Научный архив: статьи

Рассматриваются вопросы применения материалов, которые будут выполнять функцию антикоррозионной защиты элементов пролётного строения, а также будут предотвращать получение травм на надземных пешеходных переходах из-за обледенения (гололёда) пешеходных зон. Также приводятся результаты анализа необходимости применения некоторых конструктивных улучшений надземных пешеходных переходов, которые будут предотвращать дальнейшее перемещение влаги на металлические части пролета надземных пешеходных переходов. Описаны основные проблемы повреждения антикоррозионной защиты металлических надземных пешеходных переходов с анализом воздействия на них агрессивных сред. Представлено описание международного опыта борьбы с гололёдом на объектах транспортной инфраструктуры. Приведены пути решения вопросов предотвращения повреждения гидроизоляции и способы недопущения или быстрого устранения гололёда, такие как: - создание системы мониторинга с помощью искусственного интеллекта для привлечения дополнительного персонала для очистки пешеходных переходов на основе аналитических данных; - создание диспетчерской службы с использованием машинного зрения для распознания изображений, что позволяет в режиме реального времени передавать сигнал в диспетчерскую службу о необходимости произвести уборку снега и гололеда на надземном пешеходном переходе, тем самым позволив перераспределить и использовать рабочий персонал и технику более эффективно; - использование гофрированной решетки из оцинкованной стали; - использование двуслойных покрытий из резиновой крошки; - использование модульных резиновых плиток, защищающих основные конструкции от повреждения и обеспечивающих хорошее сцепление с поверхностью; - использование в зимний период времени резиновых рулонных материалов; - строительство тёплых металлических надземных переходов с отопительной системой.

Текстура макрошероховатости переходных зон деформационных швов автодорожных мостовых сооружений при эксплуатации влияет на их способность к истиранию; возникновению полос наката; увеличение шума при проезде транспортных средств; на изменение коэффициента сцепления; однородность распределения активных выступов, взаимодействующих с шинами колес транспортных средств; вероятность колееобразования; неоднородность распределения противогололедных материалов и вероятность возникновения гололеда. Еще одной особенностью являются накопленные продольные и поперечные погрешности колееобразования, требующие предобработки числового ряда результатов измерения макрошероховатости. Имеется повышенный износ, а также вырывание зерен щебня из вяжущего. Поэтому в статистическом плане текстура макрошероховатости переходных зон ездового полотна не является стационарной. Применение морфологического подхода на этапе изучения научно-технического уровня технического нормирования макрошероховатости переходных зон деформационных швов мостовых сооружений позволило выявить основные показатели комплексной оценки их текстуры макрошероховатости: разновысотность, разноглубинность, расстояние между средними линиями разновысотности и разноглубинности, разнодлинность. Результаты аналитического обзора позволили обосновать перспективность дальнейшего исследования макрошероховатых дорожных покрытий, которые отличаются повышенной разновысотностью выступов и разноглубинностью впадин, а также разнодлинностью между выступами. При проведении строительного контроля было установлено, что значительная часть переходных зон деформационных швов мостовых сооружений не имеет текстуры макрошероховатости. Отсутствие текстуры макрошероховатости на данных переходных зонах является нарушением требований безопасности дорожного движения по показателю коэффициента сцепления. Впервые определены статистические показатели разнодлинности для участка макрошероховатого покрытия. К практическому применению предлагаются новые принципы технического нормирования и регулирования макрошероховатых переходных зон деформационных швов мостовых сооружений.

Приведен обзор исследований о возможности и перспективе применения переработанного бетона в качестве заполнителя для асфальтобетонной смеси. Рассматривается вопрос эффективности и экологической целесообразности включения переработанного бетона в технологию производства асфальтобетонных смесей. Обсуждается необходимость поиска устойчивых и экономически выгодных решений в дорожном строительстве и текущем содержании автомобильных дорог с использованием переработанного бетона. В качестве методов исследования используются: патентный поиск, систематизация, описание и анализ. Аналитический обзор информации выполняется по результатам отечественных и зарубежных статей, связанных с темой вторичных заполнителей и практического опыта их использования. Подробно описываются различные методы получения бетонного лома и представлены результаты испытаний образов асфальтобетонной смеси с добавлением заполнителей, содержащих вторичный заполнитель. Полученные результаты демонстрируют, что использование переработанного бетонного лома в качестве заполнителя горячей асфальтобетонной смеси является целесообразной и эффективной технологической операцией. Свойства полученного материала соответствуют действующим нормативным документам стран, проводящих исследование. В процессе выполнения исследования, а также анализа полученных результатов были рассмотрены различные иностранные работы по приготовлению горячего асфальтобетона. Установлено, что асфальтобетон, приготовленный на основе вторичного заполнителя, соответствуют предъявляемым стандартам качества. Подчеркивается потенциал переработанного бетона в качестве экологически чистого и экономически выгодного компонента для производства асфальтобетонных смесей. Таким образом, используя полученные знания, можно заключить, что исследование применения переработанного бетонного лома в качестве заполнителя для горячей асфальтобетонной смеси с точки зрения геоники является актуальным на сегодняшний день.

