Моделирование взаимосвязи ровности и прочности нежестких дорожных одежд на основании теоретическо-практических исследований

Введение. Существующие средства измерения упругого прогиба дорожной конструкции в большинстве стран являются низкопроизводительными для объемов сети дорог области или страны. Дефлектометры, применяемые при оценке прочности дорожных конструкций выполняют ежегодный объем измерений для сезона положительных температур примерно до 3000 км в год. Таким образом, для Республики Беларусь основной прочностной параметр дороги измеряется с периодичностью 5-7 лет на сети республиканских дорог продолжительностью около 16000 км и с еще большей периодичностью для сети дорог Казахстана, России. Складывающаяся ситуация не позволяет своевременно определять несущую способность конструкции, отсутствие информации приводит к ущербу от проезда тяжелых грузовиков, плату за проезд при снижении несущей способности, формированию критических дефектов дорожной конструкции, снижению эффективности распределения бюджетных средств при планировании ремонтов.

Материалы и методы. Методология исследований основана на существующей практике расчета общего модуля упругости, методах прогнозирования изменения ровности покрытий. Модель может быть дополнением к существующим системам оценки транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог всех уровней.

Результаты. В статье представлена модель зависимости ровности от прочности дорожной конструкции. Исходя из условий эксплуатации и начального значения ровности дорожных покрытий предлагается выполнять расчет коэффициента прочности дорожных конструкций для разных категорий дорог и интенсивности движения. Изменение в структуре материалов вызывают деформации и неровности и показатель ровности интегрирует все виды деформаций. По этой причине предполагается, что существует зависимость между прочностью и ровностью дорожных конструкций.

Заключение. Предлагаемая модель может применяться в первую очередь для оценки прочности дорог низких категорий, на участках дорог местной сети дорог, т.е. там где диагностика не проводится или проводится с большой периодичностью. Данная модель может быть широко использована предприятиями дорожной отрасли, заказчиком для выбора в ремонт наиболее ослабленных участков дорог, подрядчиком для расчета усиления при выполнении ремонтных работ. Практическими измерениями на опытных участках подтверждается зависимость снижения прочности на участках с неудовлетворительной ровностью.

1. Soncim S. P., Oliveira I. C., Santos F. B. Development of probabilistic models for predicting roughness in asphalt pavement // Road materials and pavement design. 2017. 19 (6). pp. 1-10.

2. Múčka P. International roughness index specififications around the world / Peter Múčka // Road materials and pavement design. 2016. 18(4). pp. 929-965.

3. Тиратурян А. Н. Оценка деградации прочности нежестких дорожных конструкций на основе натурных измерений на участке автомобильной дороги М4 “Дон” п.Тарасовский / А. Н. Тиратурян, С. А. Ольховой // Инженерный вестник Дона. 2017. № 2. Режим доступа: URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2015/4160. Дата доступа: 28.05.22.

4. Балабанов В. Б. Определение модуля упру- гости дорожной одежды по динамическим методам испытаний / В. Б. Балабанов, Фам Ши Куан // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2019. № 1. Т. 9. С. 60-69.

5. Mario De Luca Evaluation of runway bearing capacity using international roughness index // Transportation Research Procedia. 2020. № 45. P. 119-126.

6. Буртыль Ю. В. Критерии эксплуатационной надежности автомобильных дорог с нежесткими дорожными одеждами / Ю. В. Буртыль // Автомобильные дороги и мосты. 2012. № 2. С. 21-31.

7. Степанова Л. В. Параметр поврежденности Ю. Н. Работнова и описание длительного разрушения: результаты, современное состояние, приложение к механике трещин и перспективы / Л. В. Степанова, С. А. Игонин // Прикладная механика и техническая физика. 2015. Т.56. № 2. С. 133-145.

8. Стрижиус В. Е. Механизмы накопления усталостного повреждения при сложном программном нагружении слоистых композитов: существующие гипотезы / В. Е. Стрижиус // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2019. № 4. Т. 25. С. 71-82.

9. Углова Е. В. Анализ критериев расчета нежестких дорожных одежд в условиях воздействия интенсивного транспортного потока / Е. В. Углова, О. А. Шило // Интернет-журнал «Транспортные сооружения» 2018. № 3. Режим доступа: URL : https://t-s.today/PDF/14SATS318.pdf. Дата доступа: 28.05.22.

10. Буртыль Ю. В. Прогнозирование ровности дорожных покрытий / Ю. В. Буртыль, М. Г. Солодкая, Я. Н. Ковалев // Наука и техника. 2021. № 3. С. 216-223.

11. Смирнов А. В. Расчет дорожных конструкций автомагистралей на прочность и выносливость: монография / А. В. Смирнов: СибАДИ. Омск: СибАДИ, 2012. 116 с.

12. Герцог В. Н. Расчет дорожных одежд по критериям ровности. Часть 1. Обоснование норм ровности дорожных покрытий / В. Н. Герцог, Г. В. Долгих, Н. В. Кузин // Инженерно-строительный журнал. 2015. № 5. С. 45-57.

13. Красиков О. А. Новые математические модели прогнозирования ровности дорожных покрытий / О. А. Красиков // Дороги и мосты. 2016. № 1 (35). С. 12-17.

14. Красиков О. А. Использование показателей дефлектометра для оценки прочности нежестких дорожных одежд / О. А. Красиков, И. Н. Косенко // Дороги и мосты. 2020. № 1 (43). С. 51-64.

15. Ferris J. B. Establishing chassis reliability testing targets based on road roughness / John B. Ferris, Jerry L. Larsen // International Journal of Materials and Product Technology. 2002. Vol. 17. Nos 5/6. pp. 453-461.

16. Рассел, Джесси Обобщённый метод наименьших квадратов / Джесси Рассел. М.: VSD, 2013. 971 c.

17. Корочкин А. В. Прогнозирование требуемой прочности дорожной одежды автомобильных магистралей / А. В. Корочкин // Вестник МАДИ. 2020. № 1 (60). С. 66-71.

18. Теория вероятностей и математическая статистика / Мхитарян В.С. [и др.]; под общ. ред. В.С. Мхитаряна. М.: Московский междун. ин-т эконометрики, информатики, финансов и права. 2003. 130 с.