A próbaterhelés programja

A BME Hidak és Szerkezetek Tanszék két ütemben hajtotta végre a szolnoki vasúti Tisza-híd hídcsoportjának statikus és dinamikus próbaterhelését. A próbaterhelés első ütemére 2014. október 10–11. éjszaka (18:00–04:00 között) került sor, ennek keretében az északi vágány szerkezetei­nek statikus és – sebességkorlátozás miatt – 40 km/h-s sebességig terjedő dinamikus méréseit végeztük el. Közel 8 óra időtartam állt rendelkezésünkre az új ártéri, a régi ártéri 5 db felszerkezet, továbbá a mederhíd statikus és dinamikus próbaterhelésére. Ez idő alatt a statikus teherállások során a hídcsoport teljes hossza mentén (~374 m hosszon) 10 m-enként szintezéssel mértük a szerkezet lehajlását, valamint nyúlásmérő bélyegekkel a mederhíd rácsos főtartóján és az ortotróp pályalemezben keletkező nyúlásokat, összesen 16 teherállásban.
Az ártéri hidakon egy felszerkezeten végeztünk nyúlásmérést a VII.–VIII. támaszok közötti mező új ortotróp pályaszerkezetén. A hídszerkezeteket egyidejűleg maximum 6 db M62-es mozdonnyal terheltük. A statikus próbaterhelés során mértük a pillérek elmozdulásait, a saru-összenyomódások nagyságát és maradó alakváltozásait. A próbaterhelés során végrehajtott statikus teherállásokat hatásábra-leterhelés alapján állítottuk össze. A mederhidat leterheltük az V.–VI. és a VI.–VII. tá­masz­közök alsó és felső övrúdjaira, a VI. támaszra és a VI. támasz feletti felső övrudakra mértékadó teherelrendezésben is. Az ártéri hidakra a statikus teherállásokban hídszerkezetenként 2 db mozdonyt állítottunk, mezőközépre pozicionálva.
A dinamikus terheléskor az első lassú menet alapján felvettük a szerkezet vonat-hatásábráját nyúlásmérő bélyegek alkalmazásával. A dinamikus mérési programban 2 db mozdony különböző sebességgel való áthaladásának hatására rögzítettük az egyes nyúlásmérő bélyegek nyúlásváltozását, amivel lehetővé vált a híd dinamikus viselkedésének megítélése 40 km/h-s sebességhatárig. Végül meghatároztuk mindhárom típusú felszerkezet sajátfrekvenciáit természetes gerjesztés hatására.
A próbaterhelés második ütemére 2015. január 7. és 8. között került sor. Ekkor végeztük el a déli felszerkezetek statikus és dinamikus próbaterhelését, valamint az északi felszerkezetek kiegészítő, 40 km/h sebesség feletti dinamikus próbaterhelését. A próbaterheléshez két különböző típusú mozdonyt: 4 db M62-est és 2 db Bombardier Traxx típusút alkalmaztunk. Két különböző mozdonyra azért volt szükség, mert az M62-es mozdonyokkal elérhető maximális sebesség 80 km/h, míg a Bombardier Traxx mozdonyokkal végre lehetett hajtani a nagysebességű dinamikus futamokat is, 160 km/h-s sebességig. A déli vágány felszerkezetein az északi vágánnyal közel megegyező statikus mérési programot hajtottunk végre, mely 7-7 statikus teherállásban vizsgálta a mederhidat és a régi ártéri felszerkezeteket (1. ábra), valamint 5 teherállásban az új ártéri felszerkezetet.

A statikus teherállások során mértük a felszerkezetek lehajlását közel 10 m-enként, a pillérek elmozdulásait és a saru-összenyomódások nagyságát. Meghatároztuk a felszerkezetek sajátfrekvenciáit gyorsulásmérők alkalmazásával, továbbá a nyúlásmérő bélyegekkel a próbaterheléskor keletkező nyúlások nagyságát és a jellemző vonathatásábrákat. A próbaterhelés II. ütemében végeztük el a teljes dinamikus mérési programot. Ennek során mindegyik hídszerkezet dinamikai viselkedését elemeztük 160 km/h-s sebességhatárig. A dinamikus futamok során mértük a főtartókon és a pályaszerkezeten keletkező nyúlások nagyságát, ebből dinamikus tényezőt határoztunk meg mindegyik vizsgált szerkezeti részletre, emellett mértük a felszerkezetek oldalingását a különböző típusú mozdonyok különböző sebességű futamai során.
Az északi és a déli hídszerkezeteken kis különbséggel ugyan, de közel azonos mérési programot hajtottunk végre, a cikkben csak az egyik mérési ütem stratégiáját és programját ismertetjük hídszerkezetenkénti bontásban, külön kiemelve az északi és déli vágány szerkezeteire vonatkozó eredményeket.