Зона устройства деформационного шва на мостовых сооружениях является одним из самых проблемных элементов мостовых сооружений на автомобильных дорогах Республики Беларусь. При обследовании мостовых сооружений состояние деформационных швов, как правило, оценивается визуально. Такой метод оценки легко реализуем и не требует больших затрат времени, однако по сути является экспертным и требует определенного опыта и высокой квалификации специалистов. Предлагается три новых метода инструментальной диагностики деформационных швов: термографический, виброаналитический и по адаптированному показателю IRI. Предлагаемые методы позволяют выполнять более объективную инструментальную оценку состояния деформационных швов с точки зрения влияния на условия движения автомобилей по мостовому сооружению. Вопрос нарушения герметичности деформационных швов в данных исследованиях не рассматривался. Для двух методов предложены критические значения измеряемых параметров, при достижении которых необходимо выполнение ремонта зоны устройства деформационных швов. Все методы опробованы в полевых условиях. Представлены результаты измерений на нескольких мостовых сооружениях, характерных для Республики Беларусь, с железобетонными рёбристыми пролётными строениями. Предлагаемые методы могут найти применение при проведении регулярных обследований мостовых сооружений, а также мониторинге. Позволяют оценить состояние шва и прилегающих участков дорожного покрытия без ограничения движения по сооружению. Предложенные критические значения измеряемых параметров развивают теорию долговечности деформационных швов. Развитие методов оценки состояния деформационных швов позволяет более точно отслеживать момент наступления их критического состояния, требующего вмешательства ремонтных служб, и, как следствие, ведет к повышению надежности и долговечности всего мостового сооружения.

Рассматриваются вопросы, связанные с определением давления грунта на конструкцию водопропускных труб в насыпи. Отмечается, что определение давления на водопропускные трубы связано с некоторыми трудностями, вызванными характером взаимодействия сооружений и окружающего грунтового массива, а также многообразием и сложностью однозначного учета грунтовых условий. Давление грунта определяется целым рядом факторов, таких как жесткость трубы, условия укладки, принятое основание, и другими. Рассматриваются основные моменты становления наиболее известных и до сих пор актуальных отечественных и зарубежных теорий расчета давления грунта, модели распределения давления, принятые допущения, ограничения и то, как учитываются упомянутые факторы, а также принципы зарубежной практики прямого и непрямого проектирования жестких бетонных водопропускных труб. Приводится анализ стандартов определения давления грунта на водопропускные трубы: СП 35.13330.2011 «Мосты и трубы» (Россия), AASHTO LRFD Bridge Design Specifications (США), Standard AS/NZS 3725 (Новая Зеландия и Австралия). Для каждого стандарта рассматривается несколько загружений с учетом их специфики. При этом в качестве переменных принимаются характеристики водопропускной трубы, основания и окружающего грунта. В результате расчета анализируются значения вертикального и бокового давления грунта для жестких и гибких труб, учитываемые факторы и допущения, на основании чего делается вывод о преимуществах, недостатках и ограничениях каждого из упомянутых подходов, а также высказываются соображения о возможных направлениях перспективного развития и совершенствования норм.

Представлены проблемы термомеханических повреждений колес грузовых вагонов при их роспуске на немеханизированных горках. Колесо, которое в процессе башмачного торможения находится не на башмаке, осуществляет торможение скольжением по рельсу, что и является причиной образования на его поверхности термомеханических повреждений в виде односторонних ползунов. Предложена конструкция противоползунной системы, обеспечивающая возможность проворота колеса вокруг своей оси на некоторый угол, чтобы изменить поверхность торможения. Установка на тормозной позиции немеханизированной горки систем противоползунной системы не вносит изменений в практику технологии башмачного торможения. На основе математического моделирования проведен тепловой расчет для определения минимально допустимой длины торможения колеса в режиме юза для немеханизированной горки. В качестве граничного критерия оценки допустимой продолжительности юза принята температура на поверхности контакта неподбашмаченного колеса и рельса. На основе результатов проведенных исследований сделаны выводы о динамике формирования неравномерного изнашивания кругов катания колесных пар и решены вопросы оптимизации физико-механических характеристик разгружающего модуля противоползунной системы работающей в динамически нагруженных условиях эксплуатации. Режим юза как процесс при торможении отцепов на немеханизированных горках является частью технологического процесса, поэтому в работе была поставлена задача определить рациональную его длину, при которой сформированная при торможении поверхность контакта не будет переходить в стадию интенсивного изнашивания. Решен вопрос определения оптимальной твердости разгружающей балки и минимизации угла поворота колеса относительно рельса.

