vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Buildingvestniktgasu-335Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОГ, МЕТРОПОЛИТЕНОВ, АЭРОДРОМОВ, МОСТОВ И ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙENGINEERING AND CONSTRUCTION OF ROADS, SUBWAYS, AIRDROMES, AND TUNNELSМатематическое моделирование сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий автомобильных дорогMathematical Modelling of Road Pavement Shear-ResistanceМатвиенкоОлег ВикторовичMatvienkoOleg V.matvolegv@mail.ruБазуевВиктор ПавловичBazuevVictor P.slab@mail.tomsknet.ruВеникВладимир НиколаевичVenikVladimir N.slab@mail.tomsknet.ruБазаровРуслан БауржановичBazarovRuslan B.slab@mail.tomsknet.ruАрутюнянЭдуард РубиковичArutynyanEduard R.slab@mail.tomsknet.ruТомский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and BuildingRussian Federation20172102201804158170Copyright © Матвиенко О.В., Базуев В.П., Веник В.Н., Базаров Р.Б., Арутюнян Э.Р., 20182018Матвиенко О.В., Базуев В.П., Веник В.Н., Базаров Р.Б., Арутюнян Э.Р.Matvienko O.V., Bazuev V.P., Venik V.N., Bazarov R.B., Arutynyan E.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/335

В работе рассматриваются результаты математического моделирования сдвигоустойчивости асфальтобетонных материалов с учетом соотношения входящих в них компонентов минеральных заполнителей и их формы зерна, а также вязкости битумных вяжущих от воздействия напряжений, возникающих от транспортных нагрузок в процессе эксплуатации покрытия автомобильных дорог. Математическое моделирование данного процесса позволяет наиболее эффективно провести подборы составов асфальтобетонных смесей с дальнейшим их испытанием в соответствии с нормативными требованиями.

The paper discusses the results of mathematical modeling of shear resistance of asphalt-concrete materials with regard to the ratio between the mineral aggregate components and their grain shape, and the dependence between viscosity of asphalt binder and stresses arising from traffic loads during the pavement operation. The mathematical simulation of this process provides the most efficient selection of asphalt-concrete mixes and their further testing in accordance with regulatory requirements.

математическая модельсдвигоустойчивостьбитумвязкостьдавлениетрениетекучестьустойчивостьпрочностьреологияmathematical modelshear resistancebitumenviscositypressurefrictionyieldstabilitystrengthrheologyReferencesБонченко, Г.А. Асфальтобетон. Сдвигоустойчивость и технология модифицирования полимером / Г.А. Бонченко. - М. : Машиностроение, 1994. - 176 с.Bonchenko G.A. Asphaltobeton. Sdvigoustoichivost‟ i tekhnologiya modifitcirovaniya polimerom [Shear resistance and polymer modification technology]. Moscow: Mashinostroenie Publ., 1994. 176 p. (rus)Wang, H. Near-Surface Pavement Failure Under Multiaxial Stress State in Thick Asphalt Pavement / H. Wang, I.L. Al-Qadi // Journal of the Transportation Research Board. - 2010. - № 2514. - P. 91-99.Wang H., Al-Qadi I.L. Near-Surface pavement failure under multiaxial stress state in thick asphalt pavement. Journal of the Transportation Research Board. 2010. No. 2514. Pp. 91–99.Measurement of Contact Stresses for Different Truck Tires Types to Evaluate Their Influence on Near-Surface / L.A. Myers, R.C.A. Roque, B.E. Ruth, C. Drakos // Journal of the Transportation Research Board. - 1999. - № 1655. - P. 175-184.Myers L.A., Roque R.C.A., Ruth B.E., Drakos C. Measurement of contact stresses for different truck tires types to evaluate their influence on near-surface. Journal of the Transportation Research Board. 