Деформационный шов моста: виды и для чего он нужен

Деформационный шов моста — это узел мостового полотна в месте стыка пролётного строения с соседним пролётом или с устоем: технологический зазор, перекрытый подвижной конструкцией. Пролётное строение не стоит на месте — оно удлиняется и укорачивается при перепадах температуры, даёт усадку и ползучесть бетона, прогибается и колеблется под нагрузкой от транспорта. Узел принимает эти перемещения на себя и не даёт усилиям передаваться на дорожное покрытие, гидроизоляцию и соседние конструкции. Ниже разобраны виды и типы мостовых деформационных швов, принцип работы каждой группы и параметры, по которым конструкцию подбирают под объект.

Деформационные швы мостов ДОРОГАМОСТПерейти в каталог →

Зачем нужен деформационный шов на мосту

Если зазор между пролётами оставить необустроенным, при температурном расширении конструкции упрутся друг в друга, а зимой щель, наоборот, раскроется на несколько сантиметров. Асфальт в зоне стыка трескается и выкрашивается, а сам зазор начинает пропускать воду к опорным частям и арматуре пролётного строения.

Перемещения, которые обязан воспринимать шов:

• температурное расширение и укорочение пролётного строения — основной по величине фактор;
• усадка и ползучесть бетона на новых конструкциях;
• прогиб и угловой поворот торца пролёта под транспортом или подвижным составом;
• вибрация и удары от колёс при проезде через стык;
• сейсмические воздействия — на объектах в сейсмоактивных районах;
• поперечные и угловые подвижки — на косых и криволинейных в плане мостах.

Принцип работы у всех конструкций общий: жёсткое окаймление зазора берёт на себя колёсную нагрузку и защищает кромки бетона, а эластичный или подвижный элемент внутри узла свободно растягивается, сжимается и сдвигается вслед за пролётом. Вторая функция — водонепроницаемость: шов либо герметичен, либо организованно отводит воду в лоток, минуя опорные части.

Конструкция деформационного шва моста: из каких элементов состоит узел

Независимо от типа, в узле выделяют одни и те же группы элементов. Окаймление — стальные или резинометаллические кромки, обрамляющие зазор и принимающие удар колеса. Компенсирующий элемент — резиновая лента, эластомерный массив, герметик или скользящая деталь, которая отрабатывает перемещение. Анкеровка — арматурные выпуски, анкерные плиты и закладные детали, через которые узел передаёт усилия на пролётное строение. Пришовная зона — участок покрытия шириной 30–60 см вокруг анкерной плиты, где обычный асфальт заменяют материалом повышенной прочности: у ДОРОГАМОСТ для этого применяется мостовой полимербетон ЦМИД В-50 ПБ для пришовной зоны. Наконец, система водоотвода — герметичный контур или лоток под зазором. Комбинация этих элементов и определяет вид узла.

Классификация деформационных швов мостов по конструкции

В мостостроении принята классификация по способу перекрытия зазора — она напрямую связана с диапазоном перемещений: чем больше расчётный ход, тем сложнее и «механичнее» узел.

Деформационный шов закрытого типа

Зазор перекрыт сверху непрерывным слоем — асфальтобетоном с эластичной прослойкой или мастичной вставкой, — так что на проезжей части узел визуально не выделяется. Плюсы: ровное покрытие, минимум шума, нечему изнашиваться механически. Минус — очень скромный рабочий ход, поэтому такие швы ставят там, где расчётное перемещение измеряется единицами миллиметров.

Деформационный шов заполненного типа

Зазор не перекрывают, а заполняют упругим материалом — герметиком, резиновым жгутом с мастикой, эластичной вставкой. Материал работает на растяжение и сжатие вместе с зазором и служит гидроизоляцией. Схема «дальнобойнее» закрытой, но ресурс определяется долговечностью заполнителя: со временем он теряет эластичность и отслаивается от кромок.

Деформационный шов открытого типа

Зазор остаётся сквозным, а попавшая в него вода собирается подвешенным снизу лотком и отводится за пределы конструкции. Решение простое и ремонтопригодное, но требовательное к обслуживанию: засорившийся лоток сводит на нет защиту опорных частей. Схему часто сочетают с гребенчатыми и балочными узлами, где герметичный контур не сделать по геометрии.

Перекрытые и откатные швы

В перекрытых конструкциях зазор закрывает металлический лист или плита: один край закреплён, второй скользит по ответной поверхности. Откатные (скользящие) швы развивают ту же идею — элементы узла перемещаются друг относительно друга по направляющим. Обе схемы держат тяжёлую нагрузку, но чувствительны к износу пар скольжения и к попаданию грязи под лист.

Гребенчатый деформационный шов

Пальчатая конструкция: с обеих сторон зазора закреплены стальные консоли-гребёнки, зубья которых заходят друг между другом. При сближении или расхождении пролётов гребёнки «вдвигаются» и «выдвигаются», сохраняя сплошную поверхность проезда. Такие швы отрабатывают большие перемещения, но они шумные, требуют точной геометрии при установке и почти всегда работают в паре с водоотводным лотком.

Балочные деформационные швы

Зазор перекрывают промежуточные поперечные балки на траверсах или рычажной системе, которая равномерно распределяет общий ход между отдельными щелями. Балочные системы применяют там, где перемещение уже не отработать одной эластичной лентой, а гребёнка не подходит по требованиям к шуму или водонепроницаемости.

