1. BEVEZETÉS

 

Az acélhidak élettartama a tervezési szabályzatok szerint 100 év, ugyanakkor világszerte törekednek a mérnöki emlékek védelmére, megtartására [1], és így egyre több a 100 évesnél is idősebb híd. A környezetvédelmi szempontok is egyre inkább előtérbe kerülnek, és ezért a környezetkárosító bontás helyett inkább felújítják a meglévő nagyobb hidakat. [2] A közúti járművek egyre nagyobb tömege, mérete nagyobb teljesítőképességű hidakat követel meg; ezért fontos a meglévő acélhidak élettartamának növelése érdekében a különböző korszerűsítési módszereket megismerni, alkalmazni és továbbfejleszteni.

2. MAGYARORSZÁGI VÉDETT ACÉLHIDAK

 

Magyarországon 2 kategóriája van a védett hidaknak: – műemlék (kb. 35 darab), – műszaki emlék (kb. 170 darab).

A műemlék hidak hatóságilag védettek, külső képüket nem szabad változtatni. Hazánkban a legjelentősebb, legnagyobb műemlék hidak a budapesti Duna-hidak: a Széchenyi Lánchíd, a Margit híd és a Szabadság híd. (E hidak felújításáról különböző fórumokon és folyóiratokban már sok ismertetés hangzott el, számos cikk jelent meg.) A többi műemlék híd nagy része boltozott híd.
A „műszaki emlék” hidak a valamilyen szempontból (pl. építési technológia, nagyság, anyag, kor, esztétika stb.) különleges hidak, amelyek védelméről, megfelelő fenntartásáról kiemelten kell gondoskodni. A műszaki emlék kategóriába tartozó 170 darab hídból 45 darab acél főtartójú (acél, vasbeton lemezzel együttdolgozó acél vagy acéltartó vasbeton lemezzel). [3]

3. A TEHERBÍRÁS-NÖVELÉS MÓDSZEREI

Egy híd teherbírását alapvetően két módon lehet növelni:

– a híd nyomatéki és nyírási teherbírásának növelésével,

– a híd önsúlyának csökkentésével.

 3.1 A nyomatéki és nyírási teherbírás növelése

A nyomatéki és nyírási teherbírás növelhető: – a keresztmetszeti modulusok növelésével, vagy

– a híd erőjátékának megváltozatásával (1. ábra).

1. ábra: A teherbírás növelésének főbb módjai

Acél I gerendás hidak esetében a keresztmetszeti modulus az alsó övre pótövlemezek erősítésével megnő. Pl. pétervásárai Nagy-Tarna-patak-híd 1993-ban, csepregi Répcehíd 1994-ben (2. ábra)

 

 

 

 

 

2. ábra:A pótövlemezekkel megerősí tett csepregi Répce-híd

A híd erőjátékának megváltoztatására leginkább alkalmazott módszerek:
– Gerber v. más konzolos befüggesztett tartóknál csuklók megszüntetése,
– egymás utáni kéttámaszú tartók közti hézag megszüntetése, a híd többtámaszúsítása.
(E két módszerrel a mozgások, az átázási lehetőségek is megszűnnek.)
– Külső kábelekkel (esetleg vonórudakkal) utófeszítés.
Győr-Moson-Sopron megyében több, kisebb nyílású acél tartós hidat is DYWIDAG-rudas feszítéssel erősítettek (Pl. vitnyédi, fertőendrédi hidak; 3. ábra),

 

 

 

 

 

3. ábra : DYWIDAG-rudas feszítéssel erősített Fertőendrédi híd

A külső kábelekkel történő utófeszítés alapelve, hogy a nyílásközepeken felfelé ható erő és a támaszoknál a ke resztmetszet súlypontjában hídpálya irányú feszítőerő el lentétes hatású a hasznos teherből keletkező igénybevételekkel, és így csökken a tartókra jutó terhelés.

