Стаття 12 №4 2021

УДК 539.3
DOI: 10.33868/0365-8392-2021-4-268-71-78

© Л. В. Шевчук, канд. техн. наук, доцент кафедри вищої математики,
e-mail: ludmilashevchuk25@gmail.com,
ORCID: 0000-0002-5748-9527;

© О.  І. Білобрицька, канд. техн. наук, доцент кафедри вищої математики,
e-mail: o.bilobrytska@ntu.edu.ua,
ORCID: 0000-0002-6751-6592;

© І.  І. Гринчак, асист. каф. дорожньо-будівельних матеріалів і хімії
e-mail: ilonaborovyk@ukr.net,
ORCID: 0000-0002-8382-3824
(Національний транспортний університет)

ВПЛИВ НЕСУМІСНОСТІ ТЕРМОМЕХАНІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ НЕСУЧИХ ШАРІВ МОСТОВОЇ КОНСТРУКЦІЇ НА ЇЇ ТЕРМОНАПРУЖНИЙ СТАН

Анотація. На базі теорії термопружності розглянуто задачу про термонапружений стан двошарового фрагмента мостової конструкції, що складається з металевої основи й асфальтобетонного верхнього шару, в умовах зміни температури навколишнього середовища за різних значень коефіцієнтів температурного лінійного розширення шарів. За допомогою методу скінченних елементів побудовані поля температурних напружень, деформацій і переміщень за різних значень термомеханічних характеристик шарів. Виконаний аналіз впливу значень термомеханічних параметрів на напружено-деформований стан системи. Показано, що зі збільшенням несумісності цих характеристик інтенсивності напружень і деформацій зростають. Знайдені зони концентрації цих функцій. Рекомендовано у проєктуванні мостів для уникнення їхньої передчасної деструкції використовувати матеріали з близькими значеннями термомеханічних параметрів.
Ключові слова: двошарова мостова конструкція, несумісність термомеханічних параметрів, поля термонапружень, скінченно-елементний аналіз.