1999. No. 1655. Pp. 175–184.Drakos, C.A. Effects of Measured Tire Contact Stresses in Near-Surface Rutting / C.A. Drakos, R. Roque, B. Birgisson // Journal of the Transportation Research Board. - 2001. - № 1764. - P. 59-69.Drakos C.A., Roque R., Birgisson B. Effects of measured tire contact stresses in near-surface rutting. Journal of the Transportation Research Board. 2001. No. 1764. Pp. 59–69.Analysis of Shear Stress in Asphalt Pavements Under Actual Measured Tire-Pavement Contact Pressure / K. Su, L. Sun, Y. Hachiya, R. Maekawa // Proceedings of the 6th ICPT, Japan. - 2008. - P. 11-18.Su K., Sun L., Hachiya Y., Maekawa R. Analysis of shear stress in asphalt pavements under actual measured tire-pavement contact pressure. Proc. 6th ICPT, Japan. 2008. Pp. 11–18.Руденский, А.В. Дорожные асфальтобетонные покрытия / А.В. Руденский. - М. : Транспорт, 1992.Rudenskiy А.V. Dorozhnye asphaltobetonnye pokrytiya [Road asphalt-concrete pavements]. Moscow: Transport Publ., 1992. 254 p. (rus)Руденский, А.В. Применение резиновой крошки для повышения качества дорожных битумов и асфальтобетонов / А.В. Руденский, А.С. Хромов, В.А. Марьев // Дороги России ХХI века. - 2004. - № 5. - С. 62-67.Rudenskiy А.V. Khromov A.S., Mar’ev V.А. Primenenie rezinovoi kroshki dlya povysheniya kachestva dorozhnyh bitumov i asphaltobetonov [Rubber granulate for quality improvement of bitumen and asphalt-concrete]. Dorogi Rossii ХХI veka. 2004. No. 5. Pp. 62–67. (rus)Базуев, В.П. Моделирование процесса модифицирования битума в кавитационно-смесительном диспергаторе / В.П. Базуев, О.В. Матвиенко, В.Л. Вороненко // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2010. - № 4. - С. 121-128.Bazuev V.P., Matvienko O.V., Voronenko V.L. Modelirovaniye protsessa modifitsirovaniya bituma v kavitatsionno-smesitelnom dispergatore [Modeling of bitumen modification in cavitation mixing dispersing agent]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2010. No. 4. Pp. 121–128. (rus)Исследование процесса модификации битума в инжекторном смесителе / О.В. Матвиенко, В.П. Базуев, Н.Г. Туркасова, А.И. Байгулова // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2013. - № 3. - С. 202-213.Matvienko O.V., Bazuev V.P., Turkasova N.G., Baigulova A.I. Issledovanie protsessa modifikatsii bituma v inzhektornom smesitele [Investigation of bitumen modification in injector mixer]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2013. No. 3. Рр. 202–213. (rus)Матвиенко, О.В. Исследование динамики пузырька в закрученном потоке нелинейно-вязкой жидкости / О.В. Матвиенко, В.П. Базуев, М.В. Агафонцева // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2012. - № 4 (37). - С. 144-156.Matvienko O.V., Agafontseva M.V., Bazuev V.P. Issledovaniye dinamiki puzyrka v zakruchennom potoke nelineyno-vyazkoy zhidkosti [Bubble dynamics in a swirl flow of nonlinear viscous fluid]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2012. No. 4. Pp. 144–156. (rus)Матвиенко, О.В. Численное исследование перехода к турбулентному режиму течения внутренних закрученных потоков битумных вяжущих / О.В. Матвиенко, В.П. Базуев, Н.