Lávka pro pěší přes kolejiště nádraží v Chebu

Lávka nahrazuje původní ocelovou konstrukci, která musela být z důvodu špatného technického stavu zbourána. Nachází se v blízkosti historického centra města, v oblasti jižně od železniční stanice Cheb. Lávka překlenuje oblast železniční dopravní infrastruktury a spojuje centrum města s jeho okrajovými částmi Maškov a Švédský vrch. Pro zajištění bezbariérového přístupu je nová lávka prodloužena o cca 100 m oproti původní konstrukci a je napojena na přilehlou hráz rybníka v prostoru ochranné zelené clony za vlakovým nádražím.

Lávka s nosnou konstrukcí délky 398 m překračuje 6 místních komunikací a zejména 39 kolejí, které jsou převážně elektrifikované. Na straně města na konstrukci navazuje schodiště a rampa, na straně Švédského vrchu zakřivená rampa. Nosná konstrukce je přímá a je ve vrcholovém zakružovacím oblouku s poloměrem 3 030 m.

Stávající poloha kolejí a nové prostorové požadavky Českých drah určily polohu možných podpěr. Hlavní kolejiště vyžadovalo rozpětí 87 m, krajní kolejiště vyžadovala rozpětí od 37 do 48 m. Pro nalezení optimálního řešení byly vypracovány studie obloukových, příhradových a zavěšených konstrukcí.

V zadání města Cheb bylo navrhnout ekonomickou konstrukci vyžadující minimální údržbu. Konstrukci, kterou lze postavit s minimálním omezením provozu železnice a kolejiště a která je bezpečná a současně pohodlná pro chodce a cyklisty. S ohledem na špatné zkušenosti s údržbou původní ocelové konstrukce také požadovalo, aby mostovka mostu byla betonová.

Naší snahou bylo navrhnout úspornou konstrukci jednoduchých čistých tvarů, která dá průmyslovému prostředí kolejiště nový rozměr. Konstrukci, která nevytváří dominantu, ale která svým jasným a čistým tvarem vyjadřuje statické působení umožňující překonat velké rozpětí a která, s ohledem na redukci podélného sklonu, má co nejmenší stavební výšku.

Po zhodnocení jednotlivých variant přemostění byla navržena konstrukce tvořená parapetním nosníkem konstantní výšky 2 m, která umožňuje bezpečně překlenout rozpětí 48 m. V hlavním poli s rozpětím 87 m je nosník zavěšen na dvou nízkých pylonech. Volná šířka mezi madly zábradlí je 3 m. 

Všechny podpěry jsou tvořeny příčně skloněnými obdélníkovými sloupy vzájemně spojenými stěnou.

Nosník a podpěry mají přirozenou betonovou barvu. Boční povrch podpěr a spojující stěna jsou odlehčeny svislým rýhováním. Pylon i závěsy mají světle šedou barvu, boční rýhy v pylonu a v podpěrách jsou natřeny tmavě modrou barvou. Zábradlí tvoří kruhové madlo z nerezavějící oceli. Lávka je osvětlena LED pásky vloženými do horní příruby parapetního nosníku.

Ochranu proti dotyku troleje tvoří plexisklo s vypískovanými svislými pruhy. 

Na horním povrchu mostovkové desky je pochozí stěrka se vsypem z kameniva pro zaručení protiskluzových vlastností povrchu.

Přímá konstrukce vedená v konstantním vrcholovém zakružovacím oblouku umožnila výstavbu mostovky technologií postupného vysouvání.

Nosnou konstrukci tvoří spojitý nosník o 10 polích s rozpětími od 16,4 do 87,0 m, který je v hlavním poli zavěšen na dvou 13,75 m vysokých ocelových pylonech. 

