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].