Lehajlásmérés

A lehajlásmérés során a híd mindkét – be­folyási és kifolyási – oldalán a főtartók vonalában létesített szintezési pontok függőleges elmozdulásait határoztuk meg valamennyi teherállásban. A mederhíd hossza mentén szintezési pontokat létesítettünk minden támasz felett, illetve közbenső pontokban minden kereszttartónál (~11 m-enként). Így mért vonalanként összesen 23 szintezési pontot alakítottunk ki. A mérést felsőrendű szintezéssel haj­tottuk végre, 4 mérőcsoportban összesen 10 szintezőműszerrel. A mederhíd maximális lehajlását eredményező teherállásban a mért és a számított lehajlások a 2. ábrán láthatók.

Az ábrán látható, hogy a próbavonat hatására mért legnagyobb mezőközépi lehajlás értéke a mederhídon 49,2 mm, ez a számított lehajlás – 54,8 mm – közel 90%-a. A mért maradó lehajlás egyik nyílás esetében sem haladta meg a maximális mért lehajlás 1%-át.
A régi ártéri felszerkezeten mért mezőközépi lehajlások az északi vágány felszerkezetein 10,7–11,29 mm között, a déli vágány felszerkezeteinél pedig 9,38–9,89 mm között változtak. A mért értékek a statikai számítás alapján meghatározott 12,05 mm maximális mezőközépi lehajlás 78–94%-a. A mértékadó teherállás után a maradó alakváltozás egyik nyílásnál sem haladta meg a maximális mért lehajlás 7,5%-át.
Az új ártéri felszerkezeten a próbavonat hatására mért legnagyobb lehajlás értéke 20,7 mm, ami nagyon jó egyezést mutatott az előzetesen számított értékkel, a mért és számított lehajlások aránya 95% volt. A maradó alakváltozás maximális értéke a rugalmas alakváltozás kevesebb mint 7%-a volt.

Nyúlásmérés

Villamos nyúlásmérést végeztünk a me­­der­­híd felszerkezetein, a régi ártéri hi­dak közül a VII.–VIII. támaszköz fel­szerkezetein, valamint az új ártéri híd­szer­kezeteken. A nyúlásmérés kettős célt szolgált: a főtartókon elhelyezett nyúlásmérő bélyegek a szerkezet globális viselkedését, a pályaszerkezetre helyezett bélyegek pedig az ortotróp pályalemezek, hossztartók és kereszttartók viselkedését vizsgálták. Az északi és déli vágány felszerkezetein közel azonos mérési programot hajtottunk végre, közel azonos bélyegelrendezéssel.
A mederhídon globális nyúlásmérést 3 rácsrúdon, rudanként 4 nyúlásmérő bélyeggel, és 5 övrúdon, rudanként 2, illetve 4 nyúlásmérő bélyeggel hajtottunk végre. Lokális nyúlásmérést két kereszttartón végeztünk, kereszttartónként 2, illetve 4 db nyúlásmérő bélyeg alkalmazásával. A végkereszttartón és egy közbenső általános kereszttartón mértünk a 21. csomópontnál. További 4 × 2 db nyúlásmérő bélyeget helyeztünk el a hossztartókon. Két hossztartót vizsgáltunk a 33–35. csomópontok között és két hossztartót a 19–21. csomópontok között. A próbaterhelés során a mederhídon alkalmazott aktív bélyegek száma összesen 42 db, közülük 28 db a rácsos főtartón, 14 db a hossztartókon és a kereszttartókon keletkező nyúlásokat mérte. A bélyegelrendezést a 3. ábra mutatja.

A régi ártéri hidak közül a VII.–VIII. támaszközben lévő felszerkezeteken végeztünk nyúlásmérést. Az északi vágány esetén csak az új ortotróp pályalemezre, a déli hídon pedig csak a gerinclemezes főtartóra helyeztünk nyúlásmérő bélyegeket. A nyúlásmérés célja az északi felszerkezeten az új pályaszerkezet erőjátékának és feszültségkoncentrációs helyeinek vizsgálata volt, míg a déli felszerkezet főtartóján végzett mérés célja a régi felszerkezet állapotának és az új pályalemezzel módosított feszültségeloszlásának az elemzése volt.
Az új ártéri felszerkezeten a szekrénytartó négy sarkában és a szekrénytartó belsejében a pályalemezen lévő 4 hosszborda gerincén helyeztünk el nyúlásmérő bélyegeket, a mezőközépi keresztmetszettől 2000 mm-re. Az új ártéri felszerkezet statikai viselkedését így összesen 12 nyúlásmérő bélyeggel vizsgáltuk, ez kitért a főtartó és a pályaszerkezet ellenőrzésére is.