Монография посвящена разработке проблемы расчета многослойных конструкций дорожных одежд на мостовых сооружениях, при совместном действии нагрузки и окружающей среды. Влияние окружающей среды проявляется в тепловом воздействии и воздействии агрессивной хлоридсодержащей среды.

Построены модели внешних (тепловых и агрессивных) воздействий на дорожную одежду мостовых сооружений. Приведены модели деформирования железобетонной плиты проезжей части и слоев асфальтобетонного покрытия в условиях плоского напряженного состояния с учетом деструктирующего воздействия температурной и агрессивной среды.

Рассмотрены вопросы, связанные с моделированием поведения многослойных конструкций дорожных одежд.

Получены разрешающие уравнения и разработана методика расчета напряженно-деформированного состояния многослойной пластины, подверженной совместному действию нагрузки и внешней агрессивной среды, а также проведено численное исследование их поведения.

Для широкого круга специалистов, занимающихся прочностными расчетами конструкций с учетом реальных условий эксплуатации.

Оглавление

Введение

1. История и современное состояние проблемы расчета многослойных конструкций на упругом основании для дорожных одежд на автомобильных дорогах и мостах

1.1. Требования и условия работы дорожных одежд на автомобильных дорогах и мостовых сооружениях 
1.2. Типы конструкций дорожных одежд, устраиваемых на автомобильных дорогах и мостовых сооружениях
1.3. Модели и методы расчета конструкций дорожных одежд для автомобильных дорог и мостовых сооружений

1.3.1. Расчет конструкций дорожных одежд автомобильных дорог 
1.3.2. Моделирование и расчет конструкций дорожных одежд на мостовых сооружениях

1.4. Анализ экспериментальных данных по влиянию температуры на механические характеристики материалов дорожной одежды мостовых сооружений 

1.4.1. Влияние температуры и хлоридсодержащей среды на механические свойства компонентов железобетона 
1.4.2. Влияние температуры и хлоридсодержащей среды на механические свойства асфальтобетона

2. Построение и идентификация модели деформирования проезжей части мостового сооружения в условиях воздействия внешних факторов

2.1. Характерные типоразмеры плит проезжей части металлических и сталежелезобетонных мостовых сооружений 

2.1.1. Конструкции дорожных одежд на сталежелезобетонной плите проезжей части 
2.1.2. Конструкции дорожных одежд на металлической ортотропной плите проезжей части
2.1.3. Построение расчетных схем конструкции дорожной одежды мостовых сооружений с железобетонной и металлической плитой проезжей части
2.1.3.1. Расчетные схемы конструкции дорожной одежды на железобетонной плите проезжей части
2.1.3.2. Расчетные схемы конструкции дорожной одежды на ортотропной плите проезжей части
2.2. Построение модели деформирования многослойной пластины под действием внешних факторов
2.2.1. Модель конструктивного элемента
2.2.2. Модель нагружения
2.2.3. Модель воздействия внешних факторов
2.2.3.1. Модель температурного воздействия
2.2.3.2. Модель воздействия хлоридсодержащей среды на материал плиты проезжей части
2.2.3.3. Учет влияния температуры на кинетику проникания хлоридсодержащей среды в армированную плиту проезжей части
2.2.4. Модель деформирования многослойной дорожной одежды на плите проезжей части
2.2.4.1. Модель деформирования слоев дорожной одежды
2.2.4.2. Модель деформирования плиты проезжей части

2.3. Вывод уравнения изгиба многослойной конструкции дорожной одежды на армированной плите проезжей части 
2.4. Вывод уравнения деформирования многослойной конструкции дорожной одежды на ортотропной плите проезжей части

2.4.1. Определение приведенной толщины листа настила ортотропной плиты проезжей части 
2.4.2. Вывод уравнения изгиба многослойной конструкции дорожной одежды на ортотропной плите проезжей части приведенной толщины

3. Моделирование напряженно-деформированного состояния многослойной пластинчатой конструкции в условиях температурного воздействия