К. Южанова // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2013. - № 2 (39). - С. 132-143.Matvienko O.V., Bazuev V.P., Yuzhanova N.K. Chislennoe issledovanie perekhoda k turbulentnomu rezhimu techeniya vnutrennikh zakruchennykh potokov bitumnykh vyazhushchikh [Computational investigation of internal swirl flows of asphalt binders transited to a turbulent flow]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2013. No. 2. Pp. 132–143. (rus)Численное исследование структуры течения и теплообмена при закрученном течении битумно-дисперсных систем в цилиндрических каналах / О.В. Матвиенко, В.П. Базуев, Н.К. Дульзон, Н.Г. Смирнова, М.В. Агафонова // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2014. - № 2 (43). - С. 80-93.Matvienko O.V., Bazuev V.P., Dul’zon N.K., Smirnova N.G., Agafonova M.V. Chislennoe issledovanie struktury techeniya i teploobmena pri techenii bitumno-dispersnykh sistem v tsilindricheskikh kanalakh [Numerical investigation of flow structure and heat exchange of swirl flows of disperse bitumen system in cylindrical channels]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2014. No. 2. Pp. 80–93. (rus)Исследование смешения коаксиальных закрученных потоков для приготовления битумных дисперсных систем / О.В. Матвиенко, В.П. Базуев, Н.Г. Смирнова, Г.В. Пушкарева, Н.К. Дульзон // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2014. - № 3 (44). - С. 123-134.Matvienko O.V., Bazuev V.P., Smirnova N.G., Pushkareva G.V., Dul'zon N.K. Issledovanie smesheniya koaksial'nykh zakruchennykh potokov dlya prigotovleniya bitumnykh dispersnykh sistem [A study of mixing coaxial swirl flows for preparation of asphalt dispersion systems]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2014. No. 3. Pp. 123–134. (rus)Экспериментальное исследование процесса кавитации в технологических устройствах / О.В. Матвиенко, В.П. Базуев, В.Н. Веник, Н.Г. Смирнова // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2015. - № 6 (53). - С. 165-176.Matvienko O.V., Bazuev V.P., Venik V.N., Smirnova N.G. Experimentalnoe issledovanie processa kavitacii v tehnologicheskih ustroistvah [Experimental study of cavitation in different apparatuses]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2015. No. 6. Pp. 165–176. (rus)Численное исследование процесса образования кавитационных пузырьков в смесительном устройстве / О.В. Матвиенко, В.П. Базуев, В.Н. Веник, Н.Г. Смирнова // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2014. - № 4. - С. 231-245.Matvienko O.V., Bazuev V.P., Venik V.N., Smirnova N.G. Chislennoe issledovanie protsessa obrazovaniya kavitatsionnykh puzyr'kov v smesitel'nom ustroistve [Numerical calculation of cavitation bubbles in mixing disperser]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2014. No. 4. Pp. 231–245. (rus)Численное моделирование распада турбулентной струи в спутном закрученном потоке / О.В. Матвиенко, А.К. Эфа, В.П. Базуев, Е.В. Евтюшкин // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2006. - Т. 49. - № 6. - С. 96-107.Matvienko O.V., Efa A.K., Bazuev V.P., Evtyushkin E.V. Chislennoe modelirovanie raspada turbulentnoi strui v sputnom zakruchennom potoke [Numerical modeling of turbulent jet disintegration in concurrent swirl flow]. Izv. Vуssh. Uchebn. Zaved. Fizika. 2006. 49. No. 6. Рр. 96–107. (rus)Матвиенко, О.В. Математические модели производственных процессов для приготовления битумных дисперсных систем / О.В. Матвиенко, Ф.Г. Унгер, В.