O

prócz kosztów budowy nowych obiektów mosto-
wych coraz większych nakładów wymaga utrzy-

manie i naprawa istniejących obiektów. W większości
krajów odnotowywany jest wzrost nakładów na utrzy-
manie istniejących obiektów infrastruktury drogowej [7],
a w wielu krajach zaistniała także konieczność remontów
i napraw obiektów mostowych (lub ich elementów)
zaledwie po kilku latach eksploatacji. W wielu wytycznych
i zaleceniach projektowych coraz częściej podkreśla się
fakt, że rozwiązania przyjmowane na etapie projektowa-
nia mają duży wpływ na przyszłą eksploatację obiektów
mostowych i ich koszt utrzymania [3]. Zwraca się także
uwagę, że całkowity koszt obiektu nie ogranicza się tylko
do kosztów opracowania projektu i budowy, ale obejmuje
również koszty eksploatacji, a nawet koszty objazdów
dla wykonania remontów lub napraw. W Wielkiej Brytanii
zalecenia zarządzającego głównymi drogami (Highway
Agency) od roku 1995 wymagają stosowania konstruk-
cji zintegrowanych mostów we wszystkich obiektach
drogowych o długości do 60 m [3] w celu zwiększenia ich
trwałości. W Stanach Zjednoczonych, które jako pierwsze
wprowadziły współczesne konstrukcje zintegrowane, spo-
tyka się zintegrowane obiekty o długości nawet do 300 m.
W artykule (na podstawie literatury przedmiotu) przedsta-
wiono wymagania i zalecenia projektowe stawiane współ-
czesnym konstrukcjom obiektów mostowych w zakresie
zwiększenia ich trwałości. Omówiono ogólne zalecenia
projektowe dla obiektów mostowych, wymagane do sto-
sowania w innych krajach. Współczesne rozwiązania
zintegrowanych obiektów mostowych ulegają zmianom
i modyfi kacjom na podstawie badań zakrojonych na coraz
większą skalę i uzyskanych doświadczenień z zachowania
się obiektów już zbudowanych. Zaprezentowano również
rozwiązania konstrukcyjne uciągleń stref przyczółkowych
mostów stosowane w Polsce i w innych krajach, ponie-
waż nieszczelności szczelin dylatacyjnych w tych strefach
stanowią jeden z poważniejszych problemów eksploata-
cyjnych.

Cel zwiększenia

trwałości mostów

Większość jednoprzęsłowych obiektów mostowych
jest projektowana o przęsłach swobodnie podpartych.
W obiektach wieloprzęsłowych zasadą jest stosowanie
przęseł ciągłych nad fi larami lub ich uciąglenia w wy-
padku przęseł wykonywanych z belek prefabrykowa-
nych. Wykorzystanie typowych belek prefabrykowanych
umożliwia szybką budowę takich obiektów. Poprzez
zastosowanie swobodnego podparcia ustrojów na przy-
czółkach unikano problemu uciąglenia belek w tych
strefach. Przęsła wolno podparte nie wymagają przy tym
analizy wpływu pełzania betonu. Przyjęcie schematu
wolno podpartego umożliwia także, na etapie projekto-
wym, łatwe rozwiązanie problemu odkształceń ter-
micznych przęsła i wpływu oddziaływania odkształceń
podłużnych na przyczółki.

Występujące problemy z eksploatacją przęseł wolno
podpartych, a w szczególności nieszczelności szczelin
dylatacyjnych i uszkadzanie elementów konstrukcyjnych
stref podporowych w wyniku przecieków, doprowadziło
do wprowadzenia uciąglania przęseł nie tylko nad fi lara-
mi, ale także z przyczółkami. Umożliwiło to konstrukcyjne
zamknięcie wszystkich szczelin dylatacyjnych i, co po-
twierdziło się w trakcie eksploatacji, uzyskanie bardziej
trwałych konstrukcji.
Na trwałość obiektów mostowych ma wpływ wiele
czynników. Minimalne wymagane parametry zastosowa-
nych materiałów, wielkości otulin, grubości elementów
dla uzyskania wymaganej ich trwałości są określone
wymaganiami normowymi i przepisami technicznymi.
O trwałości mostów betonowych decyduje jakość zasto-
sowanego betonu konstrukcyjnego i przyjęte rozwiązania
szczegółów konstrukcyjnych. W wypadku szczegółów
konstrukcyjnych zwiększenie trwałości mostów powin-
no uwzględniać na etapie projektowania zapewnienie
szczelności połączenia pomiędzy przęsłem i przyczółkiem
oraz zapewnienie przejazdu po gładkiej, cichej i trwałej
nawierzchni na obiekcie i dojazdach. Stosowanie urzą-
dzeń dylatacyjnych i łożysk wymaga ich prawidłowej eks-
ploatacji i utrzymania. Przecieki przez dylatacje występują
dość często i stanowią trudny do rozwiązania problem.
W wypadku zastosowania konstrukcji zintegrowanych
mostów można uniknąć większości takich problemów
eksploatacyjnych.
Obiekty mostowe to przeważnie obiekty o konstrukcji
powtarzalnej dostosowanej do warunków miejscowych.
Przy podobnych parametrach obiektów koszt ich projektu
i budowy jest zbliżony. Przeprowadzone w wielu krajach
badania i obserwacje wykazały, że w eksploatacji obiek-
tów mostowych elementem krytycznym, mającym wpływ
na koszty utrzymania, jest trwałość stref dylatacyjnych
[4]. Dla wielu typów obiektów stwierdzono konieczność
kilkakrotnej wymiany urządzeń dylatacyjnych w okresie
ich eksploatacji. Problem ten dotyczy szczególnie małych
obiektów mostowych, gdy występuje konieczność na-
praw dylatacji położonych blisko siebie. Jako rozwiązanie
tego powtarzającego się problemu przyjęto zastosowanie
konstrukcji zintegrowanych o pełnym lub częściowym
uciągleniu.
Przykłady klasycznych rozwiązań konstrukcji zintegro-
wanych w obiektach mostowych z zastosowaniem
prefabrykowanych belek przedstawiono na rysun-
kach 1 i 2. W przedstawionej na rysunku 1 ramowej
konstrukcji mostu występują całkowite przemiesz-
czenia termiczne o wielkości poniżej 20 mm, czyli
po 10 mm na każdy przyczółek. W zintegrowanej konstruk-
cji mostu z prefabrykowanych belek sprężonych i mo-
nolitycznej płycie pomostu (rys. 2) dylatacje bitumiczne
przewidziano na końcach płyt przejściowych w konstrukcji
nawierzchni drogowej. Przy całkowitej długości mostu
wynoszącej 70 m całkowite przemieszczenia termiczne wy-
noszą około 40 mm, czyli po 20 mm na każdy przyczółek.

Konstrukcje
zintegrowane

jako element zwiększenia trwałości

obiektów mostowych

dr inż. Janusz Hołowaty

Zachodniopomorski
Uniwersytet Technologiczny
w Szczecinie

Trwałość wielu
obiektów mo-
stowych ulega
zmniejszeniu
w wyniku zasto-
sowanych roz-
wiązań projekto-
wych. W artykule
przedstawiono
zagadnienie
zwiększania
trwałości mo-
stów, które
można osiągnąć
na etapie projek-
towania poprzez
stosowanie kon-
strukcji zintegro-
wanych.

62

Rodzaje połączeń

przęsła i przyczółka

Połączenie przęsła z przyczółkami powoduje, że należy
w ich projektowaniu uwzględnić odkształcenia termicz-
ne i oddziaływanie z otaczającym gruntem. Fundamenty
powinny być dostatecznie podatne, aby umożliwiały
termiczne odkształcenia przęsła. W konstrukcji przęseł
małych mostów stosuje się różne rozwiązania połączenia
przęseł lub uciągleń z przyczółkami. Na rysunku 3 przed-
stawiono [12] różne rodzaje tzw. przyczółków zintegro-
wanych, np. przyczółki palowe, z końcowymi przepo-
nami, ramowe itp. Stosuje się także przyczółki z gruntu
zbrojonego.
Podstawową różnicą, w stosunku do tradycyjnych przy-
czółków, jest wykorzystanie oparcia końcowej części przę-
sła lub przepony na podatnym gruncie za przyczółkiem
i ich wzajemnej współpracy. W zależności od przyjętego
typu zintegrowanego przyczółka termiczne przemiesz-
czenia podłużne konstrukcji i parcie gruntu są przej-
mowane przez podatność pali fundamentowych lub
podpory ramowej, przesuw po gruncie lub na łożyskach
oraz niewielkie przemieszczenia zasypki za przyczółkiem.
W wypadku mostów o małych rozpiętościach przęseł
szczególnie korzystne są przyczółki ramowe i palowe,
gdyż poziome przemieszczenia są bardzo małe i nie wy-
wołują dużego parcia gruntu.
Zastosowanie przyczółków zintegrowanych umożli-
wia przeniesienie tradycyjnych szczelin dylatacyjnych

− w celu kompensacji przemieszczeń w nawierzchni
drogowej − poza konstrukcję przęsła. Takie odsunięcie
przekrycia dylatacyjnego sprawia, że podczas przyszłej
eksploatacji mostu wystąpi mniej uszkodzeń w konstrukcji
i elementach wyposażenia.

Uwzględnianie ciągłości

w projektowaniu

Bez względu na to, czy mały most posiada przęsła
swobodnie podparte, ciągłe czy uciąglone nad przy-
czółkami, wymagany w projektowaniu zakres obciążeń
stałych i zmiennych pozostaje taki sam. Różnice wystę-
pują w analizie wpływów temperatury i pełzania betonu.
Trudności w analizie przęseł uciąglonych z belek sprężo-
nych spowodowane są brakiem ciągłości sprężenia nad
podporami. Pełzanie betonu powoduje, że pod wpływem
siły sprężającej belki prefabrykowane wyginają się ku gó-
rze i mogą powstawać zarysowania w strefach oparcia
belek na podporach. W projektowaniu uciąglenia należy
uwzględnić taką możliwość.
Na rysunku 4 [4] przedstawiono porównanie momentów
zginających, występujących w przęśle z belek sprężo-
nych o ustroju swobodnie podpartym (a) i uciąglonym
nad podporami (b). W wypadku ustrojów uciąglonych
obciążenie ruchome powoduje powstawanie momentów
nad podporami, jednak pełzanie betonu wywołuje mo-
menty wzbudzone (rys. 4b). Końcowy wykres momentów
zginających dla ustroju uciąglonego niewiele się różni
od wykresu jak dla ustroju swobodnie podpartego. Róż-

m o s t y

p r o j e k t o w a n i e

63

nice w obliczaniu wpływu skurczu betonu w obu typach
konstrukcji są niewielkie i nie mają wielkiego wpływu
na przyczółki ramowe.
Odkształcenia termiczne przęsła spowodują, że ściany
przyczółków lub końcowe przepony będą się prze-
mieszczać. Przemieszczenia te będą ograniczone przez
oddziaływanie (parcie) zasypki gruntowej za ścianami
przyczółków lub przepon końcowych. W wypadku
małych (niskich) przyczółków ich przesuw będzie ograni-
czany przez tarcie pomiędzy fundamentem a gruntem
podłoża. Termiczne przemieszczenia (pod wpływem
zmian temperatury) pomiędzy przyczółkami i konstruk-
cją nawierzchni na dojazdach najwygodniej jest przejąć,
stosując przyczółki ramowe. Na rysunku 5 porównano
przemieszczenia termiczne występujące w przęśle swo-
bodnie podpartym i ramowym. Przy tej samej długości
przęsła w ustrojach uciąglonych na końcach obiektu
wystąpią przemieszczenia ponad dwa razy mniejsze niż
w ustroju swobodnie podpartym.
Gdy ustrój nośny jest uciąglony z przyczółkiem, w spo-
sób sztywny lub częściowy, poziome przemieszczenia
przęsła są przejmowane przez podatność podpór. Płyty
przejściowe często są połączone zbrojeniem z pod-
porami lub przęsłem i przemieszczają się z ustrojem.
W małych mostach takie przemieszczenia można łatwo
przenieść uciągleniem nawierzchni lub bitumicznymi
przykryciami dylatacyjnymi umieszczonymi w konstruk-
cji nawierzchni drogowej za tylną ścianą przyczółka
lub na końcu płyty przejściowej. Uzyskanie podatności
podpory wymaga stosowania rozwiązań przyczółków
jako palowych lub ramowych (rys. 3). Stateczność
położenia w mostach zintegrowanych uzyskuje się
dzięki parciu zasypki na ściany podpór lub przepony
końcowe. Uzyskanie prawidłowej współpracy zasypki
przyczółkowej wymaga większej staranności w roz-
wiązaniu szczegółów jej wykonania i prawidłowego
odwodnienia.

