Модель воздействия внешних факторов на дорожную одежду мостовых сооружений

В процессе работы многослойная конструкция дорожной одежды и плита проезжей части мостового сооружения подвергаются совместному действию температуры и агрессивной среды, образуемой при борьбе с гололедом. Постоянное воздействие температуры окружающей среды приводит к изменению механических свойств материалов слоев дорожной одежды из-за неравномерного прогрева по толщине многослойной конструкции и по площади поверхности. Поставки нефтепродуктов будет осуществлятся по таким дорогам, поэтому создание адекватной математической модели температурного воздействия позволит установить функциональную зависимость между долговечностью дорожной одежды и основными воздействующими факторами, в том числе агрессивными средами.

Математическую модель деформирования состояния конструкции дорожной одежды при температурном воздействии можно представить рядом моделей.

Модель теплопроводности многослойной конструкции

Можно предположить, что многослойная конструкция дорожной одежды на плите проезжей части мостового сооружения подвергается воздействию одномерного температурного поля, и поскольку ее размеры в плане достаточно велики по сравнению с толщиной, многослойная конструкция является ограниченной пластиной. Для отыскания закона распределения температуры по толщине многослойной пластины следует присоединить к уравнению (3) соответствующие граничные условия.

Модель теплового воздействия окружающей среды

В процессе эксплуатации наружная поверхность дорожной одежды подвергается различным внешним тепловым воздействиям окружающей среды : периодически изменяющейся температуры воздуха; суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации; атмосферного излучения и вынужденной конвекции воздуха; хлоридсодержащей водно-снеговой смеси.

Модель нестационарного кондуктивного теплопереноса в многослойном пакете дорожной одежды на плите проезжей части

Неоднородность нестационарного температурного поля по толщине многослойного пакета дорожной одежды на плите проезжей части находится из решения краевой задачи теплопроводности, которую запишем для четырехслойного пакета, представленного на рис. 2. Подставляя в эти уравнения выражения для температуры в пределах каждого слоя (5), получим систему из 8 алгебраических уравнений для определения произвольных постоянных с1, с2, к1, к2, g1, g2, г1, г2. В качестве примера на рис. 3 приведены результаты расчета распределения теплового поля в 3-слойном пакете дорожной одежды, уложенной на плите проезжей части с теплофизическими параметрами, приведенными в таблице 1. Модель стационарного кондуктивного теплопереноса в 4-слойном пакете дорожной одежды с плитой проезжей части

Рассмотрим методику определения одномерного температурного поля при стационарном режиме нагрева по толщине трехслойной конструкции дорожной одежды на 4-м слое, представляющем собой плиту проезжей части. Пусть на наружных поверхностях поддерживаются, соответственно, температуры Тниж, и Тверх, т. е. заданы граничные условия первого рода.