Представлены результаты исследования биопозитивных подходов к проектированию систем водоотведения для автомобильных дорог в условиях изменяющегося климата. Анализ проблемы показывает, что увеличение частоты и интенсивности экстремальных осадков, связанное с глобальными климатическими изменениями, создает дополнительные гидрологические нагрузки на дорожную инфраструктуру, что приводит к повышению риска размывов, подтоплений и разрушений земляного полотна. Для оценки гидрологических параметров использована статистическая модель Гумбеля, позволяющая прогнозировать интенсивность осадков с учетом их вероятностного характера. Проведены расчеты интенсивности осадков и пропускной способности водоотводных систем для различных периодов повторяемости (10, 100 и 1000 лет). Результаты анализа подтвердили необходимость уточнения расчетных методов и увеличения размеров водоотводных устройств для адаптации дорожной инфраструктуры к изменяющимся климатическим условиям. Особое внимание уделено интеграции биопозитивных подходов, направленных на снижение техногенных нагрузок и минимизацию негативного воздействия на природные экосистемы. Предложены рекомендации по использованию экологически устойчивых материалов, улучшению конструктивных решений и разработке комплексных моделей оценки биопозитивности объектов дорожно-строительного комплекса. Полученные результаты способствуют формированию научно обоснованных подходов к проектированию дорожной инфраструктуры, устойчивой к климатическим изменениям, и могут быть применены при разработке нормативных документов, а также в практической инженерной деятельности.

Асфальтобетоны представляют собой композиционный материал, состоящий из минеральных материалов различного гранулометрического состава и битума. Для регулирования физико-механических и эксплуатационных показателей асфальтобетонов в состав асфальтобетонной смеси вводят дополнительные компоненты. Использование в составе асфальтобетонов различных добавок требует уточнения классической схемы производства асфальтобетонной смеси, определения последовательности введения добавки и технологических режимов ее производства. В большинстве опубликованных работ по использованию структурорегулирующих добавок в составе асфальтобетона не рассматриваются вопросы технологии производства асфальтобетонной смеси. Как правило, в исследованиях указаны полученные результаты без упоминания технологических режимов, в том числе очередности смешивания компонентов. На примере использования измельченных отходов полиэтилена низкого давления в качестве структурорегулирующей добавки проведено исследование по установлению характера влияния на физико-механические показатели асфальтобетонов процесса смешивания. Анализ полученных показателей асфальтобетонных образцов с частицами полиэтилена низкого давления и вычисленные коэффициенты вариации и осцилляции показали, что на качество асфальтобетонной смеси процесс смешивания оказывает значительное влияние. Установлено, что физико-механические показатели образцов асфальтобетона могут варьироваться в пределах 6-15 %, что указывает на формирование существенной неоднородности асфальтобетонной смеси и, как следствие, асфальтобетон будет иметь значительную неоднородность своей структуры при промышленном выпуске. Установлено, что для обеспечения высокой степени композиционной однородности структуры асфальтобетона при использовании в его составе измельченного полиэтилена низкого давления необходимо его вводить в состав асфальтобетонной смеси на этапе смешивания каменных материалов. Битум добавляется в смесь после перемешивания каменных материалов с частицами полиэтилена низкого давления. Такой порядок смешивания обеспечивает минимальное время приготовления асфальтобетонной смеси, снижение потребления энергетических ресурсов, обеспечение эффективности технологии утилизации тары из полиэтилена низкого давления. На примере использования полиэтилена низкого давления в качестве структурорегулируюшей добавки показано влияние процесса смешивания в технологии производства асфальтобетонных смесей на физико-механические свойства асфальтобетона.

