantys plačiausi plyšiai dar paplatėjo. Jose esančių plyšių plotislygus 0,35 – 0,70 mm. Viena iš priežasčių, paaiškinančių rygelio blokų B-3 sieneliųneatsparumą įstrižam pleišėjimui, yra įtemptųjų vielapluoščių sukeltos apspaudimo jėgos,veikiančios blokų B-3 viršuje viena kryptimi (link tarpinės atramos), o apačioje kitakryptimi (link vidurinio tarpatramio vidurio); tokių jėgų poveikis sukelia tangentiniusįtempimus, kurių sąveika su kitais įtempimais didina sienelėse mišraus dviašio įtempimųbūvio svarbiausiuosius tempimo įtempimus ir mažina betono atsparumą įstrižampleišėjumui.Šis atvejis projektavimo normose nėra nurodytas.• viaduko perdanga po remonto apytiksliai atitinka padėtį, kokia ji buvo prieš remontą.Sutempus naujus vielapluoščius rygeliai buvo išlinkę į viršų vidutiniškai 23 mm., o įrengusnaują paklotą įlinko apie 22 mm. Be to apkrova nuo nuosavo konstrukcijos svorioviduriniame tarpatramyje po remonto yra apie 8,8 % didesnė nei prieš remontą.Apžvelgiant Sitkūnų ir Kaišiadorių viaduko remontus, manome, kad viduriniame tarpatramyjeperdangų laikomoji galia normaliniuose pjūviuose šiuo metu yra atkurta. Tačiau šių viadukų, kaip irkitų tokio tipo viadukų, rygelių sienelėse atsivėrę neleistino didumo įstriži plyšiai, jų pločiodidėjimas kelia rūpestį ir abejones dėl tokių perdangų saugaus, patikimo bei ilgalaikio naudojimo.Rengiant kitų tokio tipo rėminių viadukų remonto projektus, kuriuose numatoma pakeistisurūdijusius vielapluoščius naujais ir atnaujinti naudojimui nebetinkamą paklotą, reikėtų:• nedidinti nuolatinės apkrovos arba ją sumažinti;• numatyti neleistinai supleišėjusių rygelio blokų sienelių stiprinimą angliniu pluoštuarmuotomis plastikų juostomis ar kitu kuriuo nors efektyviu būdu;• paanalizuoti atnaujinamų apatinių vielapluoščių užinkaravimo vietų išdėstymą, siekiantišvengti esamų įstrižų plyšių platėjimo;• pašalinus senąjį paklotą, atidengti keletą viršutinių vielapluoščių ruožų ir nustatyti jų fizinębūklę;9

• greta vielapluoščių pakeitimo numatyti ir kitus pažeistų rygelių remonto bei jų sustiprinimobūdus, kurie garantuotų viaduko perdangos reikiamos laikomosios galios atsatymą. Gal būtnumatyti kompleksinį rygelių remonto būdą: pakeičiant surūdijusius vielapluoščius irpagrindinio tarpatramio viduryje įrengiant papildomą atramą.LITERATŪRA1. Rėminių–dėžinių įtemptojo gelžbetonio viadukų bandymai. I dalis. Sitkūnų viadukas. Šifras 00– 471, TKTI, 2000 m.2. Kelias A1 Vilnius- Kaunas- Klaipėda 113,6 km. Sitkūnų sankryžos viaduko remontas (techninisprojektas). Inv. Nr. 45844, Kelprojektas, 2001 m.3. Kelias A1 Vilnius- Kaunas- Klaipėda 63,9 km. Kaišiadorių sankryžos viaduko remontas(techninis projektas). Inv. Nr. 46266, Kelprojektas, 2002 m.4. Строительные нормы и правила. Мосты и трубы. Правила обследовании и испытании.СНиП 3.06.07−86. Москва, 1987.5. Строительные нормы и правила. Мосты и трубы. СНиП 2.05.03−84*. Москва, 1996.6. Dažniausiai pasitaikančių defektų Lietuvos tiltuose albumas. TKTI, Kaunas, 1998.7. Конструкции железобетонные. Методы измерения силы натяжения арматуры. ГОСТ22362-77. Москва, 1977.8. Statybos taisyklės. Bendrieji kelių tiesimo ir taisymo darbai. Tiltų ir viadukų statybos darbai. ST2235248.01:1999. Asociacija ”Lietuvos keliai”, Vilnius, 1999.9. Statistika ir jos taikymai. I dalis. Leidykla TEV, Vilnius, 2000.10. Reliability engineering and risk analysis. A practical guide. Series: quality and reliabilityvolume55. M.Modares, M.Kaminskiy, V.Krivtsov.- New York, Marcel Dekker, 1999, 568 p.10