C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 2003 444Bij de bouw van de nieuwe over-brugging was het een belangrijkevoorwaarde zowel trein- als weg-verkeer zo weinig mogelijk te hin-deren.De Mechelsesteenweg is eendrukke verbindingsweg; tijdensde bouw van de nieuwe brug is debestaande brug zo lang mogelijkin gebruik gebleven en pas afge-broken op het moment dat ver-keer op de nieuwe brug mogelijkwas, afwisselend in ??n richting.De zeer drukke spoorlijn L36 metelke vijf minuten een treindoor-tocht, kan niet buiten dienst wor-den gesteld, tenzij voor korteperiodes 's nachts of in het week-end. Dit is bijvoorbeeld gebeurdvoorhetafnemenvanhetbestaan-de dek. De werken in de onmid-dellijke nabijheid van de sporen(onder meer steunmuren) of on-der de sporen (het induwen vanvoetgangerstunnels) vereisten inelk geval snelheidsbeperkingengedurende de werken in de sta-tionsomgeving; elke bijkomendehinder moest dan ook tot alle prijsworden vermeden.O n t w e r pHet ontwerp van de stationsom-geving en het aangepaste trac? enlengteprofiel van de MechelseSteenweg zijn bepalend voor destructuur van de nieuwe brug: terhoogte van de overbrugging heeftde weg een bocht met een straalvan 66 m en een dwarsverkantingvan 6%. De langshelling op detoegangshellingen is maximaalgenomen (tot 7,1%), het lengte-profiel ter plaatse van de over-brugging ligt dus op een zo hoogmogelijk niveau. Toch blijft de be-schikbare constructiehoogte be-perktomdeminimalevrijehoogteboven het spoor te garanderen: deconstructieve betondikte kan nietmeer dan 750 mm bedragen. Deoplossing is een continue beton-nen plaat die ter plaatse in langs-en dwarsrichting wordt voorge-spannen.Schuiven en vijzelenbinnen de perkenhogesnelheidslijnLeuvenbestaande brugBrusselspoor binnenlands netspoor binnenlands net127,710mR=66,000mGeschoven, gekromde brug Mechelsesteenweg te Kortenberg1 | De oude en de nieuwesituatie vergeleken2 | Het afgewerkte viaductin de Mechelsesteenwegir. J. De Ridder en ir. E. De Clercq, N.V. TUC Railir. J. Vanhaleweyk, N.V. Van LaereDe Mechelsesteenweg is een rijksweg die de spoorlijn Brussel ? Leuven kruistte Kortenberg bij Leuven. De aanleg van de hsl Brussel ? Keulen vereist dat detwee klassieke sporen worden omgebouwd tot twee centrale hsl-sporen (diehet trac? van de bestaande sporen ongeveer volgen) en twee bijkomende klas-sieke sporen, ??n aan elke zijde van de hsl-sporen (fig.1, foto 2). De bestaan-de overbrugging Mechelsesteenweg, gebouwd aan het begin van de jaren vijf-tig, bestaat uit massieve landhoofden van gewapend beton en metselwerk eneen dek met ingebetonneerde stalen profielen. De constructie was onmogelijkaan te passen en is dus vervangen.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 2003 4 45Het brugdek is in feite een vlakcirkelsegment dat in de ruimte isgedraaid (fig. 3). De rotatieas enrotatiehoek zijn zo bepaald, dathet dek zo weinig mogelijk vanhet lengteprofiel van de wegafwijkt; hierdoor is de uitvullingminimaal. Het lengteprofiel be-staat in de zone van de brug voortweederde uit een cirkeldeel envoor eenderde uit een clotho?de;een perfecte overeenstemming isdus onmogelijk.Het brugdek is ingedeeld in zesoverspanningen van 16,40 m entwee van 14,00 m. De dwarsdoor-snede bestaat uit een centraalgedeelte, dik 750 mm, en twee uit-kragende vleugels waarvan dedikte varieert van 220 mm tot 450mm (fig. 4). Het dek is 14,74 mbreed en weegt ongeveer 200kN/m.De onderbouw omvat zeven pij-lers en twee landhoofden, alle oppalen gefundeerd, met twee op-leggingen per landhoofd of pijler.Door de uiterst kleine kromte-straalvanhetdekmoetendeeffec-ten van de continu?teitsvoorspan-ning in detail worden bekeken.Deze is zo bepaald dat de verticalecomponent van de krommings-drukken op het beton de perma-nente belasting (eigengewicht envaste belasting) compenseert. Opdie manier zijn de buigende enwringende momenten in het dek? bij afwezigheid van de mobielelasten ? beperkt.Om het plaatsen van de voor-spankanalen niet extra te bemoei-lijken, is in elke (radiale) dwars-sectie de afstand van de voor-spanning tot de bekisting de-zelfde.Hierdoorontstaanlangsdebuitenbocht kleinere krommings-drukken, waar eigenlijk een gro-ter gedeelte van de permanentebelasting gecompenseerd moetworden. Globaal veroorzaakt diteen