Прогнозирование повреждений жестких слоев дорожных одежд на основе математического моделирования

• Автор: Носов, Владимир Петрович
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 412 с.

Введение Основные предпосылки и задачи исследования по прогнозированию работослосбности .дорожных одежд. 1.1. Основные предпосылки исследования 5

1.2. Физические модели разрушения цементобетона

1.3. Динамика изменения состояния бетонных покрытий и схемы их разрушения

1.4. Анализ методов прогнозирования работоспсобности и сроков службы дорожных одежд

1.5. Оценка надежности дорожных покрытий и ее связь с долговечностью и работоспособностью

1.6. Основные требования к модели и принципы ее функционирования

1.7. Общие выводы, цель и задачи исследования

Вероятностная модель метеорологических условий на основе метода МонтеКарло

2.1. Требования к математической модели

2.2. Температура воздуха

2.2.1. Моделирование среднемесячных значений температуры воздуха ка заданное количество лет
2.2.2. Моделирование среднесуточных значений на заданный год
2.2.3. Моделирование часовых значений на заданный месяц
2.3. Солнечная радиация и облачность
2.4. Осадки и влажность воздуха
2. 5. Скорость ветра
2.6. Краткое описание программной системы
Выводы по 2й главе
Физикоматематическая модель конструкции дорожной одежды и земляного полотна для прогнозирования воднотеплового режима
3.1. Состояние вопроса и основные физические предпосылки
3.2. Описание задачи и основные предположения
3.3. Три расчетные схемы водкотеплового режима
3.3.1. Первая расчетная схема
3.3.2. Вторая расчетная схема
3.3.3. Третья расчетная схема
3.4. Граничные условия
3.4.1. Условия на границах промерзания и оттаивания
3.4.2. Условия на поверхности
3.4.3. Условия на нижней границе
3.4.4. Условия на границах слоев
3.4.5. Начальные условия
3.5. Особенности расчета воднотеплового режима за период полного годичного цикла
3.6. Метод и алгоритм решения задачи о воднотепловом режиме
3.6.1. Постановка задачи об оттаивании грунта
3.6.2. Методы решения задачи Стефана
3.6.3. Метод динамической адаптации
3.6.4. Разностная аппроксимация
3.6.5. Алгоритм решения
3.7. Условия проведения вычислительного эксперимента
и анализ результатов
Выводы по 3 главе
4. Математическая модель циклического нагружения
дорожных покрытий
4.1. Общие соображения и требования к математической модели
4.2. Классификация транспортных средств и их распределение по осевым нагрузкам
4.3. Анализ изменений интенсивности движения по
годам, месяцам, дням недели и часам суток
4.4. Распределение транспортного потока по полосам , движения
4.5. Структура математической модели, принципы ее функционирования и условия применения
Выводы по 4й главе
5. Куммулятивная математическая модель процесса накопления повреждений в цементобетонных покрытиях
5.1. Основные положения гипотезы о накоплении повреждений
5.2. Моделирование дефоомативных свойств многослойных оснований
5.3. Моделирование изменений температурных напряжений
5.3.1. Анализ исследований в области температурного режима и напряженного состояния цементобетонных покрытий
5.3.2. Моделирование процесса изменения температуры поверхности покрытия
5.3.3. Моделирование температурных полей бетонных покрытий
5.3.4. Предлагаемая математическая модель процесса изменения температурных деформаций и напряжений в покрытии
5.4. Напряжения от воздействия транспортных средств
5.4.1. Постановка задачи и краткий обзор методов расчета напряжений в цементобетонных покрытиях
5.4.2. Теория расчета плит на упругом основании на основе метода конечных элементов
5.4.3. Экспериментальное исследование напряжений в цементобетонных покрытиях
5.5. Общая характеристика программного комплекса и примеры вычислительного эксперимента при решении практических задач
Выводы по 5й главе
Общие выводы
Список литературы


Е. показал, что применительно к слоям усиления цементобетонных покрытий линейная механика разрушения может дать более точные представления, чем концепция усредненных глобальных параметров, таких как. Отмечая перспективность таких подходов, следует учитывать, что их эффективность необходимо связывать с развитием методов и аппаратуры для количественной оценки дефектов микроструктуры в конструкциях. Важнейшим направлением в исследовании работоспособности дорожных покрытий являются натурные исследования автомобильных дорог и специально построенных опытных участков. Более чем столетняя история применения цементобетонных покрытий периодически сопровождается их массовым обследованиями с изучением особенностей их разрушения и причин, которые к этому приводят. Опыт эксплуатации цементобетонных покрытий позволил установить, что их разрушение определяется двумя основными процессами поверхностным разрушением образование выбоин у швов, шелушение и растрескиванием. Отмечаются также просадки отдельных плит, изменение их уклона, образование уступов между соседними плитами. Из всех перечисленных видов дефектов наибольший интерес представляет растрескивание, как наиболее опасный и распространенный вид разрушений. В результате появления сквозных трещин покрытие расчленяется на более мелкие, не связанные между собой элементы, что приводит к существенному ухудшению его ровности, как за счет образования выбоин в местах расположения трещин, так и за счет неравномерной просадки отдельных элементов плит. Изучению процесса растрескивания постоянно уделяется пристальное внимание специалистами, работающими в сфере совершенствования расчета и конструирования дорожных одежд жесткого типа для автомобильных дорог и аэродромов. Бельковского С. В. , Защепина А. Н. 1, Чернигова В. А. 2, Апестина В. К., 2. Ключникова Г. Я. С и др. Применительно к карьерным и сельскохозяйственным дорогам значительный объем наблюдений был выполнен под руководством автора данной работы . Из наиболее масштабных и полных исследований, выполняемых за рубежом, следует отметить работы выполненные в Англии 4, 5, 6, 7. США уже было построено от до км, в Англии был выполнен значительный объем по строительству опытных участков с цементобетонным покрытием. Участки различались толщиной покрытия, расстоянием между швами, типом и толщиной основания, процентом армирования, прочностью бетона. По результатам более чем летних наблюдений был сделан, вывод о том, что покрытие толщиной см из бетона сопротивлением на сжатие Мпа способно в течение лет выдерживать движение авт. Волосные трещины можно увидеть только при внимательном рассмотрении и при благоприятных условиях. Тонкие трещины ясно различимы, на поверхности, имеют ширину не более 0,5 км. Средние трещины от 0,5 мм до 1,2 мм шириной. Широкие трещины шире 1,2 мм. В качестве иллюстрации представляет интерес так называемый Окстонекий эксперимент на дороге А б Нотингемшире. Экспериментальные участки были уложены в 4 гг. Движение в году составляло около 0 грузовых автомобилей в сутки. В Г. ДОСТИГЛО . Два обстоятельства необходимо отметить по результатам данного эксперимента. Первое состоит в том, что, как следует из рис. При этом процесс растрескивания растянут во времени и характерен для всех конструкций существенно отличающихся запасом прочности, но подвергающихся совершенно одинаковым воздействием транспортного потока и находящихся в одинаковых климатических условиях. Второе может быть проиллюстрировано результатами представленными в табл. Конструкции с покрытиями толщиной см, ,5 см и даже см способны служить без ремонта несколько лет, обеспечивая пропуск до грузовых автомобилей в сутки. Указанное обстоятельство является очень важным, т. Для исследования влияния расхода арматуры на интенсивность процесса расстрескивания в году в Англии был проведен Алконберихил эксперимент. В процессе эксперимента были проведены многолетние наблюдения бетонных покрытий отличающихся толщиной покрытия и расходом арматуры. Результаты показывающие постепенность процесса растрескивания показаны на рис.