A külső feszítőelemekkel történő utófeszítés előnyei:
– nem kell a tartó feletti pályaszerkezetet elbontani,
– a forgalmat kismértékben zavarja,
– később könnyen ellenőrizhető, cserélhető. [4]

Nagyon sok acél I tartós, vasbeton lemezes híd épült 1950 körül, 10–20 m-es nyílásokkal, melyek teherbírását növelni kellett az utóbbi két évtizedben. Elsősorban e hi dak erősítésére alkalmasak az előbb bemutatott módszerek.

Magyarországon közel 20 vasbeton vagy acél főtartójú hidat erősítettek külső kábeles feszítési eljárással 1991 és 1998 között, nagyrészt a Pannon Freyssinet Fővállalkozó Kft., valamint a Vorspanntechnik kivitelezésében. Néhány – 1949-ben épült és később – külső kábeles utófeszítéssel erősített, acél I tartós, vasbeton lemezes híd: jánoshidai Zagyva-híd (1994), edelényi Bódva-híd (1995), szalonnai Bódva-híd és Rakaca-híd (1995), szarvaskővadnai Eger-patak-híd (1996), szécsényi Szentlélek-patakhíd (1998) stb.

 3.2. Teherbírás-növelés önsúlycsökkentéssel

A nagyobb nyílású, vasbeton pályalemezes acélhidak teher bírásának növelésére legcélszerűbb módszer a híd ön súlyának csökkentése a vasbeton pályalemez helyett ototrop acéllemez alkalmazásával.

A vasbeton pályalemez ortotrop acél pályaszerkezetre cse rélésekor a kisebb önsúly miatt a teherbírás, esetleg a szélesség is növelhető az alépítmény többletterhelése nélkül. [5]

Például a 65 m nyílású ráckevei Kis-Duna-hídnál – 1993-ban – a vasbeton pályalemez ortotrop acéllemezre cserélése után az önsúy főtartónként 108 kN/m-ről 63 kN/mre csökkent (58%), és így a megengedett hasznos terhet növelni lehetett. A híd teherbírása „C” osztályúról „B” terhelési osztályúra növekedett (4–6. ábrák).

Az új szerkezet terveit az UVATERV készítette (tervező: Dr. Kékedy Pál), a kivitelezést a HEED Kft. (Dr. Szatmári István) irányította. [6]

 

 

 

 

4. ábra: A ráckevei Kis-Duna-híd keresztmetszete az átépítés előtt és után

 

 

 

 

 

 

 

5. ábra: A ráckevei Kis-Duna-híd az átépítés után

 

 

 

 

 

 

 

7. ábra: A szeghalmi Berettyó-híd átépítés után, 1997-ben

 

 

 

 

 

 

8. ábra: A szeghalmi Berettyó-híd alulnézete az átépítés után, 1997-ben

 

A 70 m nyílású marcaltői Rába-híd átépítését és annak technológiáját a MAGÉSZ Acélszerkezetek 2013/2. számában megjelent két cikk ([7] és [8]) ismerteti részletesen.

Összefoglalásul néhány nagyobb acél főtartójú híd, ahol a teherbírást a vasbeton pályalemez ortotrop acéllemezre cserélésével növelték, az átépítés időrendi sorrendjében:

ráckevei Kis-Duna-híd                                 1993

szeghalmi Berettyó-híd                                1997

záhonyi Tisza-híd                                          1997

dunaföldvári Duna-híd                                  2001

gyula-remetei Fekete-Körös-híd                 2005

sárszentlőrinci Sió-híd, kajdacsi Sió-híd   2008

gyulai Fehér-Körös-híd                                 2010

marcaltői Rába-híd                                        2012

Az egyes hidak átépítésének időpontját sokszor a rossz állapotú vasbeton pályalemezben keletkezett balasetveszélyes lyukak határozták meg (pl. Dunaföldvár, Gyula-Remete).

A 9. ábra a dunaföldvári Duna-híd eredetileg közútivasúti vasbeton pályalemezének az átépítését mutatja, 2001-ben. (Tervező: Pont-TERV.)

