ТЕПЛОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ДОРОЖНОЕ ПОЛОТНО

​THERMAL EFFECTS ON THE ROADWAY

Nikita Shevchenko

student, department Construction of unique buildings and structures, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматриваются разрушающее тепловое воздействие на дорожное полотно.

ABSTRACT

In this paper, the destructive thermal effect on the roadway is considered.

Ключевые слова: асфальтобетонное покрытие, аварии, неудовлетворительное состояние дорог, термическое воздействие.

Keywords: asphalt concrete pavement, accidents, unsatisfactory condition of roads, thermal effects.

В России одна из распространенных причин возникновения ДТП в России – это неудовлетворительное состояние дорог и улиц (НДУ). По статистики ГИБДД России (рис. 1), которое она публикует каждый месяц, видно, что количество аварий по причине НДУ в большинстве регионов очень высокие.

Рисунок 1. Динамика количества ДТП по причине НДУ

В год приходится примерно 25% - 31% ДТП, где неудовлетворительное состоянии дорог является одним из факторов возникновения этих ДТП.

Одной из причин разрушения дорожного полотна можно выделить внешнее термическое воздействие на самой покрытие и грунт, находящийся под ним.

Асфальтобетонное покрытие является очень сложной структурой. В теплое время года температура, под действием солнечного тепла, асфальт может достигать 70 ⁰С градусов, когда разрушающая воздействие начинается с 32 ⁰С градусов выше нуля. Так же значительным фактором нагревания асфальта под солнечными лучами является коэффициент отражения асфальтированного покрытия. Самый темный асфальт иметь коэффициент отражения(альбедо) равный 0,04 (так, например, коэффициент отражения у свежевыпавшего снега равен 0.8 -0.9), а это значит, что он сильно поглощает солнечные тепло и быстрее нагревается.

Помимо внешнего теплового воздействия так же присутствует внутреннее тепловое воздействие, которое оказывается из-за пролегающих под землей теплопроводов. Теплопровод увеличивает количество процессов замерзания-оттаивания грунта в холодное время года, из-за чего грунт становится влажным и подвижным. Так же теплопровод оказывает тепловое воздействие на само дорожное покрытие. Так для расчета разницы температуры дорожного покрытия с близ пролегающим теплопроводом и без него воспользуемся следующими формулами [1]:

.Вт/м²                                            (1)

.Вт/м²                                            (2)

где: , – линейные плотности теплового потока от подающего и обратного трубопроводов, Вт/м²;

,  – температуры подающего и обратного трубопроводов, °С;

– температуры наружной среды, °С;

 – коэффициент дополнительных потерь, принимаемый по таблице;

, – термические сопротивления изоляции подающего и обратного трубопроводов, м2 ∙°С/Вт;

 – теплопроводность изоляции в конструкции, Вт/(м∙°С);

,  – термическое сопротивление грунта, м2 ∙°С/Вт, определяется по формуле (13):

 – теплопроводность грунта, Вт/(м∙°С);

 – глубина заложения - расстояние от оси труб до поверхности земли, м;

 – термическое сопротивление, обусловленное тепловым взаимодействием двух труб, м2 ∙°С/Вт.

Так же для рассчетов стоит учитывать неоднородности конструктивных свойств слоёв дорожного полотна, в следствии чего формула приняла следующий вид:

(3)

где:  – температура воздуха, °С;

 – температура грунта на глубине  от поверхности дорожной одежды, °С;

 – термическое сопротивление слоев дорожной конструкции, назначается в зависимости от скорости ветра, м2 ∙°С/Вт;

 – термическое сопротивление слоев дорожной одежды, определяется по формуле (4),М² ∙°С/Вт;

,  М² ∙°С/Вт                                            (4)

 – толщины конструктивных слоев дорожной одежды и неоднородных слоев грунтового массива, м;

 – коэффициенты теплопроводности соответствующих конструктивных слоев дорожной одежды и неоднородных слоев грунтового массива, Вт/(м∙°С);

,  – удельные тепловые потери первой и второй трубы трубопровода, Вт/м.

Основные коэффициенты полученной модели представлены на рисунке 2.

Рисунок 2. Модель двухтрубного теплопровода под дорожным полотном

Для оценки влияния трубопровода на дорожное полотно возьмем глубину заложения труб равную 2.0 метрам. Далее рассчитаем температурные показатели с наличием теплового воздействия и без. Результаты расчетов представлены на рисунке 3.

Рисунок 3. Зависимость температуры грунта от температуры воздуха

Из графика видно, что температура грунта в окрестностях пролегающего теплопровода значительно выше, по сравнению с его отсутствием. Наличие внутригрунтовых источников тепла приводит к нарушению теплового баланса в системе грунтовый массив (дорожная одежда).

В данной работе были рассмотрены внешнее тепловое воздействие на дорожное полотно, а так же его разрушающее влияние.

Список литературы:

1. Апталаев М.Н., Жалко М.Е. Влияние водно-теплового режима основания автомобильной дороги на состояние дорожной одежды // Интернет-журнал «Транспортные сооружения», Том 3, №4 (2016)
2. Лукьянов В.С. Расчёт глубины промерзания грунтов / В.С. Лукьянов, М.Д. Головко // Труды ЦНИС. – М.: Трансжелдориздат, 1957. – Вып. 23. – 164 с.
3. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги.