Лотки для мостовых конструкций ЛВМ Bridge: особенности монтажа и расчёта

Специфика водоотвода на мостовых сооружениях

Организация поверхностного водоотвода на мостовых сооружениях принципиально отличается от аналогичных задач на автомобильных дорогах и городских территориях. Мостовое полотно представляет собой многослойную конструкцию, включающую несущие железобетонные балки, выравнивающий слой, гидроизоляцию, защитный слой и асфальтобетонное покрытие. Вода, не отведённая с поверхности, проникает через дефекты покрытия к гидроизоляции, вызывает её отслоение, коррозию арматуры несущих конструкций и, как следствие, снижение несущей способности пролётного строения.

Согласно СП 35.13330.2011 «Мосты и трубы» (п. 6.22), водоотвод с проезжей части и тротуаров мостов должен обеспечивать полный отвод воды с поверхности покрытия. При этом конструкция водоотводных устройств не должна нарушать целостность гидроизоляционного ковра и обязана компенсировать температурные и динамические деформации пролётного строения. Именно для этих целей разработана специализированная серия лотков ЛВМ Bridge.

Ключевые отличия мостового водоотвода от дорожного:

• Вибрационные нагрузки. Динамическое воздействие от движущегося транспорта передаётся на лоток не только вертикально, но и горизонтально — через конструкцию мостового полотна. Лоток должен сохранять герметичность стыков при циклических нагрузках с частотой до 10 Гц.
• Температурные деформации. Пролётное строение моста испытывает линейные перемещения до 50–80 мм на 100 м длины при сезонном перепаде температур. Водоотводная система должна компенсировать эти перемещения без разрыва тракта.
• Химическая агрессия. Вода, стекающая с мостового полотна, содержит противогололёдные реагенты (хлориды натрия и кальция), ускоряющие коррозию металлических элементов. Материалы лотков должны обладать стойкостью к хлоридной коррозии.
• Ограниченная строительная высота. Толщина дорожной одежды на мосту составляет 150–200 мм, что исключает применение глубоких лотков стандартных серий.

Серия ЛВМ Bridge: конструктивные особенности

Лотки водоотводные мостовые ЛВМ Bridge — специализированная серия, разработанная с учётом требований СП 35.13330 и ГОСТ 32955–2014. Конструктивно лотки представляют собой цельнотянутые короба из нержавеющей стали AISI 304 (08Х18Н10) толщиной 1,5–2,0 мм либо из оцинкованной стали с полимерным покрытием для объектов с ограниченным бюджетом.

Геометрические параметры

Лотки ЛВМ Bridge выпускаются в трёх типоразмерах по внутренней ширине: 100, 150 и 200 мм. Высота лотка варьируется от 80 до 150 мм, что позволяет интегрировать его в дорожную одежду моста без нарушения гидроизоляционного слоя. Длина стандартной секции — 1000 мм. Соединение секций — фланцевое на нержавеющих болтах M8 с EPDM-прокладкой, обеспечивающей герметичность стыка при давлении до 0,5 атм.

Водоприёмные решётки

Решётки ЛВМ Bridge выполняются из нержавеющей стали AISI 304 с ячейкой 30×30 мм либо щелевые с шириной щели 10 мм. Класс нагрузки — D400 (расчётная нагрузка 400 кН на колесо), что соответствует требованиям к мостовым сооружениям на дорогах I–III категорий. Крепление решётки к корпусу — болтовое, с фиксацией в четырёх точках для исключения вибрационного дребезга.

Антикоррозионная защита

Для объектов в приморских зонах и на дорогах с интенсивным применением реагентов доступно исполнение из стали AISI 316L (03Х17Н14М3) с повышенным содержанием молибдена (2,5–3,0%), обеспечивающим стойкость к питтинговой коррозии в хлоридсодержащих средах. Ресурс лотка в исполнении AISI 316L в условиях средней полосы России составляет не менее 30 лет.

Интеграция с гидроизоляцией мостового полотна

Наиболее ответственный этап проектирования мостового водоотвода — сопряжение лотка с гидроизоляционным ковром. Гидроизоляция мостового полотна выполняется, как правило, из наплавляемых битумно-полимерных материалов (типа «Мостопласт», «Техноэластмост») либо из полимерных мембран на основе ПВХ или ТПО. Нарушение целостности гидроизоляции в зоне примыкания к лотку — одна из наиболее частых причин протечек и последующего разрушения бетона пролётного строения.

Технология сопряжения лотка ЛВМ Bridge с гидроизоляцией включает следующие обязательные элементы:

1. Усиление гидроизоляции в зоне лотка. На участке шириной 500 мм в каждую сторону от оси лотка укладывается дополнительный слой гидроизоляционного материала. Края дополнительного слоя заводятся на борта лотка на высоту не менее 50 мм.
2. Прижимная планка. По периметру лотка устанавливается прижимная планка из нержавеющей стали толщиной 2 мм, фиксирующая края гидроизоляции к корпусу лотка через EPDM-уплотнитель. Крепление планки — самонарезающими винтами из нержавеющей стали с шагом 150 мм.
3. Герметизация примыкания. Стык между прижимной планкой и корпусом лотка герметизируется полиуретановым герметиком с адгезией к металлу не менее 2,0 МПа и относительным удлинением не менее 400%.
4. Устройство уклона. В зоне лотка гидроизоляции придаётся поперечный уклон не менее 20 промилле в сторону водоприёмного отверстия для исключения застоя воды на поверхности гидроизоляционного ковра.

