veststuВестник Сибирского государственного университета путей сообщенияBulletin of Siberian State University of Transport1815-9265Сибирский государственный университет путей сообщения10.52170/1815-9265_2025_73_104veststu-183Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАBUILDING AND ARCHITECTUREПрименение имитационного моделирования для оценки долговечности балок пролетного строения железобетонных мостовThe algorithm of the simulation model implementation and the simulation resultsОгурцовГ. Л.OgurtsovG. L.

Глеб Леонидович Огурцов – аспирант, ассистент Высшей школы промышленно-гражданского и дорожного строительства

Санкт-Петербург

Gleb L. Ogurtsov – Postgraduate, Assistant of the Higher School of Industrial, Civil and Road Construction

Saint Petersburg

ogurtsov_gl@spbstu.ruЕрмошинН. А.ErmoshinN. A.

Николай Алексеевич Ермошин – доктор военных наук, профессор Высшей школы промышленно-гражданского и дорожного строительства

Санкт-Петербург

Nikolay A. Ermoshin – Doctor of Military Sciences, Professor of the Higher School of Industrial, Civil and Road Construction

Saint Petersburg

ermoshin_na@spbstu.ruБирюковО. Р.BiryukovO. R.

Олег Романович Бирюков – кандидат военных наук, доцент Высшей школы промышленно-гражданского и дорожного строительства

Санкт-Петербург

Oleg R. Biryukov – Candidate of Military Sciences, Associate Professor of the Higher School of Industrial, Civil and Road Construction

Saint Petersburg

biryukov_or@spbstu.ruСанкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоРоссияPeter the Great Saint Petersburg Polytechnic UniversityRussian Federation20253003202501104113Copyright © Огурцов Г.Л., Ермошин Н.А., Бирюков О.Р., 20252025Огурцов Г.Л., Ермошин Н.А., Бирюков О.Р.Ogurtsov G.L., Ermoshin N.A., Biryukov O.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnikstu.ru/jour/article/view/183

   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.

   The article is devoted to the issues of forecasting the durability and reliability of reinforced concrete superstructures of bridge structures. It is assumed that the durability and reliability of superstructures depend on the condition of the main beams, the performance of which is determined by the condition of concrete and reinforcement. The purpose of the study is to develop a methodological approach to the study of reliability indicators of superstructure beams using simulation modeling methods.   To study durability and reliability, to identify patterns of influence of stochastic parameters of traffic flow, maintenance technologies and operating conditions on the condition of bridge structures, simulation algorithms and procedures for ‘process-event’ generation of destructive factors are proposed. The reliability and durability of superstructure beams are determined by changes in the cross-sectional area of the reinforcement, considering the combined effect on concrete and reinforcement of the composition and intensity of traffic, technological processes of construction and maintenance of bridge structures, physical and mechanical characteristics of the materials used and the effects of aggressive media.   The development of a simulation model and the conduct of a series of simulation experiments made it possible to substantiate correlation, regression and analytical dependences reflecting the statistical characteristics of the area of corrosion damage to reinforcement and the operating time for failure of superstructure beams in a wide range of effects of loads, deicing materials, and chemically active gases.   The proposed methodological approach allows design and road maintenance organizations to predict the inter-repair service life of spans of reinforced concrete bridges, to develop measures to increase their durability and reliability, which helps reduce costs not only for the operation of bridge structures, but also the timely elimination of the consequences of premature destruction.