kanteleffect: aan de buiten-bocht wordt het dek naar bene-den geduwd, aan de binnenbochtnaar boven. Dit is opgelost doorde onderlinge afstand tussen devoorspankabels naar de buiten-bocht toe te verkleinen. De in-vloed van de wrijvingsverliezenlangs de kabel is in rekeninggebracht door de pijl f van hetparabolischverloopinelkveldaante passen aan de werkelijke voor-spankracht in dat veld (Fv,eff? f =constant). Bij het ontwerp is gere-kend op een wrijvingsfactor 0,2.Uit wrijvingsproeven op de voor-spankabels is gebleken dat dewrijvingsfactor slechts 0,14 be-draagt, waardoor in de middelsteoverspanningen toch nog eenkanteleffect ontstaat. De reactiesop de steunpunten worden hier-door sterk be?nvloed.U i t v o e r i n g s w i j z eVanwege het frequente treinver-keer is ervoor gekozen het dekvanuit ??n van de landhoofden opzijn plaats te schuiven. Figuur 5toont de procedure: het brugdekis opgedeeld in zeven moten meteen lengte vari?rend van 16,50 mtot 20,75 m, zodanig dat een stort-voeg tussen twee moten in defini-tieve toestand nooit boven eenpijler of in het midden van deoverspanning komt te liggen.Elke moot wordt op een vorm-vaste stalen bekisting gestort endoor voorspankabels aan de vo-rige moten verankerd. Na beton-neren zakt de bekisting 50 mm ensteunt de moot slechts op tweestalen profielen. Deze profielen,hun fundering en de bekistingvormen de veldfabriek, het `lan-ceerplatform' van het dek.Een voorspankabel, passief ver-ankerd aan de landhoofdmuur,loopt onder de te schuiven mootmet oplegging LDH2snijding cirkelboogmet oplegging LDH1snijding cirkelboog0,076657815 radialen.kantelhoekkantelas deksnijpunt max.verkanting met as dekverkantingdekaslijnhoogstepuntP7P6P5P4P3P2P1centerpunt dek0,042707727 m/m0,045150152 m/m0,076585133m/mdek+max.dwars-=aslijn opleggingen LDH1aslijn oplegging LDH2MCBAR=66,170m53,87416597109,97871217126,68638mR=66,000m128,386mNew Jerseymax. 7.658%max. 6,000%4,500%R= 66,169mR= 66,170mR= 66,000m tijdelijke opstaande ribdwarse voorspanning22043393000300020020040007503003700600 132074001250147407501250120037003001300 13003 | Inplanting en ligging inde ruimte van hetbrugdek4 | Dwarsdoornede vanhet dekC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 2003 446door en is in een hydraulischevijzel geklemd die aan deze mootisbevestigd(foto6).Dekabeltrekthet brugdek telkens in de ge-wenstepositie,intotaalzijnerduszeven schuiffasen. Aan de eerstemoot is een 10 m lange stalensnavel gemonteerd om de span-ningen in het brugdek tijdens hetschuiven laag te houden. Foto 7toont de snavel, die de pijler naastde sporen bereikt.Uit de berekeningen is geblekendat het brugdek te slank is om zelfalle belastingen tijdens het schui-ven te kunnen opnemen. Daaromis het voorzien van een tijdelijkeopstaande rib van 1250 x 700mm2. Deze verhoogt de stijfheidaanzienlijk en vermindert de be-nodigde voorspanning bij hetschuiven. In de eerste moot iszelfseendubbeleribaangebracht,om de krachten van de snavel inhet dek in te leiden en dit zwaarbelaste gedeelte extra te verstij-ven. Bovendien is een tussen-steunpunt voorzien tussen hetlandhoofd en de eerste pijler, omde spanningen en vervormingendie op die plaats het grootst zijn,te beperken.V e r l o o p v a n h e t w e r kElke schuiffase heeft twee wekenin beslag genomen: vijf dagen omde brugdekbekisting te reinigenen te positioneren, en om dewapening,voorspankanalen,span-koppen en splijtwapening teplaatsen. E?n dag om de moot tebetonneren. E?n dag om wape-ning, voorspankanalen en bekis-ting van de opstaande rib te plaat-sen. E?n dag om de rib te beton-neren. E?n dag om de voorspan-kabels in brugdek en rib die nodigzijn in de betreffende schuiffaseaan te spannen (na controle vande druksterkte van het beton), entenslotte ??n dag om het brugdekte schuiven. Globaal is ??n fase intien werkdagen uitgevoerd, waar-bij de weekends zoveel mogelijkzijn gebruikt als verhardingstijdvoor het beton.Na zeven schuiffasen is de gehelebovenconstructie afgevijzeld naarhet 150 mm lager gelegen vlak.Dit is gebeurd vanuit een centraleunit die de achttien vijzels indivi-dueel aanstuurde; op die manierkon een snel vari?rende drukogenblikkelijk worden vastge-steld en kon onmiddellijk wordeningegrepen.Tijdens de operatie zijn bijnacontinu bijsturingen nodig geble-ken. Zodra het brugdek in defini-tieve positie lag, is de continu?