Термопружне деформування шароватого покриття на вгнутій ділянці дороги
Заголовок (російською):
Термоупругое деформирование слоистого покрытия на вогнутом участе дороги
Заголовок (англійською):
Thermal elastic deformation of the layered covering on the concave part of a road
Автор(и):
Гайдайчук В.В.
Густєлєв О.О.
Радкевич А.В.
Шевчук Л.В.
Шлюнь Н.В.
Автор(и) (англ):
Gaidaichuk V.V.
Gustieliev O.O.
Radkevich A.V.
Shevchuk L.V.
Shlyun, N.V.
Ключові слова (укр):
Автомобільна дорога, дорожнє покриття, транспортні навантаження, термопружний стан, поле напружень
Ключові слова (рус):
автомобильная дорога, дорожное покрытие, транспортные нагрузки, поле напряжений, термонапряженное состояние
Ключові слова (англ):
automobile road, road coating structure, transport loads, stress field, thermo elastic state.
Анотація (укр):
Поставлена задача про чисельне дослідження термопружного деформування шаруватого покриття дороги на її вгнутих та прямолінійних ділянках. Сформульовані розв’язні рівняння, побудовані їх скінченно-елементні аналоги. Розглянуто випадки навантажень при різних значеннях геометричних, конструктивних та температурних параметрів.
Проаналізовано вплив викривлення на перерозподіл полів напружень при дії температурних збурень. Оскільки при рівномірному нагріванні (охолодженні) криволінійні шари подовжуються по-різному, то можна зробити висновок, що навіть при найменшій кривизні дороги проявляються властивості концентрації всіх напружень в зонах, які прилягають до кінців дороги. Причому, для прямолінійних доріг нормальні до поверхні контакту напруження практично рівні нулю. При збільшені кривизни спостерігається збільшення значення нормального розтягуючого напруження по всій довжині дороги, що може привести тим самим до великої ймовірності відриву першого шару від другого.
Чисельними дослідженнями показано, що пікові значення поздовжніх напружень розтягу у верхньому шарі покриття і зсувних напружень, локалізованих між першим і другим шарами, можуть бути причиною спостережуваних на практиці утворення на дорозі на початковій стадії руйнування та подальшого перетворення їх на поперечні тріщини.
Анотація (рус):
Поставлена задача о численном исследовании термоупругого деформирования покрытия на вогнутом и прямолинейном участках дороги. Сформулированы разрешающиеся уравнения, построенны их конечно-элементные аналоги. Рассмотрены случаи нагрузок при различных значениях геометрических, конструктивных и температурных параметров.
Проанализировано влияние искривления дороги на перераспределение полей напряжений при воздействии температурных возмущений. Поскольку при равномерном нагреве (охлаждении) криволинейные слои удлиняются по-разному, то можно сделать вывод, что даже при малейшем изгибе дороги проявляются свойства концентрации всех напряжений в зонах, прилегающих к концам дороги. Причем, для прямолинейных дорог нормальные к поверхности контакта напряжения практически равны нулю.
Анотація (англ):
The problem on numerical investigation of thermo-elastic deformation of a layered coating on the concave and rectilinear road parts is stated. The constitutive equations are formulated, their finite-element analogues are constructed. The load versions at different values of geometric, structural, and temperature parameters are taken into account.
The influence of the door curvature on redistribution of the stress fields under action of thermal perturbations are analysed. As in a uniform heating (or cooling) the curvilinear layers change their lengths in different manure, then it can be supposed that even under small concentration in all direction of the road body are exhibited. At that, for the rectilinear segments of the roads, the stress, normal to the road surface, practically are equal to zero. With the curvature enlargement, the enlargement of tensile normal stress throughout the road length is observed. This lead to enlargement of the probability of the breakaway of the first layer from the second one.
It is shown by numerous calculations that the peak values of the longitudinal ensile forces in the top layer and shear forces localized between the first and second layers can be a cause of the initial road destruction observed in practice and formation of transversal cracks.
