В слоях автомобильных дорог из-за многократной нагрузки от транспортных средств на определенных участках образуются неровности в виде прогибов. Они считаются существенными дефектами проезжей части, так как влияют на комфорт при движении автомобилей и на статистику аварийности. Проблема актуальна во всем мире. При этом причины образования просадки изучены недостаточно. Ученые ПНИПУ совместно с производственниками исследовали, как возникают просадки, и предложили конструкцию дорожной одежды, которая позволяет строить автомобильные дороги и улицы более устойчивыми к их образованию.
Исследование опубликовано в «Международном научно-исследовательском журнале», № 10 (136) за 2023 год. Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Совокупность слоев дорог, или дорожная одежда, бывает жесткой и нежесткой. Жесткая обычно устраивается на автодорожных мостах и отличается тем, что содержит в себе бетон с добавлением цемента или металлической арматуры. А подходы к мостам и путепроводам выполняются из нежестких или облегченных конструкций с асфальтобетонным покрытием. Именно на стыке двух разных дорожных одежд возникают прогибы. Причем часто это случается задолго до истечения срока службы верхнего слоя.
В настоящее время стыки дорожных одежд плавно соединяют переходными плитами, но этот способ недолговечен и достаточно быстро приводит к просадкам. Ученые Пермского Политеха предположили, что проблема связана с воздействием от проезжающих по дороге колес автомобиля. Они провели расчеты сил колесной нагрузки и выяснили, что крутящий момент, передаваемый от колеса на покрытие, создает как бы «завихрение» нагрузки на стыке жесткой и нежесткой дорожных одежд. Это становится причиной образования прогибов за счет преждевременного истирания асфальтобетонного покрытия.
Чтобы уменьшить этот эффект, политехники спроектировали конструкцию соединения двух типов дорожных одежд на участке их стыка. Для этого они использовали между слоями геосинтетическую решетку – строительный материал, который состоит из скрепленных между собой в виде сот полимерных лент. Этот материал позволяет равномерно распределить силы от внешних нагрузок, вызываемых при проезде автомобиля.
— В работе мы рассчитали статические и динамические нагрузки, которые может выдерживать предложенная конструкция. Результаты показали, что такой способ соединения дорожных одежд эффективно защищает их от воздействия автомобилей, тем самым увеличивает срок службы дорожного покрытия и исключает риски потери управления транспортным средством водителями, — рассказывает профессор кафедры автомобильных дорог и мостов Пермского Политеха Альберт Бургонутдинов.
Ученые ПНИПУ нашли новый способ избежать появления ям на участках дорог, прилегающих к мостам и путепроводам. Благодаря их разработке можно обеспечить долговечность дорожных покрытий, сделать передвижение более комфортным и предотвратить возможные автомобильные аварии. Автомобилисты смогут безопасно проезжать на участках стыков дорожных одежд без снижения скорости движения.
Конструкция уже нашла применение на экспериментальном участке автомобильной дороги в Приволжском федеральном округе.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн. рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % — региональные университеты.