ЛОТОК ДЛЯ СБОРА И УДАЛЕНИЯ ВЛАГИ С ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ МОСТОВ И ЭСТАКАД

Техническое решение относится к области конструкции систем водоотвода, используемых для сбора и отвода воды с проезжей части мостовых сооружений, эстакад, и т.п. инженерных сооружений, а именно - к металлическим водоотводным лоткам, закрываемыми водопропускными решетками и обеспечивающими отвод потока воды и задержание посторонних предметов.
Из известных наиболее близким по конструкции является лоток для сбора и удаления влаги с проезжей части инженерных сооружений, содержащий металлическую конструкцию, включающую основание и присоединенные к нему два Z-образных профиля, вместе образующих U-образный лоток со ступенчато изогнутыми боковыми стенками, закрываемый чугунной решеткой, где верхняя часть боковой стенки упомянутого лотка, образованная вертикальной внешней плоскостью Z-образного профиля и основание соединены перфорированной металлической полосой, с образованием бокового канала О-образного сечения, U-образный лоток в основании имеет сливной патрубок, а О-образные боковые каналы выполнены с дренажными трубками, соединенными с упомянутым сливным патрубком, при этом, он имеет, по меньшей мере, одну промежуточную опорную стенку, установленную вдоль основания внутри Г-образного лотка с, по меньшей мере, одним аркообразным проемом со стороны нижнего края, горизонтальные верхние плоскости двух противоположных Z-образных профилей соединены между собой поперечными металлическими планками, также прикрепленными к промежуточной опорной стенке и имеющими отверстия для болтового крепления указанной чугунной решетки (патент RU 147751, 20.11.2014).
Известное устройство не обеспечивает в должной мере отвод загрязненных (с содержанием посторонних предметов) вод, удаляемых с проезжей части, чему препятствует накопление таких предметов в зоне расположения водопропускных решеток. При этом, возможно значительное снижение сцепления автомобильного колеса с поверхностью лотка, на котором присутствует такие посторонние предметы, что может привести к произвольному изменению направления движения транспортного средства. Из-за затруднения стока через водопропускную решетку на профиле лотка возможно также аквапланирование транспортного средства т.е. снижение сцепления колес транспортного средства.
Задачей настоящего технического решения является создание лотка для сбора и удаления влаги с проезжей части мостов, эстакад и других инженерных сооружений, обеспечивающего гарантированный отвод вод при значительных ее количествах, исключение снижения сцепления (стабилизация коэффициента трения) колес транспортного средства с поверхностью лотка за счет увеличения его пропускной способности и предотвращения забивания посторонними предметами отверстий водопропускных решеток.
Технический результат заключается в повышении надежности работы за счет обеспечения заданного сцепления (стабилизации коэффициента трения) автомобильных колес с поверхностью лотка, в частности в период отвода с проезжей части интенсивных потоков воды, преимущественно содержащих посторонние предметы, а также за счет повышения пропускной способности лотка, как в верхнем, так и в нижнем его уровнях.
Для достижения указанного технического результата в лотке для сбора и удаления воды с проезжей части мостов и эстакад, содержащем основание, образующее нижний уровень лотка, разделенный на каналы продольной стенкой, и верхний уровень лотка с водопропускными в нижний уровень решетками, - упомянутый верхний уровень выполнен по форме продольно вогнутого листа, опирающегося на продольную стенку, и образует лоток верхнего уровня, окна боковых стенок которого перекрыты водопропускными решетками по форме пластин, установленными в поперечном сечении лотка по обеим сторонам от продольной стенки с образованием их, не имеющими водопропускных отверстий нижними частями, продольного желоба для транспортирования потоком воды не прошедших через отверстия решеток посторонних предметов. При этом, продольная стенка может иметь проемы по ее длине, выполненные в виде окон или в виде разрыва стенки, сообщающие между собой каналы лотка нижнего уровня для выравнивания интенсивности потока воды, прошедшей через водопропускные решетки. А образующее нижний уровень лотка основание может иметь продольно расположенные компенсаторы его поперечной деформации. При этом, основание с компенсаторами может иметь трапециевидную, с обращенным вниз меньшим основанием, форму. Компенсаторы деформации могут быть выполнены во всех каналах лотка нижнего уровня, а их смежные наклонные боковые стенки образуют приподнятое над дном лотка нижнего уровня основание продольной стенки. Продольно вогнутый лист лотка верхнего уровня может иметь периодически повторяющиеся искусственные неровности на его поверхности, которые могут быть выполнены в виде пуклевок. Кроме того, защитное, повышающее сцепление с автомобильными колесами шероховатое покрытие выполнено из полимерного материала, в качестве которого использовано покрытие на основе полиметилметакрилата или уретановой модификации акрила, и нанесено поверх искусственных неровностей и между ними или только