A pályaszerkezet cseréje alatt egyirányú közúti forgalmat fenn kellett tartani. A helyszíni munkák egyszerűsítése érdekében az ortotrop pályalemez keresztbordás kialakítású,, „V” alakú bordákkal. [9]

 

 

 

 

 

 

 

9. ábra: A dunaföldvári Duna-híd 2001-ben, átépítés közben

 

 4. A HIDAK PÁLYÁJA FELETTI SZABAD MAGASSÁG NÖVELÉSE A MAGASSÁGKORLÁTOZÁSOK CSÖKKENTÉSÉRE

Egy híd élettartamának a növeléséhez a teherbírás-növelésen kívül más szempontokat is figyelembe kell venni:

• megfelelő legyen a szélessége,

• megfelelő legyen a szabad magasság a híd felett és alatt.

A hidak felső keresztkötései balesetveszélyt jelentenek.

Bár az Országos Közúthálózat összes hídjából csak 50 darab hídnak van felső keresztkötése, sok gondot jelentenek a túl magas járművek ütközéséből fakadó anyagi károk. Érdekes, hogy az 50 darab felső keresztkötéssel rendelkező hídból fele vasbeton, fele pedig acélszerkezetű.

Acélhidak esetében ezek az ütközések néha az egész híd vagy egy nyílásának teljes tönkremeneteléhez vezettek (pl. Gyomaendrőd – 1971, Gesztely – 1988, Halászi – 1992 [10], stb.).

A balesetek megelőzésére általában védőkapukat építenek a híd elé mindkét irányból.

A magassági korlátozást jelentő felső keresztkötéssel rendelkező 25 darab acélhíd pályaszint feletti szabad magassága a következőképp alakul:

• 6,0 m feletti 7+2 =9 darab,

• 5,0 m és 6,0 m közötti 5 darab,

• 4,55 m és 5,0 m közötti 4 darab,

• 4,55 m alatti 7 darab.

A 6,0 m magasság feletti felső keresztkötéssel rendelkező hidak között szerepel a két új, 2010-ben átadott ívhíd is, melyeknél a szabad magasság 7,0 m feletti (halászi Mosoni- Duna-ág-híd, endrődi Hármas-Körös-híd a 46 sz. úton).

Meglévő és megmaradó acélhidak magassági korlátozásainak megszüntetésére vagy csökkentésére javasolt és alkalmazott megoldások:

– a felső keresztkötések elbontása, az acél főtartó szerkezet megerősítésével (pl. szeghalmi-foki Sebes-Körös-híd, gyomai Hármas-Körös-híd),

– a szélső felső keresztkötések feljebb helyezése (pl. Máriakálnok, Balatonhídvég).

Amennyiben lehetséges, célszerű a függőleges rudak és/ vagy a felső övek erősítése után a teljes felső szélrácsozatot eltávolítani. Nagyobb nyílások esetén, vagy karcsú (nem elég merev) szerkezeteknél a szélső keresztkötések megemelésével lehet növelni a szabad magasságot a hídon áthaladó közúti járművek részére.

A magassági korlátozások megszüntetésére egyik jó példa a 4232 j. úton lévő gyomai Hármas-Körös-híd (10.ábra).

 

 

 

 

 

 

10. ábra: A gyomai Hármas-Körös-híd a felső szélrács eltávolítása után (a 4232 j. úton)

 

A szegecselt rácsos vasszerkezetű, vasbeton pályalemezes hídszerkezet 1909-ben épült 39+39+48+39+39 m-es nyílásokkal. A pályaszint feletti szabad magasság 4,31 m volt. A hidat 1962-ben megerősítették, majd az 1971-ben tönkrement szélső nyílást átépítették 2 nyílású Hoyer-tartós felszerkezetre, az UVATERV tervei szerint. [11]

2000-ben megerősítették a hídszerkezeteket „B” jelű teherre, valamint eltávolították a felső keresztkötéseket és szélrácsokat Dr. Szatmári István tervei alapján.