3.1. Сводка основных уравнений для расчета многослойной пластины в условиях температурного воздействия 
3.2. Методология и алгоритм расчета многослойной пластины при действии нагрузки и температуры окружающей среды
3.3. Применение метода сеток к решению разрешающего дифференциального уравнения пластинки
3.4. Верификация задачи расчета многослойной пластины
3.5. Анализ напряженно-деформированного состояния многослойной пластинчатой конструкции

3.5.1. Случай жесткого защемления пластины 
3.5.1.1. Анализ результатов расчета равномерно нагруженной многослойной пластины при действии постоянной температуры
3.5.1.2. Анализ результатов расчета локально нагруженной многослойной пластины при действии постоянной температуры
3.5.1.3. Анализ результатов расчета многослойной пластины, нагруженной равномерной нагрузкой при различных температурах
3.5.1.4. Анализ результатов расчета многослойной пластины, нагруженной равномерной нагрузкой при неоднородном распределении температуры по толщине
3.5.2. Случай шарнирного опирания пластины
3.5.2.1. Анализ результатов расчета равномерно нагруженной многослойной пластины при действии постоянной температуры
3.5.2.2. Анализ результатов расчета многослойной пластины, нагруженной равномерной нагрузкой при различных однородных температурах

Заключение

Библиографический список

Введение

В последние годы достигнут значительный прогресс в проектировании систем и конструкций пролетных строений, отличающихся техническим совершенством и экономичностью. Несмотря на это, конструктивные элементы проезжей части, в том числе дорожная одежда на мостах, часто выполняются устаревшими способами. Это объясняется тем, что проведению исследований эксплуатационной работы проезжей части уделяется весьма мало внимания.

Обследование и анализ существующих конструкций дорожных одежд мостового полотна автодорожных мостов Поволжья и МКАД показывают, что традиционно применяемые конструкции дорожных одежд на мостовых сооружениях и технологии их выполнения не обеспечивают требуемой прочности и долговечности. Причина в том, что традиционные конструкции дорожной одежды мостового полотна, включающие в себя слои из разнородных компонентов на различных вяжущих, не обеспечивают совместной работы их между собой и с металлической ортотропной или железобетонной плитой проезжей части пролетного строения и на таком покрытии через 2-3 года наблюдаются трещины и дефекты.

Одной из основных причин нарушения работы конструкции дорожной одежды мостовых сооружений является воздействие окружающей среды. Слои дорожной одежды испытывают на себе воздействия не только автомобильного транспорта всех видов, но и одновременно атмосферных факторов: воздуха, ветра, воды (дождя, льда и снега), действие солнечных лучей и перепадов температуры воздуха от +35-40 °С летом, до -30 °С зимой. Также имеет место неравномерное распределение температуры по толщине конструкции плиты проезжей части и дорожной одежды мостового сооружения из-за разности температуры на поверхности дорожной одежды и под плитой проезжей части моста.

Вследствие значительного влияния температуры и режима деформирования на свойства конструктивных слоев, деформационно-прочностные характеристики материала этих слоев претерпевают в течение срока службы существенные изменения. Температурный режим дорожной одежды является одним из основных факторов, определяющих вариации характеристик материалов слоев в процессе эксплуатации.

К сожалению, методы расчета многослойных конструкций применительно к мостовым сооружениям практически отсутствуют, а известные методы расчета дорожных одежд на земляном полотне не полностью отражают реальные условия их работы и практически не учитывают влияния температуры и агрессивной эксплуатационной среды.

В качестве примера отметим тот факт, что при расчете дорожных одежд на земляном полотне механические характеристики асфальтобетона принимаются соответствующими 0 °С, хотя в процессе эксплуатации диапазон изменения температуры составляет от - 40 до +40 °С. При таком изменении температуры реальное поведение дорожной одежды значительно отличается от расчетного, что приводит к преждевременному выходу конструкции дорожной одежды из строя или нерациональному расходу материалов. В связи с этим весьма актуальной является проблема построения и исследования модели деформирования многослойной конструкции применительно к дорожной одежде на мостовом сооружении.