между искусственными неровностями. При этом, в защитном покрытии может быть использован инертный минеральный наполнитель в виде зерен песка, предпочтительно кварцевого, или корунда или бокситов. Лоток для сбора и удаления воды с проезжей части мостов и эстакад может быть выполнен с, по меньшей мере, одной боковой перфорированной фильтрующей стенкой, образующей с основанием лотка канал для сбора и удаления воды, дренирующей с гидроизоляции несущих строений, а сливной патрубок для удаления воды из лотков размещен, предпочтительно, под водопропускными решетками. А выполненный по форме продольно вогнутого листа, опирающегося на продольную стенку, лоток верхнего уровня имеет V-образную в поперечном сечении форму, с неравными по площади и величине угла наклона полками, большая из которых расположена со стороны проезжей части. Продольная стенка может быть выполнена в плане криволинейной, предпочтительно синусоидальной, по меньшей мере, на части ее длины.
Причинно-следственная связь признаков независимого пункта формулы с указанным техническим результатом (существенность признаков) обусловлена тем, что форма основания образует нижний уровень лотка значительно большего пропускного сечения, чем вогнутый лист верхнего уровня лотка, с которым он сообщен через водопропускные плоские решетки - пластины, перекрывающие окна на противоположных поверхностях V-образного верхнего уровня лотка с образованием свободной от отверстий решеток поверхности между ними для транспортирования не прошедшего через решетки мусора. Этим предотвращается забивание решетки мусором и обеспечивается интенсивный отвод воды с верхнего уровня лотка и транспортирование не прошедших через водопропускные решетки посторонних предметов (листвы, веток, бумаги и т.п.) в желобе между плоскими решетками. Для транспортирования этих предметов с потоком воды лоток верхнего уровня выполнен в виде продольно вогнутого листа. А нижний уровень лотка разделен продольной стенкой на независимо собирающие прошедшую через водопропускные решетки воду каналы, обеспечивая ее удаление. Для выравнивания потоков по заполнению каналов через образованные в вогнутом листе окна, перекрытые наклоненными друг к другу водопропускными решетками и в нижней их части над продольной стенкой образующими канал для транспортирования по нему содержащихся в потоке воды посторонних предметов, в продольной стенке выполнены по ее длине проемы, сообщающие между собой каналы лотка нижнего уровня и обеспечивающие выравнивание интенсивности потока прошедшей через водопропускные решетки воды. Таким образом, указанные признаки обеспечивают как в верхнем уровне, так и в нижнем уровне лотка максимально возможный расход отведения поступающей с покрытия воды с удалением вдоль лотка посторонних предметов, транспортируя их потоком воды в зоне лотка, исключающей возможное перекрытие стока в нижний уровень через решетки. Тем самым обеспечивается расчетный расход стока с верхнего лотка и исключается забивание решеток мусором и возможность аквапланирования колес автомобильного транспорта, улучшается его сцепление с поверхностью лотка. Для усиления этого результата лоток верхнего уровня имеет защитное повышающее сцепление с автомобильными колесами покрытие из полимерного материала, содержащее инертный минеральный наполнитель. Трапециевидная форма обеих каналов лотка нижнего уровня обеспечивает скольжение прошедших через водопропускные решетки частиц и мелких посторонних предметов без возможности их зацепления и агрегатирования друг с другом. Этому способствуют и смежные наклонные боковые стенки каналов нижнего лотка, образующие приподнятое над дном лотка нижнего уровня основание продольной стенки. Для усиления указанного технического результате продольно вогнутый лист лотка верхнего уровня имеет периодически повторяющиеся искусственные неровности на его поверхности, обеспечивающие турбулизацию потока в верхнем лотке и удаление из него в нижнюю секцию лотка мелких осадочных частиц, исключая возможность уменьшения проходного сечения лотка. Поток воды в нижнем уровне лотка имеет значительно большую энергию, достаточную для транспортирования в сливной патрубок для удаления воды указанных частиц и предметов. Для уменьшения пути транспортирования и скорейшего освобождения проходного сечения нижнего уровня лотка целесообразно размещать сливной патрубок для удаления воды в зоне под водопропускными решетками. Для исключения оседания транспортируемых потоком частиц и их удаления с поверхности верхнего уровня лотка периодически повторяющиеся искусственные неровности на поверхности вогнутого листа лотка верхнего уровня выполняют в виде пуклевок, а защитное повышающее сцепление с автомобильными колесами покрытие из полимерного материала наносят поверх пуклевок и между ними, либо между пуклевками (во всех этих случая обеспечивается необходимая периодическая неровность поверхности и, кроме того, обеспечивается повышенное сцепление колес с рабочей поверхностью лотка). При расположении решеток на поверхности листа лотка создаются условия турбулизации потока воды, чем предотвращается забивание решеток мусором и сохраняется их расчетная водопропускная способность.