Az 1910-ben épült szeghalmi-foki Sebes-Körös-hídnál, a 30,8 m-es acélszerkezetű középső nyílásban a függőleges rudak megerősítése után a felső szélrácsot el lehetett távolítani (4,28 m volt a pályaszint feletti szabad magasság).

Az 1995. évi átépítés során (tervező: Dr. Szatmári István) a pályalemezt is kicserélték. Az új vasbeton pályalemez együttdolgozik az acéltartókkal; a számításokban a bentmaradt trapézlemezes zsaluzat teherbírását is figyelembe vet ték. A híd teherbírása „B” jelűre növekedett (11–13. ábrák).

Az 1950-ben újjáépített, 56 m nyílású, alsópályás, szegecselt rácsos főtartójú máriakálnoki Mosoni-Duna-hidat 1993-ban korszerűsítették Dr. Szabó Gyula (BME) tervei szerint. Először megerősítették a felső szélrácsot és a két szélső keresztkötést megemelték, majd a vasbeton pályalemezt ortotrop acélszerkezetűre cserélték, és így a híd teherbírása „B” jelűre növekedett (14. ábra).

 

 

 

 

 

 

11. ábra: A szeghalmi-foki Sebes-Körös-híd a felső szélrács eltávolítása után

 

 

 

 

 

 

 

12. ábra: A szeghalmi-foki Sebes-Körös-híd a megerősített oszlopokkal, a pályalemez átépítése idején, 1995-ben

 

 

 

 

 

13. ábra: A szeghalmi-foki Sebes-Körös-híd a pályalemez bentmaradó zsaluzatával, 1995-ben

 

 

 

 

 

 

 

14. ábra: A máriakálnoki Mosoni-Duna-híd a megemelt kereszttartóval

 

Az 1949-ben épült, 42 m támaszközű [12] balatonhídvégi Zala-híd felső keresztkötését fotocellás, jelzőlámpás rendszerrel védték, 1996 novemberében ennek ellenére nekimentek és jelentősen megrongálták. 1997-ben a szélső keresztkötéseket Dr. Szatmári István tervei szerint megemelték, majd Dr. Farkas János tervei alapján felújították a hidat. A szabad magasság 4,43 m-ről 5,0 m fölé emelkedett. (15–16. ábrák). 

 

 

 

 

 

 

15. ábra: A balatonhídvégi Zala-híd keresztmetszete 2000-ben a megemelt kereszttartóval

 

 

 

 

 

 

 

16. ábra: A balatonhídvégi Zala-híd oldalnézete a megemelt kereszttartóval

 

5. A GYULAI KÖZÚTI KÖRÖS-HIDAK

„Műszaki emlék” hidak korszerűsítésére, élettartamának növelésére jó például szolgálhat a Gyula környezetében több mint 100 éve álló három közúti rácsos acélhíd a Körösök felett, melyek teherbírása ma már eléri a 400 kN-t („B” jelű járműteher).

A három híd korszerűsítésének módszereit a MAGÉSZ Acélszerkezetek 2012/4. számában megjelent „100 évesek a gyulai közúti Körös-hidak” című cikk mutatja be részletesen. [13]

 5.1 A gyulavári Fehér-Körös-híd

A 2 darab kéttámaszú (2x45 m támaszközű) szegmens alakú, rácsos főtartójú híd pályaszerkezete – az 1920–30-as évekbeli átépítés és erősítés után – vasbeton lemez volt acél hossztartókkal.

Az UVATERV 1994. évi időszakos hídvizsgálata és részletes statikai számítása alapján a hídszerkezet egyes elemei a „C” jelű terhelésnek sem feleltek meg.

Az átépítés a TETA Tervező és Tanácsadó Mérnökiroda Kft. 1998-ban készített kiviteli tervei alapján valósult meg az alábbiak szerint:

• a felső keresztkötéseket eltávolították, a felső övekre erősítő elemeket szegecseltek,

• teherbírást növeltek új vasbeton pályalemez építésével, mely együttdolgozik a hossz- és kereszttartókkal,

• konzolokkal szélesítették 6,0 m-ről 10,2 m-re (kétoldali kerékpáros-forgalom részére),

• a hídszerkezetet megemelték 82–90 cm-rel (a saruzsámolyok magasításával) a további árvízkárok elkerülésére (17. ábra).