Krajní nosníky parapetu jsou skloněny vně; jejich horní povrch je ve výšce 1,250 m nad niveletou. Po výšce nosníků je z vnější i vnitřní strany navrženo vybrání hloubky 60 mm. Šířka parapetu při horním povrchu je 500 mm, ve střední části 380 mm; tloušťka mezilehlé mostovkové desky je 180 mm. Mostovka má příčný dostředný spád, v jejím úžlabí jsou situovány odvodňovače zaústěné do podélného svodu vedeného pod deskou. V prostoru pod deskou jsou kromě podélného svodu umístěny také chráničky pro převedení inženýrských sítí. Při pohledu z boku je oblast inženýrských sítí kryta spodním lícem krajních nosníků. V koncových oblastech u opěr jsou, s ohledem na kotvy podélného předpětí, krajní nosníky rozšířeny na 440 mm.

Ocelové pylony sledují příčný sklon parapetních nosníků. 

Jsou vetknuty do ocelových příčníků, které jsou integrální součástí mostovky. Dříky pylonu, které mají komorový průřez, jsou do výšky parapetních nosníků vyplněny betonem. Spolu s příčníky jsou spřaženy s betonem mostovky. V dřících pylonu jsou také situovány ocelové trubky, ve kterých jsou vedeny kanálky podélného předpětí. V horní části prochází pylony podélné plechy, na které jsou kotveny závěsy.

Závěsy jsou tvořeny uzavřenými lany (locked coil strands) typu Redaelli, které jsou vidlicemi napojeny na plechy vystupující jak z pylonů, tak i z parapetních nosníků. Vidlice u mostovky umožňuje rektifikaci délky závěsu. Podle namáhání mají závěsy průměr od 55 do 72 mm. Plechy v nosnících navazují na kotevní přípravky, které přenáší sílu ze závěsu k spodním vláknům mostovky. Přípravky jsou opatřeny spřahovacími trny a koncovými výztuhami. Při povrchu parapetních trámů jsou na kotevní přípravky navařeny plechy tvořící obvodové lemy, které brání zatékání vody do spár mezi ocelovými přípravky a betonem.

Mostovka je předepnuta dvěma systémy kabelů. Oba systémy jsou tvořeny 12lanovými kabely vedenými v plastových kanálcích. První systém tvoří 2 × 2 přímé kabely vedené při horním a dolním povrchu parapetních nosníků. Kabely jsou spojkovány ve všech spárách postupně betonovaných a předpínaných segmentů vysouvané konstrukce. Druhý systém tvoří 2 × 2 průběžné kabely kotvené v koncových čelech a vedené v parapetech po celé délce konstrukce. Tyto kabely byly protaženy a napnuty až po vysunutí konstrukce. Zvolené řešení, které bylo podmíněno vysokou kvalitou technologie výstavby, výrazně zjednodušilo konstrukční řešení i stavbu konstrukce. Odstranily se tak montážní otvory, nálitky a montážní kabely uvažované v zadávacím projektu.

S ohledem na ochranu konstrukce proti bludným proudům je mostovka oddělena od spodní stavby. Proto je uložena na hrncových ložiscích. Pevná ložiska jsou v místě pylonů, ostatní ložiska jsou podélně posuvná. V místě opěr jsou z důvodu velkého dilatačního pohybu a velkého podélného spádu ložiska umístěna do spádu nosné konstrukce. Tato úprava zaručuje plynulý pohyb dilatačního plechu mostního závěru po opěře bez nadzdvižení. Mostní závěr je navržen atypický a je tvořen kluzným plechem.

Vnitřní železobetonové podpory tvaru písmene V (viz obrázky — příčné řezy mostovkou a podpěry) jsou tvořeny příčně nakloněnými obdélníkovými sloupy vzájemně spojenými středovými stěnami. Všechny podpěry jsou založeny na mikropilotách, jejichž návrh byl ověřen nesystémovými zatěžovacími zkouškami.

Průběh výstavby byl ovlivněn požadavkem na minimální omezení provozu železnice a kolejiště a na omezení výluk kolejí i trakcí. Pro realizaci založení byly vytvořeny pažené jámy v bezprostřední blízkosti kolejí. Vrtání a injektáž mikropilot probíhala na začátku roku 2021. Následovala výstavba všech pilířů v kolejišti, během které již probíhaly práce na realizaci výrobny pro výsun nosné konstrukce.