Обоснована актуальность проведения исследования динамического характера рабочих процессов кузовных мусоровозов с учетом свободных колебаний рамы автомобиля. Обобщены результаты исследований влияния конструктивного исполнения манипуляторов кузовных мусоровозов с боковой загрузкой на формирование усилий в конструктивных элементах мусоровоза при взаимодействии их с нагрузкой, создаваемой весом контейнера при выполнении рабочих операций: подъем, опрокидывание, опускание. Составлена модель и приведена расчетная схема мусоровоза как колебательной системы. Определен характер колебаний рамы мусоровоза в рабочем режиме. Установлены закономерности формирования усилий в системе «захват - бак - захват». С учетом свободных затухающих колебаний базового шасси выполнены исследования формирования нагрузок и оптимизация параметров серийно выпускаемых механизмов загрузки, а также оригинальных технических решений, подтвержденных патентами на изобретения. Для определения нагрузок, возникающих в системе «захват - бак - захват» серийного «вилочного» захвата, разработаны расчетные схемы и составлены уравнения равновесия действия сил. Полученные зависимости позволяют оценить изменение величины усилий в элементах конструкции захвата за рабочий цикл работы манипулятора с учетом колебаний базового шасси и их отклонение от статических нагрузок. Моделированием сил и моментов в элементах новой конструкции захвата, обеспечивающей вертикальное положение контейнера в процессе его подъема, установлено, что после затухания колебаний базового шасси происходит стабилизация всех сил, действующих в системе, моменты компенсируют действие друг друга таким образом, что суммарный момент стремится к нулю. На основании выполненных исследований дано решение актуальной научно-технической задачи, состоящей в совершенствовании методов расчета машин для сбора и вывоза твердых коммунальных отходов, обеспечивающих повышение эффективности их эксплуатации за счет снижения усилий в элементах конструкции захвата, повышения надежности системы «захват - бак - захват» манипулятора и его привода, повышения производительности мусоровозов и экологичности их работы.

Предлагаемый метод управления инновационными и страховыми рисками в транспортном строительстве заключается в количественной оценке вклада продуктовых и технологических инноваций в экономическую эффективность инновационно-инвестиционных проектов транспортного строительства и развития сети автомобильных дорог для повышения качества транспортной инфраструктуры. Этот вклад определяется финансовой эффективностью инновации, ее перспективностью и рискованностью новшества. Его преимуществом является то, что он базируется на методах разработки технико-экономической и бизнес-оценки, а также реализации инноваций, обеспечивающих экономию ограниченных ресурсов и повышение транспортно-эксплуатационных показателей транспортных сооружений на всех стадиях их жизненного цикла при реализации проектов в условиях экономической неопределенности и меняющихся условий эксплуатации в связи с появлением новых расчетных нагрузок и увеличением интенсивности транспортных потоков. Установлен перечень факторов, сдерживающих применение инновационных материалов и технологий при реализации проектов строительства транспортных сооружений с требуемыми показателями долговечности и безотказности. Инновационный риск в транспортном строительстве может быть оценен вероятностью и среднеквадратическим отклонением ожидаемого от продуктовой или процессной инновации дохода. Этот вклад определяется финансовой эффективностью инновации, ее перспективностью и рискованностью новшества. Впервые разработаны интегральный и дискретный виды расчетных формул вычисления риска через площадь «хвоста» гистограммы распределения. Авторы впервые предлагают расширить перечень этапов жизненного цикла транспортных сооружений этапом технического перевооружения, где как раз и может быть реализован риск-ориентированный подход, требования к исполнению которого установлены Налоговым кодексом. Методы оценки эффективности процесса управления на основе теоретико-вероятностного подхода предлагается рассматривать на основе оценки утолщенности и укороченности хвостов распределений управляемого и неуправляемого процессов.

Анализируются композитные конструкции, созданные из древесины и железобетона, которые успешно сочетают преимущества обоих материалов. Подчеркивается рациональное распределение усилий между древесиной и бетоном, что делает такие конструкции экономически выгодными. Древесина, являясь возобновляемым ресурсом, снижает ресурсоёмкость строительства, а бетон обеспечивает долговечность и устойчивость к внешним воздействиям. Отмечено, что сооружения с использованием конструкций из древесины и железобетона отличаются энергоэффективностью и экологичостью. Рассмотрены основные области применения композита из древесины и железобетона. К ним относятся гражданские и промышленные здания, малые мосты и инфраструктурные объекты. Особое внимание уделено современным технологиям, которые демонстрируют эффективность таких материалов при реконструкции исторических зданий и новом строительстве. Отмечены ограничения по величине пролета и условиям эксплуатации. Сделаны выводы о перспективности использования древесно-бетонных композитов для устойчивого и экологичного строительства.

Рассматриваются проблемы, связанные с обеспечением безопасности населения при авариях с утечкой бытового газа, характерных для жилых домов Арктической зоны вследствие географических и климатических условий. Проведен анализ основных причин аварий с бытовым газом на территории России и сформулированы их особенности. Предлагаются пути усовершенствования мер безопасности посредством установки улучшенных газоанализаторов в квартирах с возможностью оповещения газовых охранных служб и жильцов, применения более совершенных технических средств тушения пожаров, способов ликвидации последствий разрушений и средств по экстренному спасению пострадавших из-под завалов при экстремально низких температурах воздуха.