Automation and modeling in design and management Automation and modeling in design and management Автоматизация и моделирование в проектировании и управлении 2658-3488 2658-6436 51169 10.30987/2658-6436-2022-2-49-60 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ Mathematical modeling, numerical methods and program complexes Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ MODELS OF ROADWAY DEGRADATION PROCESSES МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ ДЕГРАДАЦИИ ДОРОЖНОГО ПОЛОТНА https://orcid.org/0000-0002-9747-6667 Вольников Михаил Иванович Vol’nikov Mikhail Ivanovich vmi1972@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Смогунов Владимир Васильевич Smogunov Vladimir Vasilevich pnzgu.tpmg@mail.ru Пензенский государственный технологический университет Россия Penza State Technological University Russian Federation Пензенский государственный университет Россия Penza State University Russian Federation 30 06 2022 30 06 2022 2022 2 49 60 22 06 2022 https://naukaru.ru/en/nauka/article/51169/view

Рассмотрены вопросы моделирования влияния воздействующих факторов на деградацию дорожного полотна. Постоянные внешние возмущения в виде температурных, динамических и других воздействий приводят к деградации гетероструктур, составляющих дорожное полотно. Для выяснения причин и условий, при которых происходит наиболее интенсивное разрушение дорожного полотна необходимы теоретические и экспериментальные исследования на физических и математических моделях, описывающих гетероструктуры дорог. Целью работы является математическое моделирование влияния воздействующих факторов на деградацию дорожного полотна. Предложены математические модели описания. Представлены оценки влияния основных внешних факторов на возникновение деградации гетероструктуры дорог и рекомендации по учету внешних и внутренних воздействий, вызывающих деградацию дорог. Получены технологические параметры дорожного полотна, при которых не наступает разрушение. Представленные математические модели позволяют адекватно описать картину воздействия внешних и внутренних факторов на дорожное полотно, исследовать динамику происходящих явлений в процессе деградации, установить степень влияния на гетероструктуры дороги характер разрушения.

The issues of modelling the impact of influencing factors on the roadway degradation are considered. Constant external disturbances in the form of temperature, dynamic and other influences lead to the degradation of the heterostructures that make up the roadway. To clarify the causes and conditions under which the most intense roadway destruction occurs, theoretical and experimental studies are needed on physical and mathematical models that describe road heterostructures. The aim of the work is mathematical modelling of the impact of influencing factors on the roadway degradation. Mathematical models of description are proposed. Estimating the influence of the main external factors on the occurrence of the road heterostructure degradation and recommendations for taking into consideration external and internal influences that cause road degradation are presented. The article obtains technological parameters of the roadway, under which destruction does not occur. The presented mathematical models make it possible to adequately describe the impact of external and internal factors on the roadway, to study the dynamics of the occurring phenomena in the degradation process, to establish the degree of influence on the road heterostructures and the destruction nature.

 математические модели разрушение дорог причины разрушений деградация дорожного полотна образование трещин mathematical models road destruction causes of destruction degradation of the roadway cracking