Przykłady

węzłów przyczółkowych

mostów zintegrowanych

W przyczółkach uciąglonych z ustrojem nośnym najtrud-
niejsze jest rozwiązanie połączenia obu tych elementów.
W przyczółkach ramowych, które są niezwykle korzystną
formą konstrukcyjną dla małych mostów, powstają bardzo
duże momenty zginające w narożnikach. Przy stosowaniu
belek stalowych lub − częściej − belek prefabrykowanych
z betonu sprężonego rozwiązania konstrukcyjne powin-
ny być jak najprostsze, by uniknąć dużego zagęszczenia
prętów zbrojeniowych. Korzystniejsze jest stosowanie
prefabrykowanych belek sprężonych, gdyż wykazują one
mniejsze odkształcenia termiczne niż belki stalowe, a od-
kształcenia wywołane skurczem i pełzaniem są mniejsze
niż w ustrojach betonowanych na miejscu. Wymagane
jest zaprojektowanie odpowiedniego ukształtowania stref
podporowych belek prefabrykowanych w celu uzyskania
ich prawidłowego połączenia w ustroju ramowym.
Wzrost zainteresowania i zastosowania konstrukcji
uciąglonych spowodował, że stały się one przedmio-
tem konferencji [4, 9], opracowań naukowych [8] oraz
zaleceń i wytycznych projektowych [1, 3 i 12]. W wielu
podręcznikach i publikacjach można znaleźć przykłady
stosowanych rozwiązań [5-14]. Klasyfi kacja połączeń
ustrojów uciąglonych jest różna w różnych krajach, tak
jak i rodzaje stosowanych rozwiązań. Przykład zaleca-
nych rozwiązań uciąglenia w ustrojach ramowych ma-
łych mostów wykonywanych z belek prefabrykowanych
przedstawiono na rysunku 6. Charakteryzują się one
wprowadzeniem tylnej ścianki w przyczółku, monoli-
tycznie połączonej z nadbetonem belek prefabrykowa-
nych. Takie rozwiązanie umożliwia zarówno prawidłowe
rozmieszczenie zbrojenia, jak i uzyskanie jego ciągłości.
Wysokość ścianki jest związana z długością zakładów
prętów zbrojeniowych, a grubość może być zwiększona

Rys. 1. Jednoprzęsłowy most zintegrowany
ze sprężonych belek prefabrykowanych

Rys. 2. Czteroprzęsłowy most zintegrowany
ze sprężonych belek prefabrykowanych

Rys. 3. Typy przyczółków zintegrowanych
dla przęseł betonowych

Rys. 4. Momenty zginające w ustroju z be-
lek sprężonych:
a) swobodnie podpartym; b) uciąglonym

Rys. 5. Wydłużenia termiczne ustroju no-
śnego przęsła:
a) swobodnie podpartego; b) ramowego

Rys. 6. Zalecane rozwiązania uciąglenia
w przyczółkach ramowych

Rys. 7. Rozwiązania uciąglenia stosowa-
ne w Polsce:
a) pozorne; b) pełne

Rys. 8. Katalogowe rozwiązanie oparcia
przęsła o długości L ≤ 15 m w Niemczech

1.

3.

5a.

4.

5b.

2.

a)

b)

64

(rys. 6b) w celu uniknięcia zagęszczenia zakładów prę-
tów i ich prawidłowej otuliny.
W Polsce także stosuje się uciąglenie ustrojów nośnych
małych mostów; opublikowano podręcznik znacznie
ułatwiający rozwiązywanie nietypowych problemów
spotykanych w mostach zintegrowanych [5]. W pierwszych
rozwiązaniach stosowanych w naszym kraju ze względu
na prostsze wykonanie i pewność rozwiązania przeważało
jednak stosowanie ustrojów wolno podpartych z ewen-
tualnymi „pozornymi” uciągleniami. Brak uwzględniania
w uciągleniach możliwości oddziaływania zasypki przy-
czółkowej i przekazywanie na nawierzchnię zbyt dużych
przemieszczeń termicznych przęsła lub nieprawidłowe
odwodnienie sprawiały, że wiele ze stosowanych rozwiązań
się nie sprawdziło. Na rysunku 7 przedstawiono stosowa-
ne dawniej uciąglenie pozorne (rys. 7a) i wprowadzone
w ostatnich latach uciąglenie dla przyczółków ramowych
(rys. 7b), stosowane m.in. w obiektach autostradowych.
Na rysunku 8 przedstawiono także typowe rozwiązanie
oparcia przęsła o rozpiętości do 15 m na przyczółku według
zaleceń niemieckiego katalogu detali mostowych [11].
W tym rozwiązaniu zastosowano dylatację w nawierzchni
drogowej w postaci szczeliny dylatacyjnej wypełnionej
masą biumiczną, a pomiędzy przęsłem a skrzydłami
przyczółków stosuje się szczeliny dylatacyjne o szerokości
20 mm zabezpieczone wkładkami neoprenowymi.