Література
1. Гуляєв В. І., Гайдачук В. В., Мозговий В. В., Заєць Ю. О., Шевчук Л. В., Шлюнь Н. В. Термопружний стан багатошарових дорожніх покриттів // Монографія – К.: НТУ, 2018. – 272 с.
2. Гайдайчук В. В., Мозговий В. В., Густєлєв О. О., Шевчук Л. В. Аналіз деформування дорожного покриття на металевій плиті південного моста / Промислове будівництво та інженерні споруди. – 2019. – №1. – С. 31–39.
3. Гайдайчук В. В., Мозговий В. В., Заєць Ю. О., Шевчук Л. В. Моделювання напружено-деформованого стану конструкції дорожнього одягу під дією транспортних навантажень // Опір матеріалів і теорія споруд. – 2017. – Вип. 99 – С. 45–57.
4. Гайдайчук В. В., Мозговий В. В., Заєць Ю. О., Шевчук Л. В. Чисельне моделювання термонапруженого стану шаруватого покриття автомобільної дороги // Опір матеріалів і теорія споруд. – 2017. – Вип. 98 – С. 56–71.
5. Гуляєв В. І., Гайдайчук В. В., Мозговий В. В., Густєлєв О. О., Заєць Ю. О., Шевчук Л. В. Дослідження термонапруженого стану конструкцій дорожнього одягу // Промислове будівництво та інженерні споруди, 2017, №1. – С. 6-12.
6. Гуляєв В. І., Шевчук Л. В., Куцман О. М. Сезонний перерозподіл полів напружень в конструкціях шаруватих покриттів доріг під дією транспортних навантажень // Вісник НТУ – К.:НТУ – 2018. – Вип. 40. С. 98–105.
7. Дмитренко Ю. І. Механіка композитних матеріалів при високих температурах // – Фізмат, 2018. – 442 p.
8. Кучер Н. K., Рязанов Р. А. Прогнозирование характеристик упругости слоистых однонаправленных углепластиков при повышенных // Вісник НТУУ «КПI», серія Машинобудування, 2016. – №3 (78). – P.5-11.
9. Radovskiy, B., Mozgovoy, V. Ways to reduce low temperature cracking in Asphalt Pavements //In: 4th Eurobitume Symposium, Madrid. – 1989.
10. Yoder, E. J. Principles of pavement design.// – New York. John Wiley & sons, INC. London. Chapman & Hall, Ltd. 1991.
11. Huliaiev, V. I., Haidaichuk, V. V., Hustieliev, O. O., Shevchuk, L. V. Thermal Stress State of Layered and Inhomogeneous Pavement // International Applied Mechanics, 2021. – Vol. 57, №1. – P. 86–96.
12. Gaydaychuk, V. V., Mozgovyy, V. V., Zayets, Yu. A. Certain Mechanisms of Thermostress Field Variations in Layered Pavement Structures // Strength of Materials, 2020. – 52(6). – P. 930–938.
13. Ковалев Я. Н. Автомобильные дороги. Минск: Арт Дизайн, 2006, 352 с.
14. Радовский Б. С. Проблемы механики дорожно-строительных материалов и дорожных одежд. К: Полиграф Консалтинг, 2003, 252 с.
15. Сендецки Дж. Механика композитних материалов. Т.2.М.: Мир, 1978, 566 с.
16. Телтаев Б. Б. Деформации и напряжения в нежестких конструкцыях дорожных одежд. Алматa: Казахская академия транспорта и коммуникаций им М.Тынышбаева, 1999, 217 с.
17. Чанг Н., Хауэс Ф. Нелинейные сингулярно возмущенные краевые задачи.М.: Мир, 1988, 247 с.
18. Bahia, H. U., Zeng, M., Nam, K. Consideration of strain at failure and strength in prediction of pavement thermal cracking // J AAPT. – 2000. – 69. – P. 497–535.
19. Bouldin, M. G., Dongré, R., Rowe, G. M., Sharrock, M. J., Anderson, D. A. Predicting thermal cracking of pavements from binder properties // AAPT. – 2000. – 69. – P. 455–496.
20. Chen, E. Y., Pan, G. E., Norfolk, T. S., Wang, O. Surface loading of a multilayered viscoelastic pavement. //–Road Mat Pav Des 12:849–874 (2011)
21. Herve, D. B., Louis, F. Mechanical tests for bituminous materials. Recent improvements and future prospects // – Proceedings of the Fifth international RILEM Symposium MTBM LYON 97/France/14-16 MAI 1997. – P. 353–355.
22. Molenaar, A. A., Li, N. Prediction of compressive and tensile strength of asphalt concrete // Int J Pav Res Tech. – 2014. – 7. – P. 324–331.
23. Мозговий В. В., Онищенко А. М., Різніченко О. С. Методика проектування асфальтобетонних шарів зносу для міських умов // Вісник, 2010. – Част. 1. – С. 46–50.
24. Мозговой В. В. Повышение гидроизоляционной способности асфальтобетонного покрытия // Проблемы механики и строительства транспортних сооружений: Труды II Международной научно-практической конференции. Алматы. – 2015. – 54–60 с.
25. Коваленко А. Д. Основы термоупругости. К: Наукова Думка, 1970, 239 с.
26. Новацкий В. Динамические задачи термоупругости. М.: Мир, 1970, 256 с.
27. Перельмутер А. В., Сливнер В. И. Расчетные медели сооружений и возможность их анализа. М.: ДМК Пресс, 2007, 600 с.