П. Базуев. - Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2015. - 336 c.Matvienko O.V., Unger F.G., Bazuev V.P Matematicheskie modeli proizvodstvennykh protsessov dlya prigotovleniya bitumnykh dispersnykh sistem [Mathematical models of manufacturing processes for preparation of bitumen dispersed systems]. Tomsk: TSUAB Publ., 2015. 336 p. (rus)Takemi Inoue. Rational design method of hot mix asphalt based on calculated VMA / Takemi Inoue, Yasuo Gunji, Hirokazu Akagi // Eurasphalt & Eurobitume Congress. - Vienna, 2004.Takemi Inoue, Yasuo Gunji, Hirokazu Akagi. Rational design method of hot mix asphalt based on calculated VMA. Eurasphalt & Eurobitume Congress. Vienna, 2004.Кирюхин, Г.Н. Остаточные деформации в асфальтобетонных покрытиях / Г.Н. Кирюхин // Наука и техника в дор. отрасли. - 1998. - № 3. - С. 14-16.Kiryuhin G.N. Ostatochnуe deformatsii v asfaltobetonnуh pokrуtiyah [Ostatochnye deformatsii v asfal'tobetonnykh pokrytiyakh]. Nauka i tehnika v dor. otrasli. 1998. No. 3. (rus)Казарновский, В.Д. Оценка сдвигоустойчивости связных грунтов в дорожном строительстве / В.Д. Казарновский. - М. : Транспорт, 1985. - 168 с.Kazarnovskiy V.D. Otsenka sdvigoustoichivosti svyaznykh gruntov v dorozhnom stroitel'stve [Shear resistance of binder soils in road construction]. Moscow: Transport Publ., 1985. (rus)Иванов, Н.Н. Выбор типа и способа подбора асфальтобетона / Н.Н. Иванов // Доклады по вопросам строительства черных дорог. - М.; Л. : ОГИЗ Гострансиздат, 1932. - С. 175-190.Ivanov N.N. Vуbor tipa i sposoba podbora asfaltobetona [Selection of asphalt concrete]. Dokladу po voprosam stroitelstva chernуh dorog. Moscow; Leningrad: Gostransizdat Publ., 1932. (rus)Иванов, Н.Н. Черные дороги / Н.Н. Иванов. - М. : ОГИЗ Гострансиздат, 1931. - 173 с.Ivanov N.N. Chernуe dorogi [Black roads]. Moscow: Gostransizdat Publ., 1931. (rus)Ганжула, Д.И. Требования к асфальтобетонным покрытиям, работающим при высоких температурах : дис. … канд. техн. наук. - М., 1955. - 137 с.Ganzhula D.I. Trebovaniya k asfalto-betonnуm pokrуtiyam rabotayuschim pri vуsokih temperaturah: dis. … kand. tehn. nauk: utv. [Requirements for asphalt-concrete pavements at high-temperature conditions. PhD Thesis]. Moscow, 1955. 137 p. (rus)Шахназарова, М.А. Повышение устойчивости однослойных асфальтобетонных покрытий : дис. … канд. техн. наук. - М., 1959. - 145 с.Shahnazarova M.A. Povуshenie ustoychivosti odnosloynуh asfaltobetonnуh pokrуtiy: dis. ... kand. tehn. nauk [Stability enhancement of one-layer road pavements]. Moscow, 1959. 145 p. (rus)Толстиков, Н.П. Исследование сдвигоустойчивости дорожных одежд по контакту асфальтобетонное покрытие - цементогрунтовое основание : дис. … канд. техн. наук. - Волгоград, 1965. - 140 с.Tolstikov N.P. Issledovanie sdvigoustoychivosti dorozhnуh odezhd po kontaktu asfaltobetonnoe pokrуtie – tsementogruntovoe osnovanie: dis. ... kand. tehn. nauk [Shear resistance of road pavements at the intreface of road pavement-subgrade. PhD Thesis]. Volgograd, 1965. 140 p. (rus)Страгис, В.И. Обоснование требований к сдвигоустойчивости асфальтобетона применительно к местным условиям Литовской ССР : дис. … канд. техн. наук. - Вильнюс, 1974. - 151 с.Stragis V.-V.I. Obosnovanie trebovaniy k sdvigoustoychivosti asfaltobetona primenitelno k mestnуm usloviyam Litovskoy SSR dis. ... kand. tehn. nauk [Rationale for shear resistance of asphalt concrete to conditions of Lithuanian Republic. PhD Thesis]. Vilnyus, 1974. 151. p. (rus)Агалаков, Ю.