Выбор материала, используемого в качестве защитного повышающего сцепление с автомобильными колесами покрытия покрытие (на основе полиметилметакрилата или на основе уретановой модификации акрила) произведен из числа известных - материал используемого полимерного покрытия описан в ГОСТ Р 53627-2009 Покрытие полимерное тонкослойное проезжей части мостов (технические условия) и ранее не применялся для покрытия металлических лотков с этим новым техническим результатом, так же, как и используемый инертный материал - наполнитель защитного покрытия (песок, предпочтительно кварцевый, дробленный кварц, бокситы или корунд). Кроме того, для расширения функций лотка для сбора и удаления воды с проезжей части мостов и эстакад (дренаж покрытия) - он может быть выполнен, по меньшей мере, с одной боковой перфорированной фильтрующей стенкой, обращаемой к покрытию и образующей с основанием лотка канал для сбора и удаления воды, дренирующей с гидроизоляции несущих строений. Для предупреждения нежелательного растрескивания покрытия мостовых инженерных сооружений в основание лотка введено нескольких компенсационных пазов. Лоток позволяет воспринимать горизонтальные нагрузки и выполнять как в верхнем, так и в нижнем его уровнях, роль компенсатора для восприятия температурных деформаций в бетонном и/или асфальтобетонном покрытии. При этом, под термином «пластина» применительно к решетке, понимается решетка имеющая форму пластины, представляющей собой, по определению, тело, ограниченное двумя параллельными поверхностями, у которого толщина значительно меньше других размеров.
На фиг. 1 представлен лоток для сбора и удаления воды с проезжей части мостов и эстакад;
На фиг. 2 то же - вариант расположения водопропускных решеток над водосливным патрубком.
Раскрытие технического решения.
Лоток для сбора и удаления воды с проезжей части мостов и эстакад содержит основание 1, которое образует нижний уровень лотка, ограниченный боковыми стенками 2. С боковых сторон лотка на его внешних боковых стенках 3 может быть выполнена перфорация для сбора фильтрующейся воды из дорожного покрытия. Канал для отведения воды, в данном случае, ограничен боковой стенкой 4 нижнего уровня лотка. Под нижним уровнем лотка размещен сливной патрубок 5. Приподнятая над уровнем дна нижнего уровня лотка продольная стенка 6 образует с боковыми трапециевидными стенками каналов нижнего уровня продольно расположенный компенсатор его поперечной деформации компенсационный паз 7. На продольную стенку 6 опирается гнутый (V-образный, с неравными по площади и величине угла наклона полками) металлический лист 8, поверхность которого имеет периодические неровности 9 - выступы (или впадины), например, в виде пуклевок. Под пуклевкой листового металла понимается результат процесса создания на его поверхности множества ребер жесткости, позволяющий значительно увеличить эксплуатационный характеристики металлических пластин. Окна листа 8 перекрыты водопропускными решетками 10 по форме пластин, закрепленные средствами соединения 11, предпочтительно резьбовыми. Лоток оснащен ревизионными закрывающимися отверстиями для прочистки капиллярных каналов 12. Таким образом, основание 1 образует нижний уровень лотка значительно большего пропускного сечения, чем верхний уровень лотка (металлический лист 8), с которым он сообщен через водопропускные решетки 10. Этим обеспечивает интенсивный отвод воды с верхнего уровня лотка и транспортирование не прошедших через водопропускные решетки посторонних предметов (листвы, веток, бумаги и т.п.). Для транспортирования этих предметов с потоком воды лоток верхнего уровня выполнен в виде продольно вогнутого листа. А нижний уровень лотка разделен продольной стенкой на независимо собирающие прошедшую через водопропускные решетки воду каналы, обеспечивая ее удаление.