References
1. Gulyayev, V. I., Gaydaychuk, V. V., Mozgovyy, V. V., Zayets, Yu. A., Shevchuk, L. V. Termopruzhnyi stan bahatosharovykh dorozhnikh pokryttiv // Monohrafiia – K. : NTU, 2018. – 272 p.
2. Gaydaychuk, V. V., Mozgovyy, V. V., Gustyelyev, O. O., Shevchuk, L. V. Analiz deformuvannia dorozhnoho pokryttia na metaleviiy plyti pivdennoho mosta // Promyslove budivnytstvo ta inzhenerni sporudy. – 2019. – No 1. – P. 31–39.
3. Gaydaychuk, V. V., Mozgovyy, V. V., Zayets, Yu. A., Shevchuk, L.V. Modeliuvannia napruzheno-deformovanoho stanu konstruktsiyi dorozhnoho odiahu pid diyeyu transportnykh navantazhen //Opir materialiv i teoriya sporud. – 2017. – V. 99 – P. 45–57.
4. Gaydaychuk, V. V., Mozgovyy, V. V., Zayets, Yu. A., Shevchuk, L.V. Chyselne modeliuvannia termonapruzhenoho stanu sharuvatoho pokryttia avtomobilnoyi dorohy //Opir materialiv i teoriya sporud. – 2017. – V. 98 – P.56–73.
5. Gulyayev, V. I., Gaydaychuk, V. V., Mozgovyy, V. V., Zayets, Yu. A., Shevchuk, L. V. Doslidzhennia termonapruzhenoho stanu konstruktsiy dorozhnoho odiahu // Promyslove budivnytstvo ta inzhenerni sporudy. – 2017. – No 1. – P. 6-12.
6. Gulyayev, V. I., Shevchuk, L. V., Kutsman, O. M. Sezonnyy pererozpodil poliv napruzhen v konstruktsiyakh sharuvatykh pokryttiv dorih pid diyeyu transportnykh navantazhen //Visnyk Natsionalnoho transportnoho universytetu  2018.  V. 40. − P. 98−105.
7. Dmytrenko, Yu. I. Mekhanika kompozytnykh konstruktsiy pry vysokykh temperaturakh (Mechanics of composite structures at high temperatures) / Yu.I. Dmytrenko// – Fizmatlit, 2018. – 442 p.
8. Kucher, N. K. Prohnozirovaniye kharakteristik upruhosti sloistykh odnonapravlennykh uhleplastikov pri povyshennykh tyempyeraturakh (Prediction of the elastic characteristics of unidirectional laminated carbon plastics at elevated temperatures) / N.K. Kucher, R.A. Ryazanov // Visnyk NTUU «KPI», seriya Mashynobuduvannia, 2016. – №3 (78). – P.5-11.
9. Radovskiy, B., Mozgovoy, V. Ways to reduce low temperature cracking in Asphalt Pavements. / B. Radovskiy, V. Mozgovoy //In: 4th Eurobitume Symposium, Madrid. – 1989.
10. Yoder E. J. Principles of pavement design.// – New York. John Wiley & sons, INC. London. Chapman & Hall, Ltd. 1991.
11. Huliaiev, V. I., Haidaichuk, V. V., Hustieliev, O. O., Shevchuk, L. V. Thermal Stress State of Layered and Inhomogeneous Pavement // International Applied Mechanics, 2021. – Vol. 57, №1. – P. 86–96.
12. Gaydaychuk, V. V., Mozgovyy, V. V., Zayets, Yu. A. Certain Mechanisms of Thermostress Field Variations in Layered Pavement Structures // Strength of Materialsthis, 2020. – 52(6). – P. 930–938.
13. Kovalyev, Ya. N. Avtomobilnyye dorohi //– Minsk: Art Dizain, 2006, 352 с.
14. Radovskiy, B.S. Problemy mekhaniki dorozhno-stroitelnykh materialov i dorozhnykh odezhd //– K: Polyhraf Konsaltynh, 2003, 252 p.
15. Sendecki, J. Myekhanika kompozitnykh matyerialov //– T.2.M.: Mir, 1978, 566 p.
16. Tyeltayev, B. B. Deformatsii i napryazhyeniyia v nezhyestkikh konstruktsiyakh dorozhnykh odezhd //– Almata: Kazakhskaiya akadyemiiya transporta i kommunikatsiy im. M.Tynyshbayeva, 1999, 217 p.
17. Chang, N., Howes, F. Nyelinyeynyye sinhuliarno vozmushchyennyye krayevyye zadachi (//– M.: Mir, 1988, 247 p.
18. Bahia, H. U., Zeng, M., Nam, K. Consideration of strain at failure and strength in prediction of pavement thermal cracking // J AAPT. – 2000. – 69. – P. 497–535.
19. Bouldin, M. G., Dongré, R., Rowe, G.M., Sharrock, M. J., Anderson, D. A. Predicting thermal cracking of pavements from binder properties // AAPT. – 2000. – 69. – P. 455–496.
20. Chen, E. Y., Pan, G.E., Norfolk, T. S., Wang, O. Surface loading of a multilayered viscoelastic pavement. //– Road Mat Pav Des 12:849–874 (2011)
21. Herve, D. B., Louis, F. Mechanical tests for bituminous materials. Recent improvements and future prospects // – Proceedings of the Fifth international RILEM Symposium MTBM LYON 97/France/14-16 MAI 1997. – P. 353–355.
22. Molenaar, A. A., Li, N. Prediction of compressive and tensile strength of asphalt concrete // Int J Pav Res Tech. – 2014. – 7. – P. 324–331.
23. Mozgovyy, V. V., Onishchenko, A. M., Riznichenko, O. S. Metodyka proektuvannia asfaltobetonnykh shariv znosu dlia miskykh umov // Visnyk, 2010. – Chast.1. – P. 46–50.
24. Mozgovyy, V. V. Povysheniye hidroyizoliatsionnoyi sposobnosti asfaltobyetonnoho pokrytiiya // Problemy mekhaniki i stroityelstva transportnykh sooruzhyeniy: Trudy II Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konfyeryentsii. Almaty– 2015. – 54–60 p.
25. Kovalenko, A. D. Osnovy tyermoupruhosti //– K: Naukova Dumka, 1970, 239 p.
26. Novatsky, V. Dinamicheskiye zadachi //– M.: Mir, 1970, 256 p.
27. Pyeryelmuter, A.V., Slivker, V.I. Rashchyetnyye modyeli sooruzhyeniy y vozmozhnost ikh analiza //– M.: DMK Press, 2007, 600 p.