А. Исследование работоспособности тонких асфальтобетонных покрытий с повышенным содержанием щебня на цементобетонных основаниях : дис. … канд. техн. наук. - Омск, 1999. - 216 с.Agalakov Yu.A. Issledovanie rabotosposobnosti tonkih asfaltobetonnуh pokrуtiy s povуshennуm soderzhaniem schebnya na tsementobetonnуh osnovaniyah: dis. ... kand. tehn. nauk [Workability of road pavements with higher content of crushed stone. PhD Thesis]. Omsk, 1999. 216 p. (rus)Корочкин, А.В. Сдвигоустойчивость асфальтобетонных слоев жесткой дорожной одежды / А.В. Корочкин // Строительные материалы. - 2014. - Январь/февраль. - С. 65-67.Korochkin A.V. Sdvigoustoychivost asfaltobetonnуh sloev zhestkoy dorozhnoy odezhdу [Shear resistance of asphalt concrete layers of road pavement]. Stroitelnуe materialу. 2014. Pp. 65–67. (rus)Горшков, А.Г. Теория упругости и пластичности / А.Г. Горшков, Э.И. Старовойтов, Д.В. Тарлаковский. - М. : Физматлит, 2002. - 416 с.Gorshkov A.G., Starovoytov E.I., Tarlakovskiy D.V. Teoriya uprugosti i plastichnosti [Elasticity and plasticity theory]. Moscow: Fizmatlit Publ., 2002 p. (rus)Климов, Д.М. Вязкопластические течения: динамический хаос, устойчивость и перемешивание / Д.М. Климов, А.Г. Петров, Д.В. Георгиевский. - М. : Наука, 2005. - 394 с.Klimov D.M., Petrov A.G., Georgievskiy D.V. Vyazkoplasticheskie techeniya: dinamicheskiy haos, ustoychivost i peremeshivanie [Elasoplastic flows: dynamic chaos, stability and displacement]. Moscow: Nauka Publ., 2005. p. (rus)Матвиенко, О.В. Моделирование напряжений и деформаций дорожных покрытий / О.В. Матвиенко, В.П. Базуев, В.С. Чурилин // Дороги и мосты. - 2016. - С. 139-153.Matvienko O.V., Bazuev V.P., Churilin V.S. Modelirovanie napryazheniy i deformatsiy dorozhnуh pokrуtiy [Modeling of stresses and deformation of road pavements]. Dorogi i mostу. 2016. Pp. 139–153. (rus)Войнич-Сяноженцкий, Т.Г. Гидродинамическая теория лавинообразных потоков и определение их характеристик / Т.Г. Войнич-Сяноженцкий, Т.А. Обгадзе // Тр. Тбилисского гос. ун-та. - 1984. - № 36. - Т. 252. - С. 228-261.Voynich-Syanozhentskiy T.G., Obgadze T.A. Gidrodinamicheskaya teoriya lavinoobraznуh potokov i opredelenie ih harakteristik [Hydrodynamic theory of avalanche-type flows and their parameters]. Proc. Tbilisi State University. 1984. V. 252. (rus)Матвиенко, О.В. Исследование пластической деформации толстостенной трубы из сплава, упрочненного некогерентными наночастицами / О.В. Матвиенко, О.И. Данейко, Т.А. Ковалевская // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2017. - Т. 60. - № 2. - С. 35-45.Matvienko O.V., Daneyko O.I., Kovalevskaya T.A. Issledovanie plasticheskoy deformatsii tolstostennoy trubу iz splava, uprochnennogo nekogerentnуmi nanochastitsami [Plastic deformation of copper-based alloy reinforced with incoherent nanoparticles]. Izv. Vуssh. UchebnZaved. Fizika. 2017. V. 60. No. 2. Pp. 35–45. (rus)Savage, S.B. The motion of a finite mass of granular material down a rough incline / S.B. Savage, K. Hutter // Journal of Fluid Mechanics. - 1989. - V. 199. - P. 177-215.Savage S.B., Hutter K. The motion of a finite mass of granular material down a rough incline. Journal of Fluid Mechanics. 1989. V. 199. Pp. 177–215.Островский, Г.М. Прикладная механика неоднородных сред / Г.М. Островский. - СПб. : Наука, 2000. - 359 с.Ostrovskiy G.M. Prikladnaya mehanika neodnorodnуh sred [Applied mechanics of heterogeneous media]. St-Petesrburg: Nauka Publ., 2000. 359 p. (rus)

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