Z prostorových důvodu byla výrobna umístěna na straně Švédského vrchu. 

Konfigurace terénu neumožňovala zřídit výrobnu až za opěrou, a proto byla umístěna v místě krajních polí po stranách posledního pilíře. Výrobna byla tvořena železobetonovými stěnami plošně založenými na zhutněném násypu. Na stěny byly připevněny ocelové HEB profily sledující zakřivení nivelety.

Lávka byla rozdělena do 14 segmentů délky 22 až 30 m. Statické účinky ve vysouvané konstrukci byly redukovány ocelovým nosem a montážními podpěrami. Ocelový nos byl tvořen dvěma ocelovými nosníky, které byly přes ocelový příčník připnuty k hornímu líci konstrukce.

U spodního líce byly nosníky připojeny přes čepy zabetonované v krajních nosnících parapetu.

Technologii vysouvání zajišťovala firma VSL tažným systémem. Tažné kabely byly kotveny v ocelovém přípravku podepřeném koncovým čelem vybetonovaného segmentu. Po vybetonování segmentu byly napnuty centrické kabely a konstrukce byla vysunuta do další výrobní polohy. Potom byl osazen a připnut kotevní přípravek, který garantoval polohu stavěné konstrukce. Při výsunu byla konstrukce na všech podpěrách podepřena betonovými bloky s horním povrchem krytým nerezavějícími plechy. Při výsunu se mezi mostovku a plechy vkládaly kluzné desky.

Montážní podpěry byly situovány mezi definitivními podpěrami tak, aby maximální rozpětí vysouvané konstrukce bylo redukováno na 24,05 m. Ohyb prvních podpěr byl redukován vodorovnými kabely zakotvenými ve výrobně.

Vzhledem k omezenému přístupu k podpěře s prvním pylonem byly dříky tohoto pylonu smontovány na přístupném místě v předstihu a konstrukce byla vysouvána s pylonem. 

Druhý pylon byl smontován po výsunu celé konstrukce v definitivní poloze. V průběhu výstavby se postupně zvětšovala délka vysouvané konstrukce. S ohledem na výluky probíhal výsun nad kolejištěm jen v nočních hodinách.

Protože konstrukce byla betonována a vysouvána ve výšce 100 mm nad definitivní niveletou, bylo nutno po napnutí průběžných kabelů a zavěšení konstrukce na pylony konstrukci spustit a uložit na ložiska.

Zhotovitelem stavby byla ve veřejné soutěži vybrána firma Raeder & Falge, která až do výsunu devátého segmentu v létě roku 2022 realizovala stavbu. Bohužel v této době došlo k úpadku firmy a její insolvenci. Investorovi se podařilo ve velmi krátké době najít nového zhotovitele na dokončení stavby. Výstavbu převzala firma Swietelsky Rail, která provedla betonáž a výsun zbývajících segmentů a dokončila stavbu. Předpoklady návrhu a kvalita provedení byly ověřeny detailními statickými a dynamickými zatěžovacími zkouškami. Lávka byla slavnostně otevřena v září 2023.

Vzhledem ke skutečnosti, že parapetní nosník je ztužen podporovými příčníky jen u pylonů, a protože kotevní prvky závěsů nejsou situovány v osách krajních nosníků, bylo nezbytné ověřit prostorové působení konstrukce a konstrukčních prvků nejen pro účinky užitného zatížení, ale i pro stálá zatížení a vlivy. Proto pro analýzu podélných účinků byla konstrukce modelována roštem sestaveným z podélných nosníků situovaných v těžištích krajních nosníků a mimostředně připojených příčných prvků situovaných v mostovkové desce.

K roštu byly připojeny pruty modelující dříky pylonů a závěsy. Podélné nosníky byly spojeny s uzly vystihujícími působení ložisek podepřených pruty modelujícími podpěry. Pružné podepření podpěr mikropilotami bylo vystiženo pružinami, jejichž tuhost byla odvozena z charakteristik podloží. V zadávacím projektu byla konstrukce analyzována programovým systémem Scia Engineer 2009, v realizačním projektu systémem Midas Civil.