Для выравнивания потоков по заполнению каналов через образованные в вогнутом листе окна, перекрытые наклоненными друг к другу водопропускными решетками и в нижней их части над продольной стенкой образующими канал для транспортирования по нему содержащихся в потоке воды посторонних предметов, в продольной стенке выполнены по ее длине проемы, сообщающие между собой каналы лотка нижнего уровня и обеспечивающие выравнивание интенсивности потока прошедшей через водопропускные решетки воды. Этим достигается максимально возможный расход отведения поступающей с покрытия воды с удалением вдоль лотка посторонних предметов, которые затрудняют движение потока воды. Это исключает возможность аквапланирования колес автомобильного транспорта и улучшает его сцепление с поверхностью лотка. Лоток верхнего уровня в форме гнутого (продольно вогнутого) листа 8, имеет защитное повышающее сцепление с автомобильными колесами покрытие из полимерного материала, содержащее инертный минеральный наполнитель. Физические параметры такого покрытия, подтверждающие возможность его использования в данном качестве, приведены в табл. 1 Трапециевидная форма обеих каналов основания 1 лотка нижнего уровня обеспечивает скольжение прошедших через водопропускные решетки частиц и мелких посторонних предметов без возможности их зацепления и агрегатирования друг с другом. Этому способствуют и смежные наклонные боковые стенки каналов нижнего лотка, образующие приподнятое над дном лотка нижнего уровня основание продольной стенки. Продольно вогнутый лист 8 лотка верхнего уровня имеет периодически повторяющиеся искусственные неровности 9 на его поверхности, обеспечивающие турбулизацию потока в верхнем лотке и удаление из него в нижнюю секцию лотка мелких осадочных частиц, исключая возможность уменьшения проходного сечения лотка. Поток воды в нижнем уровне лотка имеет значительно большую энергию, достаточную для транспортирования в сливной патрубок для удаления воды указанных частиц и предметов. Для уменьшения пути транспортирования и скорейшего освобождения проходного сечения нижнего уровня лотка целесообразно размещать сливной патрубок для удаления воды в зоне под водопропускными решетками. Для исключения оседания транспортируемых потоком частиц и их удаления с поверхности верхнего уровня лотка периодически повторяющиеся искусственные неровности на поверхности вогнутого листа лотка верхнего уровня выполняют в виде пуклевок, а защитное повышающее сцепление с автомобильными колесами покрытие из полимерного материала наносят поверх пуклевок и между ними, либо между пуклевками (во всех этих случая обеспечивается необходимая периодическая неровность поверхности и, кроме того, обеспечивается повышенное сцепление колес с рабочей поверхностью лотка). Для расширения функций лотка для сбора и удаления воды с проезжей части мостов и эстакад он выполнен с, по меньшей мере одной, боковой перфорированной фильтрующей стенкой, образующей с основанием лотка канал для сбора и удаления воды, дренирующей с гидроизоляции несущих строений, а сливной патрубок для удаления воды из лотков размещен, предпочтительно, под водопропускными решетками.
В качестве инертного кварцевого наполнителя могут быть использованы раздельно или в сочетании, как в смеси, так и послойно, следующие компоненты:
2
3
- корунд черный (электрокорунд - α-оксид алюминия-AlO) с твердостью по шкале Мооса - 9;
2
3
2
- бокситы (AlOxnHO) (по физическим характеристикам не значительно отличаются от корунда);
2
- кварц (SiO) дробленый, песок.
Таблица 1
НАИМЕНОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
ЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
НОРМАТИВНЫЕ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ
[Коэффициент сцепления, j
ВСН 27-76
0,5-0,45
0,54-0,51
Напряжение сдвига в системе металл- гидроизоляция-полимерное покрытие, МПа (кгс/см2)
Методика ОАО ЦНИИС
≥0,15(1,5)
2,675(26,75)
Адгезия к поверхности металла:
ВСН 32-81
- на отрыв, МПа(кгс/см2)
ГОСТ 26589-94
≥0,3 (3,0)
>0,5 (5,0)*
- на отдир, кгс/см
≥0,2
5,0