Сценарии эксплуатационной стадии жизненного цикла автомобильных дорог в условиях действующего нормативного регулирования

Введение. Одной из определяющих концепций дорожной отрасли является концепция 12/24, принятая Постановлением Правительства РФ от 30.05.2017 № 658 и регламентирующая нормативный срок службы до ремонта автомобильной дороги (а. д.) 12 лет и до капитального ремонта 24 года. При этом в пределах 12-летнего срока службы возможно выполнение работ по восстановлению слоев износа/защитных слоев, периодичность которых устанавливается отдельными нормативными актами и зависит от интенсивности движения и эксплуатационного состояния. Прогнозирование изменения основных эксплуатационных показателей а. д. с учетом влияния управляющих воздействий в виде содержания, ремонта и капитального ремонта позволит проанализировать различные варианты стратегий обеспечения их сохранности.

Материалы и методы. Для прогнозирования изменения основных эксплуатационных показателей а. д. применяются феноменологические модели ухудшения продольной и поперечной ровности покрытия автодороги, а также общего модуля упругости и коэффициента прочности на ее поверхности.

Результаты. Модифицирована зависимость для прогнозирования изменения общего модуля упругости на поверхности дорожной одежды в течение ее срока службы, представляющая собой убывающую функцию общего модуля упругости от суммарного числа приложений расчетной нагрузки и соответственно времени эксплуатации. Модифицированы зависимости для прогнозирования изменения фактической продольной ровности и колейности путем введения дополнительного множителя, характеризующего общую потерю прочности на прогнозный год. С учетом модифицированных зависимостей построены сценарии эксплуатационной стадии жизненного цикла (ЖЦ) для модельной конструкции дорожной одежды а. д. и реальной автодороги, эксплуатирующейся в Ростовской области.

Выводы. Получены модифицированные зависимости, позволяющие описывать процессы ухудшения продольной ровности покрытия и колейности с учетом снижения общего модуля упругости на поверхности дорожной одежды. Построены различные проектные сценарии эксплуатационной стадии ЖЦ а. д. для тестового и реального примера. Предложены направления совершенствования методов анализа ЖЦ автодорог.

1. Скворцов А.В., Сарычев Д.С. Жизненный цикл проектов автомобильных дорог в контексте информационного моделирования // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2015. № 1 (4). С. 4–14. DOI: 10.17273/CADGIS.2015.1.1. EDN TWONWT.

2. Максимычев О.И., Бойков В.Н. Поддержка жизненного цикла проектов дорожно-строительных работ в парадигме цифровой экономики // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2019. № 1 (12). С. 10–15. DOI: 10.17273/CADGIS.2019.1.2. EDN CCFBRB.

3. Скоробогатов А.Р. Особенности жизненного цикла автомобильной дороги на стадии проектирования // Тенденции развития современной науки : сб. тр. науч.-практ. конф. студентов и аспирантов Липецкого государственного технического университета. 2023. С. 540–543. EDN YEFKGW.

4. Дингес Э.В., Морева Е.С. Проблемы и перспективы заключения контрактов жизненного цикла на строительство автомобильных дорог в России. М., 2020. 114 с. EDN QNJNTP.

5. Гребешок К.С. О необходимости совершенствования системы управления состоянием автомобильных дорог на основе реального остаточного ресурса дорожной одежды // Транспортное строительство. 2017. № 2. С. 4–6. EDN ZHBHYF.

6. Тиратурян А.Н., Углова Е.В., Ляпин А.А. Энергетический метод определения остаточного ресурса нежестких дорожных одежд на стадии эксплуатации // Дефектоскопия. 2020. № 10. С. 71–80. DOI: 10.31857/S0130308220100073. EDN POZNKA.

7. Углова Е.В., Конорев А.С. Планирование работ по ремонту и содержанию дорожных одежд на основе оценки их остаточного ресурса // Строительство-2015: Строительство. Дороги. Транспорт : мат. Междунар. науч.-практ. конф. 2015. С. 30–32. EDN VARLNH.

8. Углова Е.В., Тиратурян А.Н., Шамраев Л.Г. Современный подход к оценке транспортно-эксплуатационных показателей автомобильных дорог государственной компании «Российские автомобильные дороги» // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2016. № 1 (6). С. 38–51. DOI: 10.17273/CADGIS.2016.1.7. EDN XAMXGZ.

9. Углова Е.В. Новый подход к назначению ремонтных мероприятий на эксплуатируемых автомобильных дорогах // Актуальные проблемы науки и техники. 2017 : мат. Национ. науч.-практ. конф. 2017. С. 297–299. EDN AVLOCH.

10. Углова Е.В., Тиратурян А.Н., Асланян Г.В., Голубев К.В. Диагностика состояния автомобильной дороги М-4 «ДОН» на сетевом уровне // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2017. № 49 (68). С. 99–109. EDN ZGRUGP.

11. Elkins G.E., Rada G., Groeger J., Visintine B.A. Pavement remaining service interval implementation guidelines. United States. Federal Highway Administration. Office of Infrastructure Research and Development, 2013. Nо. FHWA-HRT-13-050.

12. Ekramnia T., Nasimifar M. Development of a methodological tool for treatment prioritization in network-level pavement management system // Journal of Transportation Engineering, Part B: Pavements. 2022. Vol. 148. Issue 1. DOI: 10.1061/jpeodx.0000329

13. Hafez M., Ksaibati K., Atadero R. Pavement maintenance practices of low-volume roads and potential enhancement: the regional experience of Colorado pavement management system // International Journal of Pavement Engineering. 2021. Vol. 22. Issue 6. Pp. 718–731. DOI: 10.1080/10298436.2019.1643021

14. Geary G.M., Tsai Y. A 3D Slab-Based Methodology to predict end of life for concrete pavements // International Journal of Pavement Engineering. 2022. Vol. 23. Issue 14. Pp. 4966–4976. DOI: 10.1080/10298436.2021.1990286

15. Ram P.V. et al. Demonstrating the Application of Life Cycle Planning (LCP) on a Pavement Network: Results from the Arizona DOT Pavement Pilot Project. United States. Federal Highway Administration, 2021. Nо. FHWA-HIF-21-044.

16. Karimzadeh A., Shoghli O. Predictive analytics for roadway maintenance : а review of current models, challenges, and opportunities // Civil Engineering Journal. 2020. Vol. 6. Issue 3. Pp. 602–625. DOI: 10.28991/cej-2020-03091495

17. Ďurinová M., Mikolaj J., Hostačná V. Modelling of changes in pavement serviceability of the asphalt road // Transportation Research Procedia. 2021. Vol. 55. Pp. 1131–1138. DOI: 10.1016/j.trpro.2021.07.083

18. Rydholm T.C., Luhr D.R. Modeling and Analyzing Budget-Constrained Pavement Preservation Strategies // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. 2014. Vol. 2431. Issue 1. Pp. 6–15. DOI: 10.3141/2431-02

19. Ram P. et al. Remaining Service Interval : а White Paper. 2021. Nо. FHWA-HRT-21-006.

20. Baus R.L. et al. Mechanistic-empirical pavement design guide implementation. University of South Carolina. Dept. of Civil & Environmental Engineering, 2010. Nо. FHWA-SC-10-01.

21. Tarefder R., Ahmed M.U., Rahman M.M. Evaluating functional and structural condition based maintenances of airfield pavements // Civil Engineering Dimension. 2013. Vol. 15. Issue 2. Pp. 71–80. DOI: 10.9744/ced.15.2.71-80