Учёт деформационных швов и температурных перемещений

Пролётные строения мостов подвержены значительным линейным перемещениям, вызванным сезонными и суточными колебаниями температуры. Для сталежелезобетонного пролётного строения длиной 100 м расчётное температурное перемещение составляет ±40 мм (при расчётном перепаде температур от −40 °C до +40 °C). Водоотводный лоток, жёстко закреплённый на пролётном строении, должен компенсировать эти перемещения без потери герметичности.

В серии ЛВМ Bridge предусмотрены следующие решения для компенсации деформаций:

• Компенсационные муфты. На стыках секций, расположенных в зоне деформационных швов моста, устанавливаются компенсационные муфты из EPDM-резины, допускающие осевое перемещение до ±25 мм и угловое — до 3°. Муфта фиксируется на фланцах смежных секций хомутами из нержавеющей стали.
• Скользящие опоры. Крепление лотка к пролётному строению выполняется через скользящие опоры, допускающие продольное перемещение лотка относительно конструкции моста. Опоры состоят из неподвижного кронштейна (закреплён на бетоне) и подвижного башмака (закреплён на лотке) с фторопластовой прокладкой, снижающей коэффициент трения до 0,05.
• Разрыв трассы на деформационном шве. В створе деформационного шва моста водоотводный тракт разрывается: вода из лотка левого пролётного строения сбрасывается в водоприёмную воронку, из которой по гибкому рукаву отводится в лоток правого пролётного строения либо непосредственно в ливневую канализацию.

Расчёт нагрузок на водоотводные лотки мостов

Расчёт несущей способности лотков мостового водоотвода выполняется в соответствии с СП 35.13330.2011, раздел 6, и ГОСТ 32955–2014. Основные расчётные нагрузки включают вертикальное давление от колеса транспортного средства, горизонтальное давление от торможения и температурные воздействия.

Вертикальная нагрузка от колеса расчётного автомобиля АК (класс К=14) составляет 70 кН на ось, или 35 кН на колесо. С учётом динамического коэффициента (1+μ) = 1,3 для мостовых сооружений (по п. 6.22 СП 35.13330) расчётная вертикальная нагрузка на решётку лотка:

где γ_f = 1,5 — коэффициент надёжности по нагрузке для временных подвижных нагрузок.

Площадь контакта колеса с покрытием принимается в соответствии с СП 35.13330: для колеса расчётного автомобиля — прямоугольник 200×600 мм. При распределении давления через слои дорожной одежды под углом 45° расчётная площадь на уровне решётки лотка увеличивается. Для дорожной одежды толщиной 150 мм:

Расчётное давление на решётку:

Полученное значение сравнивается с несущей способностью решётки по паспорту. Для решёток ЛВМ Bridge класса D400 паспортная несущая способность составляет 400 кН на испытательную площадку 200×500 мм, что соответствует давлению 4000 кПа — запас прочности более чем 25-кратный.

Горизонтальная нагрузка от торможения принимается равной 50% от вертикальной нагрузки с плечом приложения 1,5 м над проезжей частью. Она создаёт опрокидывающий момент, который должен восприниматься анкерным креплением лотка к пролётному строению.

Сравнительная таблица типоразмеров ЛВМ Bridge

* Пропускная способность указана для уклона 0,01 и заполнения 80%.

Технология монтажа на мостовых конструкциях

Монтаж лотков ЛВМ Bridge выполняется после устройства выравнивающего слоя и гидроизоляции мостового полотна, но до укладки асфальтобетонного покрытия. Последовательность операций:

1. Разметка трассы. Положение лотка размечается по проекту с привязкой к деформационным швам и водоотводным трубкам. Отклонение от проектной оси — не более ±5 мм на 10 м длины.
2. Установка опорных кронштейнов. Кронштейны крепятся к бетону пролётного строения анкер-шпильками М10 из нержавеющей стали. Глубина заделки анкера — не менее 60 мм. Шаг кронштейнов — 500 мм. Отверстия под анкеры бурятся алмазным инструментом во избежание образования трещин в бетоне.
3. Монтаж секций лотка. Секции устанавливаются на кронштейны, выверяются по высоте (допуск ±2 мм) и уклону (допуск ±0,001). Фланцевые соединения стягиваются болтами М8 с моментом затяжки 15 Н·м. Между фланцами устанавливается EPDM-прокладка толщиной 3 мм.
4. Устройство примыкания гидроизоляции. Края гидроизоляционного ковра заводятся на борта лотка, фиксируются прижимными планками и герметизируются. До завершения герметизации попадание воды в зону примыкания не допускается.
5. Установка решёток. Решётки крепятся болтами М8 с фиксацией в четырёх точках. Момент затяжки — 20 Н·м. После затяжки проверяется отсутствие люфта решётки относительно корпуса.
6. Укладка асфальтобетона. Асфальтобетонное покрытие укладывается после монтажа лотков. Верх решётки должен быть на 3–5 мм ниже поверхности покрытия. Примыкание асфальтобетона к лотку уплотняется виброплитой.

Применение лотков ЛВМ Bridge позволяет создать надёжную водоотводную систему, интегрированную в конструкцию мостового полотна и обеспечивающую защиту несущих конструкций от воздействия воды и противогололёдных реагентов на протяжении всего нормативного срока службы моста (50–100 лет в зависимости от категории).