Публікатор:
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр):
Опір матеріалів і теорія споруд, 2019, номер 102
Назва журналу, номер, рік випуску (рус):
Сопротивление материалов и теория сооружений, 2019, номер 102
Назва журналу, номер, рік випуску (англ):
Strength of Materials and Theory of Structures, 2019, number 102
Мова статті:
Українська
Формат документа:
application/pdf
Документ:
Дата публікації:
19 June 2019
Номер збірника:
Університет автора:
Київский національний університет будівництва і архітектури, Повітрофлотський просп., 31, м. Київ. 03680; Національний транспортний університет, вул. М. Омеляновича-Павленка 1, м. Київ. 01010; Дніпровський національний університет залізничного транспорту
Литература:
1. Гайдайчук В.В. Моделювання напружено-деформованого стану конструкції дорожнього одягу під дією транспортних навантажень / В.В. Гайдайчук, В.В. Мозговий, Ю.О. Заєць, Л.В. Шевчук // Опір матеріалів і теорія споруд. – 2017. – Вип. 99 – С.45 – 57.2. Гуляєв В.І. Дослідження термонапруженого стану конструкцій дорожного одягу / В.І.Гуляєв, В.В.Гайдайчук, В.В. Мозговий, Ю.О.Заєць, Л.В. Шевчук // Промислове будівництво та інженерні споруди. – 2017. - №1. – С. 6 – 12.3. Гуляєв В.І. Сезонний перерозподіл полів напружень в конструкціях шаруватих покриттів доріг під дією транспортних навантажень / В.І.Гуляєв, Л.В. Шевчук, О.М. Куцман // Вісник Національного транспортного університету. — 2018. — Вип. 40. − С. 98 − 105.4. Коваленко А.Д. Основы термоупругости. / А.Д. Коваленко − Киев: Наукова Думка, 1970. − 239 с.5. Механика горных выработок при действии гравитационных и динамических нагрузок: монография / [В. И. Гуляев, П. З. Кошель, Ю. А. Заец и др.]. – Ивано-Франковск: Изд-во Прикарпат. нац. ун-та им. В. Стефаника, 2014. – 438 с.6. Новацкий В. Динамические задачи термоупругости. / В. Новацкий. − М.: Мир, 1970. − 256 с.7. Перельмутер А.В. О влиянии изменения жестокостей на перераспределение усилий в статически неопределимой системе / А.В. Перельмутер // Строительная механика и расчет сооружений. – 1974. – № 5. – С. 64-67.8. Перельмутер А. В. Расчетные медели сооружений и возможность их анализа. / А. В. Перельмутер, В.И Сливнер ‑ М.: ДМК Пресс, 2007. ‑ 600 с.9. Krishnan J.M. Review of the uses and modeling of bitumen from ancient to modern times. American society of mechanical engineers. / J.M. Krishnan, K.R. Rajagopal // Appl Mech Rev. – 2003. ‑ 56(2). – P. 149–214.10. Litton R.L., Tsai F.L., Lee S.I., Luo R., Hu S., Zhou F. «Models for Predicting Reflection Cracking of Hot-Mix Asphalt Overlays» Research Report 669, Texas Transportation Institute, Texas A&M University, College Station, Texas, 2010. P.61.11. Radovskiy B., Teltayev B. Viscoelastic Properties of Asphalts Based on Penetration and Softening Point. Monograph. ‑ Springer Nature, Switzerland, 2017. – 107 p.12. Yoder E.J. Principles of pavement design. – New York. John Wiley & sons, INC. London. Chapman & Hall, Ltd.
References:
1. Gaydaychuk V.V., Mozgoviy V.V., Zaets Yu. A., Shevchuk L.V. Modeliuvannia napruzheno-deformovanoho stanu konstruktsii dorozhnoho odiahu pid diieiu transportnykh navantazhen (Simulation of the stress-strain state of the construction of road overlay under the influence of transport loads) // Opir materialiv i teoriia sporud - 2017. – V. 99, p. 45-57.2. Gulyayev V. I., Gaydaychuk V.V., Mozgoviy V.V., Zaets Yu. A., Shevchuk L.V. Doslidzhennia termonapruzhenoho stanu konstruktsii dorozhnoho odiahu (Investigation of the thermo-stressed state of road overlay structures) // Promyslove budivnytstvo ta inzhenerni sporudy – 2017. – No1, p. 6-12.3. Gulyayev V. I., Shevchuk L.V., Kutsman O. M. Sezonnyi pererozpodil poliv napruzhen v konstruktsiiakh sharuvatykh pokryttiv dorih pid diieiu transportnykh navantazhen (Seasonal redistribution of stress fields in structures of layered pavements of roads under the influence of transport loads) // Visnyk Natsionalnoho transportnoho universytetu - 2018. – V. 40, p. 98-105.4. Kovalenko A.D. Osnovyi termouprugosti (Fundamentals of Thermoelasticity). Kyiv: Naukova Dumka, 1970. − 239 P.5. Gulyayev V. I., Koshel P. Z., Zaets Yu. A. Mehanika gornyih vyirabotok pri deystvii gravitatsionnyih i dinamicheskih nagruzok: monografiya (Mechanics of mine cavities under the action of gravitational and dynamic loads). Yvano-Frankovsk: Prykarpat. nats. un-ta ym. V. Stefanyka, 2014. − 438 P.6. Novatskiy V. Dinamicheskie zadachi termouprugosti (Dynamic problems of thermoelasticity). Moskva: Mir, 1970. − 256 P.7. Perelmuter А.V. O vliyanii izmeneniya zhestokostey na pereraspredelenie usiliy v staticheski neopredelimoy sisteme (On the effect of stiffness changes on the redistribution of efforts in a statically indeterminate system)// Stroitelnaia mekhanika i raschet sooruzhenii – 1974. – No 5, p. 64-67.8. Perelmuter, А.V., Slyvner, V.Y Raschetnyie medeli sooruzheniy i vozmozhnost ih analiza (Design models of structures and the possibility of their analysis). Moskva: DMK Press, 2007. − 600 P.9. Krishnan J.M. Review of the uses and modeling of bitumen from ancient to modern times. American society of mechanical engineers. / J.M. Krishnan, K.R. Rajagopal // Appl Mech Rev. – 2003. ‑ 56(2). – P. 149–214.10. Litton R.L., Tsai F.L., Lee S.I., Luo R., Hu S., Zhou F. «Models for Predicting Reflection Cracking of Hot-Mix Asphalt Overlays» Research Report 669, Texas Transportation Institute, Texas A&M University, College Station, Texas, 2010. P.61.11. Radovskiy B., Teltayev B. Viscoelastic Properties of Asphalts Based on Penetration and Softening Point. Monograph. ‑ Springer Nature, Switzerland, 2017. – 107 p.12. Yoder E.J. Principles of pavement design. – New York. John Wiley & sons, INC. London. Chapman & Hall, Ltd.