Прогнозування температур за товщиною шарів асфальтобетону і моделювання температурно-залежних параметрів у цілях проєктування нежорсткого дорожнього одягу

Опубліковано:
Номер: Випуск 30(2024)
Розділ: Будівництво та цивільна інженерія
Cторінковий інтервал статті: 214-227
Ключові слова: асфальтобетон, випробування, модель BELLS, навантаження, нежорсткий дорожній одяг, прогин, прогнозування, температура, чаша прогину.
Як цитувати статтю: Терещенко Т. А. Прогнозування температур за товщиною шарів асфальтобетону і моделювання температурно-залежних параметрів у цілях проєктування нежорсткого дорожнього одягу. Дороги і мости. Київ, 2024. Вип. 30. С. 214–227.
Як цитувати статтю (references): Tatyana Tereshchenko. Prediction of temperatures within the depth of asphalt concrete layers and the modeling of temperature-dependent parameters for flexible road pavements design purposes. Dorogi і mosti [Roads and bridges]. Kyiv, 2024. Issue 30. P. 214–227 [in Ukrainian].

Автори

Державне підприємство «Національний інститут розвитку інфраструктури» (ДП «НІРІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0001-5206-9921

Анотація

Вступ. У статті розглянуто аспекти аналізування результатів випробування нежорсткого дорожнього одягу навантаженням, пов’язані з температурно-залежними характеристиками асфальтобетону.

Проблематика. Проблематика статті стосується питань прогнозування температури за товщиною шару асфальтобетону згідно з математичною моделлю BELLS, а також питань приведення параметрів оцінювання і проєктування нежорсткого дорожнього одягу до референтних значень температури.

Мета. Метою статті є аналізування основних положень моделі BELLS і моделювання основних температурно-залежних параметрів, що ураховуються під час проєктування нежорсткого дорожнього одягу та ґрунтуються на результатах визначання міцності конструкції і вимірювання чаші прогину за результатами випробування обладнанням FWD (прогиномір з падаючим вантажем).

Результати. Розглянуто вплив температур на деформаційні властивості матеріалів нежорсткого дорожнього одягу з виокремленням критичних характеристик — модуля пружності конструкції із шаром покриву з асфальтобетону і параметрів форми чаші прогину, які визначають за результатами випробування дорожніх одягів навантаженням.

Виконано аналіз основних положень моделі прогнозування температур за товщиною шару асфальтобетону та розглянуто етапи розвитку моделі зі стандартизованим алгоритмом розрахунків відповідно до рівняння BELLS, який передбачає дві зміщені sin-функції в цілях урахування
різної тривалості стадій нагрівання і охолоджування шару асфальтобетону в конструкції впродовж повної доби.

У рамках механістично-емпіричної методології проєктування дорожнього одягу стисло проаналізовано моделювання температурно-залежних параметрів — модуля пружності конструкції із шаром покриву з асфальтобетону і параметрів форми чаші прогину, а також прогину в точці прикладання навантаги. Розглянуто приклади виділення критичних параметрів розрахунку відповідно до характеристик конструкції — товщини шару асфальтобетону, міцності ґрунтової основи і розташування об’єкта. Окрему увагу приділено питанням верифікації моделі BELLS на об’єктах з різними кліматичними умовами.

Висновки. У сучасній практиці дорожнього будівництва випробування дорожнього одягу навантаженням є невід’ємною складовою оцінювання і проєктування нежорстких дорожніх одягів і поряд із цим потребує точних даних щодо температури у шарі асфальтобетону відповідно до умов випробування. Процедура випробування на прогин із застосуванням обладнання FWD ставить питання ефективності вимірювання температури у шарі асфальтобетону з наданням переваги прогнозуванню такої температури. Ефективним є прогнозування температури із застосуванням моделі, що ґрунтується на вісімнадцятигодинному циклі зростання та зниження температури асфальтобетону в конструкції впродовж повної доби, як це стандартизовано ASTM.

Перспективним напрямком впровадження такої стандартної моделі та відповідних алгоритмів оцінювання і проєктування дорожнього одягу в Україні є виконання науково-технічного супроводу з подальшою верифікацією та, очікувано, розширенням сфери застосування.

Посилання

  1. LTPP Guide to Asphalt Temperature Prediction and Correction (A HTML document). Federal Highway Administration, Office of Research, Development, and Technology, Office of Infrastructure. 2016 (as last modified one). 9 p. URL: https://www.fhwa.dot.gov/publications/lists/technical/ infrastructure/pavements/ltpp/ (дата звернення 19.03.2024).
  2. Lukanen, E.O., Stubstad, R., and Briggs, R. Temperature predictions and adjustment factors for asphalt pavements. Research Report FHWA-RD-98-085, U.S. Department of Transportation, Federal Highway Administration, Research and Development Turner-Fairbank Highway Research Center 6300 Georgetown Pike McLean, VA 22101-2296. 2000. 79 p. URL: https://rosap.ntl.bts.gov/view/dot/15368 (дата звернення 19.03.2024).
  3. Inge, E.H., and Kim, Y.R. Prediction of effective asphalt layer temperature.
    Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, Washington DC, USA, Vol. 1473. 1995. P. 93–100. URL: https://onlinepubs.trb.org/Onlinepubs/trr/1995/1473/1473-011.pdf (дата звернення 13.03.2024).
  4. Kassem, E., Bayomy, F.M.S., Williams, C., Saasita, E., Lamichane, S., Permadi, D.D. Development of Pavement Temperature Prediction Model. Idaho Department of Transportation Research Record RP 279. 2020. 62 p. URL: https://rosap.ntl.bts.gov/view/dot/56871/dot_56871_DS1.pdf
    (дата звернення 19.03.2024).
  5. ASTM D7228-06a (2020) Standard Test Method for Prediction of Asphalt-Bound Pavement Layer Temperatures. ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA 19428-2959, United States. 3 p.
  6. Long-Term Pavement Performance Program Manual for Falling Weight Deflectometer Measurements. FHWA-HRT-06-132, U.S. Department of Transportation, Federal Highway Administration, Research and Development Turner-Fairbank Highway Research Center 6300 Georgetown Pike McLean, VA 22101-2296. 2006. 82 p. URL: https://highways.dot.gov/media/6001 (дата звернення 25.03.2024).
  7. ASTM D5858-96 (2020) Standard Guide for Calculating In Situ Equivalent Elastic Moduli of Pavement Materials Using Layered Elastic Theory ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA 19428-2959, United States. 7 p.
  8. Терещенко Т. А., Ілляш С. І. Можливості стандартних методів випробування дорожніх одягів навантаженням. Автошляховик України. 2022, № 1. Вип. 269. С. 66–74.
  9. Solatifar, N., Kavussi, A., Abbasghorbani, M. Prediction of depth temperature of asphalt layers in hot climate area. Journal of Civil Engineering and Management. 2018. Vol. 24. Issuе 7. P. 516–525. URL: https://www.researchgate.net/publication/328961821 (дата звернення 13.03.2024 р.).
  10. C.-C. Liao, B.-R. Chen, S.-H. Chen, W.-H. Huang. Temperature Prediction Model for Flexible Pavements in Taiwan. Selected Papers from the 2009 Geohunan International Conference “Performance modeling and evaluation of pavement systems and materials”. (August 3–6, 2009 Changsha, Hunan, China). P. 82–89. URL: https://zlibrary.to/dl/performance-modeling-and-evaluation-of-pavement-systems-and-materials-selected-papers-from-the-2009-geohunan-international-conference-august-3-6-2009-changsha-hunan-china (дата звернення 19.03.2024).