транспортное строительствобезотказностьдолговечностьпролетное строениемостовое сооружениеагрессивные средыкоррозия арматурыжелезобетонная балкаtransport constructionreliabilitydurabilitysuperstructurebridge structureaggressive environmentsrebar corrosionreinforced concrete beamReferencesОвчинников 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.Ovchinnikov I. I., Migunov V. N., Skachkov Yu. P. Corrosion-mechanical destruction of reinforced concrete structures under the simultaneous action of chloride corrosion and carbonation. Regional Architecture and Construction. 2012;(2):72–78. (In Russ.).Огурцов Г. Л. Метод прогнозирования момента трещинообразования пролетного строения моста // Автомобильные дороги и транспортная инфраструктура. 2024. № 2 (6). С. 73–83.Ogurtsov G. L. Forecasting method of the bridge superstructure cracking moment. Highways and Transport Infrastructure. 2024;(6):73–83. (In Russ.).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).Bondarev B. A. [et al.]. Features of assessing the operational reliability of bridges as part of hydraulic structures. Transport Structures. 2021;8(1). (In Russ.). URL: https://t-s.today/PDF/08SATS121.pdf.Троян В. В. Моделирование долговечности железобетонных конструкций // Технологии бетонов. 2011. № 5/6 (58/59). С. 39–41.Troyan V. V. Modeling the durability of reinforced concrete structures. Technologies of Concrete. 2011;(58/59):39–41. (In Russ.).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.Borodai D. I. Durability forecast of typical reinforced concrete slab superstructures of highway bridges. Bulletin of the Donbass National Academy of Construction and Architecture. 2011;(87):169–176. (In Russ.).ГОСТ 5781–82. Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. Москва : Стандартинформ, 2009. 14 с.GOST 5781–82. Hot-rolled steel for reinforcement of reinforced concrete structures. Technical specifications. Moscow: Standartinform; 2009. 14 p. (In Russ.).ГОСТ 7348–81. Проволока из углеродистой стали для армирования предварительно напряженных железобетонных конструкций. Технические условия. Москва : Издательство стандартов, 2003. 8 с.GOST 7348–81. Carbon steel wire for reinforcement of prestressed reinforced concrete structures. Technical specifications. Moscow: Publishing House of Standards; 2003. 8 p. (In Russ.).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.Karapetov E. S., Shestovitsky D. A. Service life forecast of reinforced concrete bridges based on the model of the protective layer carbonation process. Proceedings of the Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University. 2016;(46):14–24. (In Russ.).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.Shmelev G. D., Varyushkin S. A. Diffusion of carbon dioxide into concrete of building structures and estimation of the diffusion coefficient by the interval method. Issues of Modern Science and Practice. University named after V. I. Vernadsky. 2013;(3):315–320. (In Russ.).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.Shalyy E. E., Leonovich S. N., Kim L. V. Degradation of reinforced concrete structures of marine structures from the combined effects of carbonation and chloride aggression. Building Materials. 2019;(5):67–72. (In Russ.).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.Karapetov E. S., Shestovitskiy D. A. Research on the determination of the diffusion coefficient of chlorides in concrete. Bridges and Tunnels: Theory, Research, Practice. 2012;(3):68–74. (In Russ.).Леонович С. Н. Коррозия арматуры: общие подходы к расчету долговечности железобетонных конструкций // Вестник Брестского государственного технического университета. 2002. № 1. С. 38–43.Leonovich S. N. Corrosion of reinforcement: general approaches to calculating the durability of reinforced concrete structures. Bulletin of the Brest State Technical University. 2002;(1):38–43. (In Russ.).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.Tkacheva M. I. Analysis of methods for determining the corrosion rate of steel reinforcement in carbonized concrete. Innovative Development of Transport and Construction Complexes: Proceedings of the International Scientific and Practical Conference dedicated to the 70th Anniversary of Beliizhta – Belgut, Gomel, November 16–17, 2023. Gomel: Belarusian State University of Transport; 2023. P. 46–47. (In Russ.).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.Dolomanyuk R. Yu., Dashkevich S. V., Vasiliev A. A. Improvement of steel reinforcement condition prediction for reinforced concrete structures of artificial structures taking into account concrete carbonisation. Modern Science. 2020;(2-1):364–376. (In Russ.).ГОСТ Р 58137–2018. Дороги автомобильные общего пользования. Руководство по оценке риска в течение жизненного цикла. Москва : Стандартинформ, 2018. 57 с.GOST R 58137–2018. Public roads. Guidelines for life-cycle risk assessment. Moscow: Standartinform; 2018. 57 p. (In Russ.).International Organization of Standardization ISO 2394-2015 – General principles of reliability for structures. [S. l.], 2015. 111 p.International Organization of Standardization ISO 2394-2015 – General principles of reliability for structures. [S. l.], 2015. 111 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.