Применение имитационного моделирования для оценки долговечности балок пролетного строения железобетонных мостов

   Статья посвящена вопросам прогнозирования долговечности и безотказности железобетонных пролетных строений мостовых сооружений. Предполагается, что данные параметры зависят от состояния главных балок, работоспособность которых определяется состоянием бетона и арматуры. Целью исследования является разработка методологического подхода к исследованию показателей надежности балок пролетного строения методами имитационного моделирования.
   Для исследования долговечности и безотказности, выявления закономерностей влияния стохастических параметров транспортного потока, технологий содержания и условий эксплуатации на состояние мостовых сооружений предложены алгоритмы имитационного моделирования и процедуры «процессно-событийной» генерации воздействий деструктивных факторов. Безотказность и долговечность балок пролетного строения определяются по изменению величины площади поперечного сечения арматуры с учетом совместного влияния на бетон и арматуру состава и интенсивности движения, технологических процессов строительства и содержания мостовых сооружений, физико-механических характеристик применяемых материалов и воздействия агрессивных сред.
    Разработка имитационной модели и проведение серии имитационных экспериментов позволили обосновать корреляционно-регрессионные и аналитические зависимости, отражающие статистические характеристики площади коррозионного разрушения арматуры и времени наработки на отказ балок пролетного строения в широком спектре воздействий нагрузок, противогололедных материалов, химически активных газов.
    Предлагаемый методологический подход позволяет проектным и дорожно-эксплуатационным организациям прогнозировать межремонтные сроки службы пролетных строений железобетонных мостов, разрабатывать мероприятия по увеличению их долговечности и безотказности, что способствует снижению затрат не только на эксплуатацию мостового сооружения, но и на своевременную ликвидацию последствий преждевременных разрушений.

1. Овчинников И. И., Мигунов В. Н., Скачков Ю. П. Коррозионно-механическое разрушение железобетонных конструкций при одновременном действии хлоридной коррозии и карбонизации // Региональная архитектура и строительство. 2012. № 2. С. 72–78.

2. Огурцов Г. Л. Метод прогнозирования момента трещинообразования пролетного строения моста // Автомобильные дороги и транспортная инфраструктура. 2024. № 2 (6). С. 73–83.

3. Особенности оценки эксплуатационной надежности мостов в составе гидротехнических сооружений / Б. А. Бондарев [и др.] // Транспортные сооружения. 2021. Т. 8, № 1. URL: https://t-s.to-day/PDF/08SATS121.pdf (дата обращения: 05.01.2025).

4. Троян В. В. Моделирование долговечности железобетонных конструкций // Технологии бетонов. 2011. № 5/6 (58/59). С. 39–41.

5. Бородай Д. И. Прогноз долговечности типовых железобетонных плитных пролетных строений автодорожных мостов // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2011. № 1 (87). С. 169–176.

6. ГОСТ 5781–82. Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. Москва : Стандартинформ, 2009. 14 с.

7. ГОСТ 7348–81. Проволока из углеродистой стали для армирования предварительно напряженных железобетонных конструкций. Технические условия. Москва : Издательство стандартов, 2003. 8 с.

8. Карапетов Э. С., Шестовицкий Д. А. Прогноз срока службы железобетонных мостов на основе модели процесса карбонизации защитного слоя // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2016. № 1 (46). С. 14–24.

9. Шмелев Г. Д., Варюшкин С. А. Диффузия углекислого газа в бетон строительных конструкций и оценка коэффициента диффузии интервальным методом // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского. 2013. № 3. С. 315–320.

10. Шалый Е. Е., Леонович С. Н., Ким Л. В. Деградация железобетонных конструкций морских сооружений от совместного воздействия карбонизации и хлоридной агрессии // Строительные материалы. 2019. № 5. С. 67–72.

11. Карапетов Э. С., Шестовицкий Д. А. Исследование по определению коэффициента диффузии хлоридов в бетоне // Мосты и тоннели: теория, исследования, практика. 2012. № 3. С. 68–74.

12. Леонович С. Н. Коррозия арматуры: общие подходы к расчету долговечности железобетонных конструкций // Вестник Брестского государственного технического университета. 2002. № 1. С. 38–43.

13. Ткачева М. И. Анализ методов определения скорости коррозии стальной арматуры в карбонизированном бетоне // Инновационное развитие транспортного и строительного комплексов : материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию БелИИЖТа – БелГУТа, Гомель, 16–17 ноября 2023 года. Гомель : Белорусский государственный университет транспорта. 2023. С. 46–47.

14. Доломанюк Р. Ю., Дашкевич С. В., Васильев А. А. Совершенствование прогнозирования состояния стальной арматуры железобетонных конструкций искусственных сооружений с учетом карбонизации бетона // Modern Science. 2020. № 2-1. С. 364–376.

15. ГОСТ Р 58137–2018. Дороги автомобильные общего пользования. Руководство по оценке риска в течение жизненного цикла. Москва : Стандартинформ, 2018. 57 с.

16. International Organization of Standardization ISO 2394-2015 – General principles of reliability for structures. [S. l.], 2015. 111 p.