 

 

 

 

 

 

17. ábra: A gyulavári Fehér-Körös-híd az átépítés után

 5.2 A gyula-remetei Fekete-Körös-híd

A híd 3 darab kéttámaszú (24 + 51 +24 m támaszközű), szegmens alakú, szegecselt rácsos főtartójú hídszerkeze tekből álló híd 1912-ben épült, zórésvasas pályaszerkezettel.

A pályaszerkezetet 1984-ben acél hossztartókon támaszkodó, vasbeton pályalemezre cserélték, a kocsipálya szélességét a szegélyek szélesítésével 3,80 m szélességűre szűkítették, 70 m-es követési távolságot írtak elő és 20 km/h sebesség-korlátozást vezettek be a nem megfelelő teherbírás miatt.

2005 májusában a monolit pályalemez kilyukadt, és a pályalemez más részein is fennállt az átlyukadás veszélye.

A közvetlen balesetveszély elhárítása után a hídszerkezetet még ebben az évben megerősítették, és a vasbeton pálya lemezt keresztbordás, ortotrop acél pályalemezre cserélték a Speciálterv Építőmérnöki Kft. tervei szerint.

Az átépítést a [14] ismerteti részletesen, melynek során:

• az acélszerkezetet megerősítették, az erősítő elemeket NF-csavarozással rögzítették,

• teherbírást növeltek a vasbeton pályalemez ortotrop acél pályalemezre cserélésével,

• a kocsipályát szélesítették 3,8 m-ről 5,0 m-re (18. ábra).

 

 

 

 

 

18. ábra: A gyularemetei Fekete-Körös-híd az átépítés után

 5.3 A gyulai Fehér-Körös-híd

Az érdekes, konzolos, kéttámaszú, szegecselt rácsos fő tartójú acélhíd 1912–13-ban épült, középen 42,0 m támaszközzel. A kétoldali konzolokhoz befüggesztett gerincle mezes tartók csatlakoznak, a szélső nyílások támaszközei így 21,0–21,0 m-re adódnak (19. ábra).

 

 

 

 

 

19. ábra: A gyulai Fehér-Körös-híd az átépítés után

 

A hossztartókra támaszkodó vasbeton lemezt 2010-ben cserélték ortotrop acél pályalemezre a Speciálterv Kft. tervei szerint.

A tervezést és a kivitelezést a [15] ismerteti részletesen.

Nemcsak a pályaszerkezet tömege csökkent közel a felére és ezáltal a hasznos teherbírás 400 kN-ra nőtt, hanem a híd statikai rendszere is megváltozott.

A Közgép Zrt. kivitelezésében:

• a csuklókat megszüntették; az acélszerkezetet erősí tették, az erősítő elemeket NF-csavarokkal rögzítették,

• teherbírást növeltek a vasbeton pályalemez ortotrop acél pályalemezre cserélésével,

• megemelték a felső keresztkötéseket; a szabad magasság 4,49 m-ről 4,90 m-re nőtt.

 

 6. ÖSSZEFOGLALÁS

A cikkben bemutatott legtöbb híd viszonylag kis forgalmú úton található, és a II. világháború idején sem sérült meg; ezért az adott vidék jelképét megadó „műszaki emlék” megőrzése mellett gazdaságossági szempontból is érdemes az ilyen szerkezetek élettartamát 100 év fölé emelni.

A hidak és a közlekedők biztonsága érdekében is fontos, hogy a korszerűsített híd a megfelelő teherbírás mellett a szélesség, a magassági űrszelvény és az árvízvédelem szempontjából is hosszú időtartamra megfelelő legyen.

Egy szerkezet korszerűsítési, erősítési módjának a meghatározásához előzetesen a szerkezet anyagát és állapotát részletesen meg kell vizsgálni.