Tento výpočtový model sloužil pro globální statickou a dynamickou analýzu konstrukce. Návrh konstrukce v příčném směru mostu, analýza detailu připojení výsuvného nosu k mostovce a analýza kotevních přípravků v mostovce a v pylonu byla provedena na výsecích analyzovaných prvků modelovaných deskostěnami. Konstrukce lávky byla posouzena pro všechna zatížení definovaná stávajícími normami.

Konstrukci lávky tvoří ohybově tuhý nosník, který umožňuje přemostit rozpětí 48 m. V hlavním poli s rozpětím 87 m, které je zavěšeno na nízkých pylonech, netvoří konstrukce klasickou zavěšenou soustavu, ale statický systém, pro který se vžil název extradosed konstrukce. 

Mostovka je předepnuta vnitřními soudržnými kabely a vnějšími závěsy. Geometrie a velikost předpětí průběžných kabelů spolu s uspořádáním a silami v závěsech jsou navrženy tak, aby jejich účinky vyrovnávaly účinky zatížení stálého. 

Síly v závěsech byly navrženy tak, aby garantovaly jejich lineární funkci [1]. Konstrukce je pro stálá zatížení namáhána převážně centrickým tlakem a je tvarově stálá. Pro představu o velikosti namáhání jsou na obrázku níže uvedeny průběhy ohybových momentů od provozního zatížení. Je zřejmé, že konstrukce je po celé její délce rovnoměrně namáhána a že zvolený statický systém je správný.

Statická funkce konstrukce a kvalita provedení byly potvrzeny statickými a dynamickými zatěžovacími zkouškami.  Konstrukce byla ověřena pro tři zatížení postupně situovaná v poli 4 (pole s rozpětím 48 m), v poli 6 (pole s rozpětím 87 m) a v poli 8 (pole s rozpětím 47 m) [2]. Zatížení bylo vyvozeno plastovými nádržemi naplněnými vodou, které byly rovnoměrně rozmístěné po délce polí tak, aby byla dosažena účinnost 65 %. Naměřené hodnoty deformací dosahovaly 87% až 90% hodnot určených statickou analýzou.

Pro posouzení seismických účinků, aerodynamické stability konstrukce a pohody chodců byla provedena detailní dynamická analýza konstrukce. Účinky zemětřesení byly určeny pro normové spektrum odezvy, aerodynamická stabilita byla posouzena vyhodnocením podílu torzních a ohybových frekvencí, pohoda chodců byla ověřena analýzou odezvy konstrukce na vybuzené kmitání definované v [3]. Pro představu o dynamickém chování konstrukce a o její aerodynamické stabilitě jsou na obrázcích níže uvedeny první vlastní ohybové a torzní tvary a frekvence. Dynamické působení konstrukce bylo ověřeno dynamickou zatěžovací zkouškou [4], při které byla posouzena shoda analyzovaných a změřených vlastních frekvencí a pohoda chodců. Zkouška potvrdila dostatečný soulad vypočítaných a naměřených frekvencí. Dále prokázala, že konstrukce je velmi tuhá a že pohyb konstrukce vyvolaný dynamickým zatížením působícím jak ve svislém, tak i vodorovném směru nevyvolává u uživatelů nepříjemné pocity.

Navzdory změně zhotovitele byla postavena kvalitní mostní konstrukce. Lávka má úsporný statický systém a jednoduché čisté tvary, které lze snadno udržovat.

Lávka získala Cenu Inženýrské komory 2023. Porota ocenila: „konstrukční řešení unikátního technického díla visuté lávky, která umožnila bezpečné převedení pěší a cyklistické dopravy přes rozsáhlé kolejiště o 43 kolejích železniční stanice Cheb“. V soutěži Stavby Karlovarského kraje získala Čestné uznání za „skloubení technického a estetického řešení a přínos do plynulosti a bezpečnosti dopravy ve městě“.