Многопрофильные швы

Наиболее «дальнобойная» группа: общий зазор разделён промежуточными стальными спецпрофилями на несколько узких щелей, каждую из которых закрывает собственный резиновый компенсатор. Траверсы синхронизируют раскрытие щелей, а суммарный ход складывается из хода всех модулей. По этой схеме строят швы для больших мостов, эстакад и виадуков.

Деформационный шов моста: серии в каталоге ДОРОГАМОСТ

Однопрофильные швы серии ОП ДШ выпускаются в трёх типоразмерах — 50, 80 и 100 — с расчётным перемещением ±25, ±40 и ±50 мм соответственно. Внутри узла один резиновый ленточный компенсатор между крайними несущими спецпрофилями: РК-50 и РК-80 сечением 85×125 мм, РК-100 — 105×145 мм. Профили изготавливают из стали 14Г2 или S275JR, компенсатор — из EPDM или ТЭП с твёрдостью 70 ± 5 Шор А и рабочим диапазоном от −55 до +80 °C. Серия рассчитана на нагрузку А14 (Н14), выпускается по СТО 44422268-001-2023 с гарантией 5 лет. Типовой представитель — ОП ДШ 80 на перемещение ±40 мм.

Многопрофильные швы серии МП ДШ перекрывают типоразмеры от 160 до 640 с расчётным перемещением от ±80 до ±320 мм. Число рабочих зазоров считается просто: типоразмер, делённый на 80. Между крайними профилями стоят промежуточные спецпрофили на траверсах — они и делят общий ход между модулями. Линейка выпускается в исполнениях ТР, ОР и ДС, причём вариант ОР предусмотрен только для типоразмеров 160 и 240. Начальный типоразмер серии — МП ДШ 160 с двумя рабочими зазорами.

Резинометаллические (модульные) швы серии РМ ДШ устроены иначе: это монолитный резиновый массив с привулканизированными металлическими закладными, сменного компенсатора в конструкции нет — узел работает как единое изделие. Типоразмерный ряд: 50, 70, 80, 100, 110, 140, 160, 180, 230 и 250. Число в марке означает полное перемещение шва, допускаемое в каждую сторону — половина этой величины: у резинометаллического шва РМ ДШ 180 это ±90 мм.

Швы для железнодорожных мостов серии ЖДШ — отдельная линейка под рельсовый путь, где к температурным перемещениям добавляются высокие динамические нагрузки от подвижного состава. Выпускаются три типоразмера: ЖДШ-40, ЖДШ-80 и ЖДШ-130. Серия рассчитана на класс нагрузки К = 14 и скорость движения до 350 км/ч, компенсатор из EPDM сохраняет работоспособность до −50 °C.

Отдельная позиция — резиновые компенсаторы деформационных швов, включая компенсатор К-8 по серии 3.503.1-101.1-ТТ разработки Союздорпроекта: резина НО-68-1, механическая заделка в фиксаторы окаймления, замена без разборки всего узла.

Что учитывают при выборе деформационного шва

Подбор конструкции — проверка узла по нескольким независимым критериям. Ошибка хотя бы в одном означает либо переплату за избыточную систему, либо преждевременный выход шва из строя.

• Расчётное перемещение пролётного строения — определяющий параметр. Суммируются температурная составляющая, усадка и ползучесть бетона, подвижки от временной нагрузки. От итога зависит, хватит ли однопрофильного узла, нужен ли модульный резинометаллический массив или требуется многопрофильная система из нескольких зазоров.
• Класс нагрузки. Автодорожные и железнодорожные сооружения нормируются по-разному: для автомобильного трафика указывают класс А14 (Н14), для рельсового пути — К = 14 и предельную скорость движения. Серии применяются разные, взаимозаменяемости нет.
• Угол косины моста. На косых и криволинейных в плане сооружениях торцы пролётов расходятся не строго вдоль оси, поэтому узел воспринимает не только продольное, но и поперечное перемещение с угловым поворотом. Чем больше угол косины, тем важнее конструкции с несколькими степенями свободы.
• Требования к шуму. В городской застройке часто решающий фактор: металлические гребёнки и открытые балочные системы при проезде колеса издают характерный стук, а узлы с эластичным компенсатором заметно тише — в контакте с колесом резина, а не стальная кромка.
• Водонепроницаемость и водоотвод. Заранее определяют, будет ли узел герметичным по всей длине или вода отводится лотком: герметичный контур защищает опорные части без обслуживания, лоток требует регулярной очистки — особенно там, где активно применяют противогололёдные реагенты.
• Температурный диапазон и ремонтопригодность. Эластомер должен сохранять подвижность при минимальной расчётной температуре: зимой зазор раскрыт максимально, и задубевший компенсатор попадает под пиковую деформацию.

Отдельно учитывают состояние пришовной зоны: если бетон вокруг анкерной плиты разрушен, узел начинает работать на удары, которые конструкцией не предусмотрены, и выходит из строя раньше срока — независимо от того, насколько верно подобран типоразмер. Технология установки узла в пролётное строение (этапы работ, допуски, стыковка с гидроизоляцией) — тема отдельного материала.

Подобрать типоразмер под расчётное перемещение и класс нагрузки конкретного объекта помогут инженеры ДОРОГАМОСТ. Полный перечень серий и сопутствующих материалов собран в разделе «Деформационные швы мостов».