Татьяна Васильевна Самодурова - доктор технических наук, профессор, профессор кафедры проектирования автомобильных дорог и мостов
Воронеж
Tatiana V. Samodurova - Doctor of Engineering, Professor, Professor of the Design Highways and Bridges Department
Voronezh
Сергей Сергеевич Салиев - аспирант
Воронеж
Sergey S. Saliev - Postgraduate
Voronezh
Проблема повышения безопасности движения на мостах остается актуальной. Высокое эксплуатационное состояние транспортных сооружений необходимо поддерживать в неблагоприятных погодных условиях, особенно в зимний период. Мосты считаются более «холодными» по сравнению с участками дороги, и скользкость на них образуется чаще, технологии борьбы с зимней скользкостью имеют свои особенности.Цель исследования заключается в выявлении конструктивных особенностей мостов, влияющих на образование зимней скользкости, и разработке методов ее прогнозирования для повышения безопасности движения. Анализ показывает, что мосты, в отличие от участков дорог, характеризуются более низкой температурой поверхности из-за отсутствия грунтового основания, многослойности материалов и высокой теплоотдачи, а это приводит к более частому образованию льда. Для определения температурного режима покрытия могут использоваться экспериментальные методы, включая измерения датчиков автоматических дорожных метеостанций (АДМС), а также специальные расчеты, основанные на решении уравнения нестационарной теплопроводности с введением граничных условий, учитывающих конструктивные особенности мостовых сооружений.Приведены описание и анализ технических средств, используемых при погодном мониторинге искусственных сооружений как за рубежом, так и в России. Рассмотрены особенности установки дорожных датчиков, входящих в состав АДМС, на мостах, возникающие при этом проблемы и пути их решения. Отмечена необходимость разработки предупреждений о возможном образовании скользкости на основе информации, получаемой с датчиков.Представлена физическая постановка задачи формирования температурного режима моста под воздействием внешних факторов. Предложена математическая модель для расчета температуры покрытия моста в виде уравнения нестационарной теплопроводности в многослойных конструкциях, описаны особенности граничных условий. Сформулированы задачи дальнейших исследований.
The issues of enhancing traffic safety on bridges remain consistently relevant. Maintaining the high operational condition of transportation structures under adverse weather conditions, particularly during winter, is crucial. Bridges are considered ‘colder’ compared to road sections, with slipperiness forming more frequently on them, anti-icing technologies for bridges have distinct characteristics.The research aims to identify structural features of bridges influencing winter slipperiness formation and develop methods for its prediction to improve traffic safety. Analysis shows that bridges, unlike road segments, exhibit lower surface temperatures due to the absence of a soil base, multilayered material composition, and high thermal conductivity, leading to increased ice formation. Experimental methods, including sensor measurements from automatic road weather stations (ARWS), and specialized calculations based on solving non-stationary heat conduction equations with boundary conditions accounting for bridge design specifics, can determine pavement temperature regimes.The paper describes and analyzes technical systems used for weather monitoring of artificial structures both internationally and in Russia. Installation specifics of road sensors integrated into ARWS on bridges, associated challenges, and solutions are examined. The necessity of developing ice formation warnings based on sensorderived data is emphasized.A physical formulation of the problem regarding bridge temperature regime formation under external factors is presented. A mathematical model for calculating bridge pavement temperature is proposed, represented by a nonstationary heat conduction equation for multi-layer structures, with boundary condition peculiarities described. Further research objectives are outlined.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.