-teitsvoorspanningaangebrachtenvoor 50% gespannen. Nadat de5 | Schuiven in fasen vanuithet landhoofd6 | De hydraulische vijzelmet spankabel achteraan de laatst gebeton-neerde moot7 | De snavel bereikt desporen in dienstC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 2003 4 47opstaande rib was afgebroken,zijn de kabels afgespannen.Ten slotte zijn de opleggingen ge-plaatst, de vijzels verwijderd en isde brug afgewerkt.U i t v o e r i n g s m i d d e l e nDe belangrijkste uitdaging bijdeze schuifoperatie was de com-binatie van de kleine kromtestraalen de grote dwarsverkanting vanhetdek.Erisvoorgekozenhetdekte schuiven in een geheld vlak,evenwijdig met de definitievepositie van het brugdek. Het ge-held en in een bocht schuiven ver-eiste bijkomende maatregelen envoorzieningen.Het brugdek moest op elk mo-ment perfect gestuurd en gecon-troleerdworden;dekleinsteafwij-king van de baan was moeilijk tecorrigeren. Daarom werd de con-structie permanent driedimen-sionaal ingemeten en beschikteelke pijler en elk landhoofd overzijgeleidingen (fig. 8). Er warenmeer zijgeleidingen aan de bin-nenbochtdanaandebuitenbocht:het brugdek heeft immers deneiging onder invloed van dezwaartekracht naar binnen teglijden. Deze kracht was aanmer-kelijk groter dan de wrijving bijhet schuiven, die naar de buiten-kant van de bocht was gericht.De zijgeleidingen waren stalenstoelen die door middel van vij-zels aan de onderkant van het dekaangrepen. Via een stalen frameen tripodes werden de krachtenovergebracht op de pijler en defundering. Alle glijzadels warenop vijzels geplaatst, wat ook daarvoortdurende controle en bijstu-ring mogelijk maakte (foto 9).De kabel die het dek voorttrok,moest zo goed mogelijk de krom-ming van de brug volgen: op diemanier bleef het dek het best inde vooropgestelde baan, omdat derichting van de trekkracht beterovereenstemde met de richtingvan de beweging. De kabel werdhiervoor onder de bekisting doordrie deviatoren geleid, die in hetbetonnen gedeelte van de veldfa-briek waren verankerd.V e i l i g h e i d s m a a t r e g e l e nHet dek is over de in dienst zijndespoorlijn geschoven, waartoe uit-gebreide veiligheidsmaatregelenzijn genomen. In de berekenin-gen zijn diverse accidentele belas-tingsgevallen onderzocht, zoalshet wegvallen van ??n of meer zij-geleidingen. Bij de voorspankabeldie de bovenbouw voorttrok waseen reservekabel aangebracht.Tussen twee schuiffasen verhin-derde een blokkeringssysteemelke beweging van het reeds ge-schoven gedeelte. Vervormingenvan de pijlers zijn tijdens hetschuiven constant opgemeten; opdeze wijze zijn horizontale krach-ten die groter waren dan voorzien(door het blokkeren van bijvoor-beeld de glijplaatjes), onmiddel-lijkgedetecteerdenkondeschuif-operatie automatisch wordenstilgelegd. De stalen snavel enstalen hulpconstructies in de na-bijheid van de sporen waren ge-aard.Verder is het voor dergelijke ope-raties belangrijk dat alle betrok-kenen voldoende ingelicht engetraind zijn, over scenario's be-schikken en zich bewust zijn vande risico's van het werken bovenen naast een spoorlijn in dienst.T e n s l o t t eDe brug van de Mechelsesteen-weg te Kortenberg is met haarkleine kromtestraal en slankedoorsnede een van de meestopvallende kunstwerken van deaanpassing van de lijn Brussel ?Leuven voor het hsl-project. Hetbrugdek is ter plaatse gebeton-neerd, voorgespannen en in ze-ven fasen geschoven vanuit eenveldfabriek aan ??n van de land-hoofden. Deze techniek heeft er-voor gezorgd dat de hinder voorde omgeving minimaal was en debouwperiode beperkt bleef. Deschuifmethode is dus een heelaantrekkelijk alternatief voor hetbouwen van wegbruggen over hetspoor, met minimale hinder voorhet treinverkeer. Wel vereist dezewerkwijze een uitgebreide studieen voorbereiding en de bouw vandiverse hulpconstructies. Het re-sultaatisechtereenelegantbouw-werk, dat voldoet aan de voor-waarden, opgelegd door de om-geving. sProjectgegevensopdrachtgever:NMBSontwerp:TUC RAILaannemer:Van Laere ? Bouygues Belgiumvijzeltechnieken:schuiven: DSIafvijzelen: Freyssinet Belgium8 | Zijgeleidingen leiden hetdek in goede banen9 | Glijzadel op vijzelsvijzelsaangrijppunt zijgeleidingstoelstalen beweegbare rond pijlerstalen frametripodeglijzadels750
Reacties