A hidak élettartamának a meghosszabbításához legfontosabb

• a rendszeres és alapos hídvizsgálat,

• a megfelelő fenntartás és korrózióvédelem (korrodált szelvények csökkentik a szerkezet fáradási teherbírását).

A cikkben bemutatott – acélhidak élettartamát növelő – hazai módszerek mellett további, külföldön már alkalmazott módszereket is célszerű figyelemmel kísérni, megismerni. Például a varratok fáradási teherbírását HFMI (High Frequency Mechanical Impact) módszerrel is lehet növelni (pl. Ruhrstrombridge in Mühlheim). [16]

Nagyfrekvenciás mechanikus kezelés (kalapálás) hatására a varratszél megfolyik, és maradó nyomófeszültség keletkezik, mely csökkenti a varratban a gyártás során keletkezett maradó húzófeszültséget.

A fáradási szilárdság növelésére alkalmazott eljárásokat Gál András (MSc Kft.) mutatta be részletesen az ankét következő előadásában.

IRODALOM

[1] Dr. Koller Ida: Műemlék és műemlék jellegű hidak Lengyelországban és Magyarországon. („A mérnöki örökség megőrzése” konferencia Gdanskban, 1999.09. 7–10.); Közúti és Mélyépítési Szemle 2000. 10. szám

[2] Dr. Szabó Gyula: Nagy életkorú acélhidak vizsgálata a terhelhetőség, a várható élettartam és a felújíthatóság szempontjából. Sínek világa 98/2

[3] Dr. Koller Ida: Műemlék- és műszaki emlék hidak megőrzésének és hasznosításának lehetőségei. 49. Híd mérnöki Konferencia előadásainak gyűjteménye, 2008. okt. (Lánchíd füzetek 10.)

[4] Dr. Koller Ida: Megoldások közúti hidak korszerűsítésé re. 39. Országos Hídmérnöki Konferencia Eger, 1998.

[5] „Közúti hidak korszerűsítése” – az UVATERV Rt. tanulmánya az UKIG megbízásából (Főtervező: Dr. Koller Ida) 1998.

[6] I. Koller: Methods to Lighten Bridges to Extend their Life. IABSE-IASS Symposium „Taller, Longer, Lighter” London, September 20–23, 2011

[7] Pál Gábor: A marcaltői Rába-híd átépítésének technológiai tervezése. MAGÉSZ Acélszerkezetek 2013/2. szám

[8] Bogó Viktor: A marcaltői Rába-híd felújítása. MAGÉSZ Acélszerkezetek 2013/2. szám

[9] Pozsonyi Iván: A dunaföldvári Duna-híd korszerűsítése közúti híddá (1999–2001). Közúti és Mélyépítési Szemle 2001. 6. szám

[10] HIDAK Győr-Moson-Sopron megyében (Szerkesztette: T. Kiss László) Győr, 1993.

[11] HIDAK Békés megyében. Megjelent a 36. Hídmérnöki Konferencia alkalmából (Szerkesztette: Dr. Tóth Er nő) Békéscsaba, 1995.

[12] HIDAK Zala megyében. Megjelent a 45. Hídmérnöki Konferencia alkalmából (Szerkesztette: Dr. Tóth Er nő) 2004.

[13] Dr. Koller Ida: 100 évesek a gyulai közúti Körös-hidak. MAGÉSZ Acélszerkezetek 2012/4. szám

[14] Pál Gábor: A remetei Fekete-Körös-híd pályalemezcseréje. MAGÉSZ Acélszerkezetek 2006/2.szám

[15] Pál Gábor, Hunyadi László, Dési Attila: A gyulai Fehér-Körös-híd felújítása és megerősítése. MAGÉSZ Acélszerkezetek 2011/2. szám

[16] Th. Ummenhofer, Ph. Weidner, T. Zinke: New and Existing Bridge Constructions – Increase of Fatigue Strength of Welded Joints by High Frequency Mechanical Impact Treatment. Article No.7. „Romanian Journal of Transport Infrastructure”, Vol.2, 2013, No. 1