Моделирование и оценка экономической эффективности полимерных композитных материалов при ремонте проезжей части мостов

В статье рассматриваются перспективы применения полимерных композитных материалов для реконструкции проезжей части городских мостов. В Иркутске находится ряд мостов, имеющих пониженную грузоподъемность и недостаточный ресурс долговечности за счет нарушения гидроизоляционных слоев мостового полотна и связанных с этим повреждений несущих элементов. Примером таких сооружений могут служить мосты со сталежелезобетонными пролетными строениями. Применение композитных материалов при капитальном ремонте подобных пролетных строений в качестве несущих конструкций проезжей части позволит повысить их грузоподъемность, исключить необходимость устройства гидроизоляционного слоя проезжей части, тем самым уменьшить затраты на само полотно и его последующие ремонты в течение всего срока службы. Результаты работы можно применить и для других городских мостов, в том числе новых.

В статье выполнен анализ ключевых преимуществ полимерных композитных материалов, а также основных ограничений их применения. Также приведены данные, демонстрирующие снижение эксплуатационных затрат на содержание мостов из полимерных композитных материалов по сравнению с железобетонными. Так, срок окупаемости 1 м[2] композитной плиты проезжей части составляет примерно 35 лет, что приблизительно равно 1,5 нормативным периодам капитального ремонта гидроизоляции.

С помощью программного комплекса MIDAS Civil 2022 была разработана конечно-элементная модель пролетного строения путепровода с плитой проезжей части из композитных материалов. Расчеты подтвердили возможность совместной работы композитной плиты и стальных балок; материал плиты и стальных балок отвечает требованиям нормативных документов.

1. Применение полимерных композитных материалов в пролетных строениях автодорожных мостов / А. А. Пискунов, С. А. Луканкин, Е. В. Мазур [и др.] // Транспортные сооружения. 2024. Т. 11, № 3. URL: https://t-s.today/PDF/09SATS324.pdf (дата обращения: 10.02.2026).

2. Bonn M. Span-tastic news as plastic bridge is open in Aberfeldy // Daily Record. URL: https://www.dai-lyrecord.co.uk/news/local-news/span-tastic-news-plastic-bridge-13225299 (дата обращения: 10.02.2026).

3. Sobrino J. A., Dolores M., Pulido G. Towards advanced composite material footbridges // 9th International Conference on Short and Medium Span Bridges. Calgary, Alberta, Canada, July 15–18, 2014. URL: https://steel-sci.com/assets/minorca-bridge.pdf (дата обращения: 10.02.2026).

4. СП 35.13330.2011. Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84. Москва : ЦНИИС, 2011. 40 с.

5. «АпАТэК» получил премию JEC Awards за выпуск крупногабаритных конструкций // PLASTINFO : [сайт]. URL: https://plastinfo.ru/information/news/47565_03.06.2021 (дата обращения: 21.02.2026).

6. Sonnenschein R., Gajdosova K., Holly I. FRP Composites and their using in the construction of bridges // World Multidisciplinary Civil Engineering-Architecture-Urban Planning Symposium 2016, WMCAUS 2016. URL: https://www.researchgate.net/publication/309268786_FRP_Composites_and_their_Using_in_the_Construction_of_Bridges (дата обращения: 10.02.2026).

7. Tuakta C. Use of Fiber reinforced polymer composite in bridge structures: thesis (M. Eng.) / C. Tuakta ; Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Civil and Environmental Engineering. 2005. URL: http://hdl.handle.net/1721.1/31126 (дата обращения: 10.02.2026).

8. Экспериментально-теоретическое исследование механического поведения 3D-композитов при квазистационарном разрушении / М. В. Цепенников, А. А. Стром, И. А. Повышев, О. Ю. Сметанников // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2016. № 2. С. 143–158.

9. Васильев В. В. Механика конструкций из композитных материалов. Москва : Машиностроение, 1988. 272 с.

10. Полилов А. Н., Татусь Н. А. Биомеханика прочности волокнистых композитов. Москва : Физматлит, 2018. 328 с.

11. Иванов А. Н., Кожевников В. С. Замена железобетонной плиты на стеклопластиковую в пролетных строениях // Путь и путевое хозяйство. 2022. № 7. С. 29–32.

12. Бокарев С. А., Неровных А. А., Ефимов С. В. Классификация полимерных композиционных материалов, применяемых для усиления искусственных сооружений // Политранспортные системы : материалы VIII Международной научно-технической конференции в рамках года науки Россия – ЕС «Научные проблемы реализации транспортных проектов в Сибири и на Дальнем Востоке», Новосибирск, 20–21 ноября 2014 г. Новосибирск : Сибирский государственный университет путей сообщения, 2015. С. 104–108.

13. Смердов Д. Н., Неровных А. А., Костенко А. Н. Применение полимерных композиционных материалов в мостах // Цементные бетоны : сборник статей 78-й Международной ежегодной научно-методической и научно-исследовательской конференции секции ОНИЛ «Цемент», Москва, 31 января 2020 г. Москва : Техполиграфцентр, 2020. С. 32–37.

14. Анализ устройств и способов объединения в совместную работу полимерно-композитных главных балок пролетного строения и плиты ездового полотна автодорожных мостов / С. В. Рыбаков, А. А. Пискунов, М. Н. Ерофеев [и др.] // Транспортные сооружения. 2024. Т. 11, № 4. URL: https://t-s.today/PDF/01SATS424.pdf (дата обращения: 10.02.2026).

15. ГЭСН 81-02-30–2022. Сборник 30. Мосты и трубы. Москва, 2022. 111 с.