Колебания ленточных многослойных гетерогенных структур дорог / Д.В. Артамонов [и др.] // Вестник МАДИ. 2010. Вып. 3 (22). С. 88-91. Artamonov D.V. Oscillations of Tape Multilayer Heterogeneous Structures of Roads. Bulletin of Moscow Automobile and Road Construction State Technical University (MADI). 2010;3(22):88-91. Кузнецов С.В. Волны Лэмба в анизотропных пластинах (обзор) // Акустический журнал. 2014. Т. 60. №1. С. 90-100. Kuznetsov S.V. Lamb Waves in Anisotropic Plates (Review). Acoustic Journal. 2014;60(1): 90-100. Моделирование разрушения автомобильных дорог / В.В. Смогунов [и др.] // Моделирование и механика конструкций. 2015. №1. Smogunov V.V. Modelling the Road Destruction. Modelling and Structural Mechanics. 2015;1. Артамонов Д.В. Математические модели волновой динамики автомобильных дорог / Труды международного симпозиума «Надежность и качество». 2010. Т. 1. С. 376-378. Artamonov DV. Mathematical Models of Wave Dynamics of Highways. In: Proceedings of the International Symposium: Reliability and Quality: 2010;1. p. 376-378. Модели динамики гетерогенных структур автомобильных дорог / В.В. Смогунов [и др.] // Вестник московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2010. №4 (23). С. 83а-89. Smogunov V.V. Dynamics of Heterogeneous Roadbed Structures. Bulletin of Moscow Automobile and Road Construction State Technical University (MADI). 2010;4(23):83a-89. Смогунов В.В. Наноразрушение гетерогенных структур дорог / Вестник транспорта Поволжья. 2012. №1 (31). С. 33-40. Smogunov V.V. Nanodestruction of Heterogeneous Structures of Roads. Vestnik transporta Povolzhya. 2012;1(31):33-40. Власов В.З, Леонтьев Н.Н. Балки, плиты и оболочки на упругом основании, 1960. 497 с. Vlasov V.Z., Leontiev N.N. Beams, Plates and Shells on Elastic Foundations; 1960. Шешенин С.В., Лазарев Б.П., Артамонова Н.Б. Применение асимптотического метода осреднения для определения коэффициента расширения водонасыщенной пористой среды при замерзании // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 1. Математика. Механика. 2016. № 6 Sheshenin S.V., Lazarev B.P., Artamonova N.B. Application of the Asymptotic Homogenization Method to Find the Expansion Coefficient of a Water-Saturated Porous Medium during Freezing Processes. Moscow University Mechanics Bulletin. 2016; 6. Определение упругих свойств и тензора передачи порового давления горных пород методом осреднения / Шешенин С.В. [и др.] // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 4. Геология. 2015. № 4 Sheshenin S.V. Defining the Elastic Properties and the Tensor of the Pore-Pressure Transfer in Rocks Using the Averaging Method. Moscow UniversityGeology Bulletin. 2015;4. Шешенин С.В., Артамонова Н.Б., Мукатова А.Ж. Применение метода осреднения для определения коэффициента передачи порового давления // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 1. Математика. Механика. 2015. № 2 Sheshenin S.V., Artamonova N.B., Mukatova A.Zh. Application of the Averaging Method to Determine the Pore Pressure Transfer Coefficient. Moscow University Mechanics Bulletin. 2015;2. Колесников Г.Н., Гаврилов Т.А. Моделирование условий появления низкотемпературных трещин в асфальтобетонном слое автомобильной дороги // Вестник томского государственного университета. 2018. №56. С. 57-66. Kolesnikov G.N., Gavrilov T.A. Simulation of the Conditions for a Low-Temperature Crack Appearance in the Asphalt Concrete Layer of a Road. Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2018;56:57-66. Левашов Г.М., Сиротюк В.В. Об определении предела прочности асфальтобетона на растяжение при изгибе // Вестник СибАДИ. 2011. Вып.4 (22). С. 23-26. Levashov G.M., Sirotyuk V.V. Determining the Flexural Strength of Asphalt Concrete. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2011;4(22):23-26. Кириллов А.М., Завьялов М.А. Моделирование изменения модуля упругости асфальтобетона при нагружении // Инженерно-строительный журнал. 2015. №2. С. 70-76 Kirillov A.M., Zavyalov M.A. Modeling of Change in Asphalt Concrete Dynamic Modulus. Magazine of Civil Engineering. 2015;2:70-76. Иванов Н.Н. Причины образования трещин в асфальтобетонных покрытиях // Труды МАДИ. 1953. Вып. 15. С. 3-11. Ivanov N.N. Causes of Crack Formation in Asphalt Concrete Coatings. Proceedings of MADI. 1953;15:3-11. Леонович И.И., Мельникова И.С. Анализ причин возникновения трещин в дорожных покрытиях и критерии их трещиностойкости // Строительная наука и техника. 2011. №4. С. 37-41. Leonovich I.I., Melnikova I.S. Analysis of the Causes of Cracks in Road Coatings and the Criteria for Their Crack Resistance. Stroitel’naya nauka i tekhnika. 2011;4:37-41. Красноперов А.Р. Учет влияния конструктивных параметров дорожных одежд на отраженной трещинообразование в асфальтобетонных слоях усиления: дисс. … канд. техн. наук: 05.23.11. М., 2000. 152 с. Krasnoperov A.R. Account of Influence of Design Data of Road Clothes on the Reflected Formation of Cracks in Asphalt Concrete Layers. [Candidate dissertation: 05.23.11]. Moscow; 2000. Овчинников И.Г., Попов А.Н., Масалыкин А.Н. Напряженно-деформированное состояние сборных аэродромных покрытий усиленных асфальтобетоном в модельном представлении // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» 2016. Т. 8. №1. URL: http://naukovedenie.ru/PDF/30TVN116.pdf (дата обращения 26.02.2022). Ovchinnikov I.G., Popov A.N., Masalykin A.N. Stress-Strain State of Prefabricated Airfield Pavements Reinforced with Asphalt Concrete in a Model Representation. Naukovedenie [Internet]. 2016 [cited 2022 Feb 26];8(1). Available from: http://naukovedenie.ru/PDF/30TVN116.pdf Гришин И.В., Каюмов Р.А., Иванов Г.П. К расчёту покрытий металлических мостов с ортотропной плитой на температурные воздействия // Известия КГАСУ. 2011. № 3 (17). Grishin I.V., Kayumov R.A., Ivanov G.P. About Calculation of Metal Bridge Coating with an Orthotropic Slab for Temperature Effects. Izvestiya KGASU. 2011;3(17).