Zakończenie

Uwzględnienie zwiększenia trwałości obiektów mosto-
wych na etapie ich projektowania nie jest pojęciem zbyt
zrozumiałym, zwłaszcza w wypadku obiektów małych.
Także korzyści płynące z uwzględnienia w projektowaniu
zwiększonej trwałości konstrukcji nie są bezpośrednio
widoczne na etapie projektowania lub budowy obiek-
tów. Doświadczenia eksploatacyjne dowiodły jednak,
że obiekty uciąglone są trwalsze i tańsze w eksploata-
cji. Stosowanie ciągłych przęseł nad fi larami jest już

Piśmiennictwo
1. BA

42/96.

The Design of In-

tegral Bridges. Design Ma-
nual for Roads and Bridges.
HMSO, London, November
1996.

2. BD 36/92. Evaluation

of Maintenance Costs
in Comparing Alternative
Designs for Highway Struc-
tures. Design Manual for
Roads and Bridges. HMSO,
London, August 1992.

3. BD 57/95. Design for Du-

rability. Design Manual for
Roads and Bridges. HMSO,
London, August 1995.

4. Continuous and Integral

Bridges. Proceedings of the
Henderson Colloquium To-
wards Joint-Free Bri dges.
Edited by B.P. Pritchard.
E & FN Spon, London
1994.

5. Furtak K., Wrana B.: Mosty

zintegrowane. WKŁ, War-
szawa 2005.

6. Hambly E.C., Nichol son

B.A.: Prestressed Beam In-
tegral Bridges. The Struc-
tural Engineer. Volume 68,
No.23, December 1990;
s.474-481.

7. Hołowaty J.: O możliwo-

ści zwiększenia trwałości
małych mostów na etapie
projektowania. V Konferen-
cja Naukowo-Techniczna
„Problemy projektowania,
budowy oraz utrzymania
mostów małych i średnich
rozpiętości”, DWE.

8. England G.L., Tsang N.C.M.,

Bush D.I.: Integral Bridges.
A Fundamental Approach
to Time-temperature Load-
ing Problem. Thomas Tel-
ford, London 2000.

9. Management of Highway

Structures. Edited by Parag
C. Das. Thomas Telford,
London 1999.

10. Pritchard B.: Bridge Design

for Economy and Dura-
bility. Concepts for New,
Strengthened and Replace-
ment Bridges. Thomas Tel-
ford, London 1992.

11. Richtzeichnungen für Inge-

nieurbauten. RiZ-ING. Ver-
kehrsblatt – Verlag 2004.

12. The State of the Art of Pre-

cast/Prestressed Integral
Bridges. PCI, Chicago 2001.

13. Xanthakos P.P.: Theory and

Design of Bridges. John Wi-
ley & Sons, New York –
– Chichester – Brisbane –
– Toronto – Singapore
1994.

14. Xanthakos P.P.: Bridge Sub-

structure and Foundation
Design. Prentice Hall PTR.
New Jersey 1995.

regułą nawet w obiektach kolejowych. Konstruowanie
obiektów o przęsłach uciąglonych z przyczółkami jest
proste przy małych obiektach, przy większych długo-
ściach obiektów należy jednak starannie rozwiązywać
połączenie obiektu z płytami przejściowymi i nasypami
dojazdów. Stosowanie w konstrukcjach zintegrowanych
rozwiązań płyt przejściowych i przygotowania zasypek
dojazdów jak dla tradycyjnych obiektów swobodnie
podpartych z reguły nie zdaje egzaminu.
Wdrażanie w wielu krajach procedur umożliwiających oce-
nę rzeczywistych kosztów obiektów mostowych, obejmu-
jących cały okres ich eksploatacji, oraz wprowadzenie ich
stosowania do oceny rozwiązań projektowych [2] spowo-
dowało, że w wymaganiach projektowych wprowadzono
zalecenia lub, jak w wypadku Wielkiej Brytanii, obowiązek
projektowania konstrukcji zintegrowanych dla wszystkich
obiektów mostowych o długości do 60 m [3]. W Polsce obo-
wiązujące warunki techniczne dopuszczają zastosowanie
tzw. przyczółków ścianowych, uciąglonych z przęsłem, dla
obiektów o długości do 20 m.



6a.

7a.

6b.

7b.

8.

m o s t y

p r o j e k t o w a n i e

65