Метод выбора пространственных схем композитного армокаркаса опор мостовых сооружений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель. Разработка метода выбора пространственных схем композитного армокаркаса для опор мостовых сооружений.

Материалы и методы. Предложенный метод учитывает ключевые параметры проектирования: конструктивные особенности опор, механические характеристики композитных материалов, условия эксплуатации и экономические факторы. Метод включает анализ существующих пространственных схем армирования, оценку влияния различных факторов на выбор оптимальной конфигурации каркаса, математическое моделирование прочностных характеристик и многокритериальную оптимизацию вариантов. Также применяется таксономический подход, позволяющий ранжировать схемы по комплексному показателю близости к эталонному решению.

Результаты. Проведенные исследования позволили разработать системный подход к выбору пространственной схемы армирования, учитывающий специфические свойства композитных материалов. Разработаны алгоритмы расчета и примеры практического применения, демонстрирующие повышение несущей способности, долговечности и экономической эффективности конструкций. Приведены таблицы сравнительных характеристик разных типов композитной арматуры, а также примеры расчета площади арматуры для внецентренно сжатых элементов.

Заключение. Предложенный метод позволяет повысить надежность, долговечность и экономическую целесообразность применения композитного армокаркаса в опорах мостовых сооружений. Особое внимание уделено адаптации традиционных схем армирования под анизотропию и линейно-упругое поведение композитных материалов до разрушения. Экспериментальные данные и практические примеры подтверждают эффективность предложенного подхода, рекомендуемого к использованию в инженерной практике проектирования мостовых сооружений.

Об авторах

Лев Сергеевич Макаров

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Автор, ответственный за переписку.
Email: makarov.lev04@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1834-5261
SPIN-код: 6220-9265

аспирант, Инженерно-строительный институт

Россия, Санкт-Петербург

Николай Алексеевич Ермошин

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: ermonata@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0367-5375
SPIN-код: 6694-8297

д-р воен. наук, профессор, Инженерно-строительный институт

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Vasiliev AI, Valiev ShN, Schmidt VS, Ovchinnikov IG. Long-term degradation processes affecting the reduction of load capacity and durability of bridge structures during their operation. Nauka i Tekhnika Transporta. 2022;14(2):50. (In Russ.) EDN: MCGPKM
  2. Ovchinnikov IG, Anshvaev AK. Application of secondary production polymer materials in bridge construction. The world’s first railway bridges made of secondary thermoplastic. Ekspert: Teoriya i Praktika. 2023;(1(20)):101–105. (In Russ.) doi: 10.51608/26867818_2023_1_101. EDN: BZBVBY
  3. Bronnikov IV. Comparative analysis of metal reinforcement and composite material reinforcement. International Journal of Applied Sciences and Technology Integral. 2019;(3):33. (In Russ.) EDN: ADSXSC
  4. Yashchuk MO, Ponomarev AS, Tlepshev SV. Strengthening of bridge supports with polymer composite materials with tie-off. In: Sokolova DO, ed. Intellectual Potential of Siberia: Proceedings of the 28th Regional Scientific Student Conference: in 3 parts, Novosibirsk, May 13–22, 2020. Vol. Part 2. Novosibirsk State Technical University; 2020:388–390. (In Russ.) EDN: UHDYKQ
  5. Ptukhina IS, Turkebayev AB, Tleukhanov DS, et al. Efficiency of using innovative composite materials in construction. Stroitel’stvo Unikal’nykh Zdaniy i Sooruzheniy. 2014;(9(24)):84–96. (In Russ.) EDN: SYSANL
  6. Okolnikova GE, Gerasimov SV. Prospects for the use of composite reinforcement in construction. Ekologiya i Stroitel’stvo. 2015;(3):14–21. (In Russ.) EDN: VJSOVB
  7. Lili X, Shengjiang S, Kuihua M, et al. Research progress on short-term mechanical properties of FRP bars and FRP-reinforced concrete beams. J Traffic Transp Eng. 2024;11(2):245–270. doi: 10.1016/j.jtte.2023.06.005
  8. Hafiz TA, Roya A, Sakineh F, et al. Fiber reinforced polymer composites in bridge industry. Structures. 2021;30:774–785. doi: 10.1016/j.istruc.2020.12.092. EDN: LSYYYQ
  9. Alkhrdaji T, Frye MJ. Strengthening bridge pier caps with FRP composites. Concr Repair Bull. 2009;22(4):24–29. Accessed March 15, 2025. Available from: https://www.icri.org/wp-content/uploads/2024/04/CRBJulyAug09_Alkhrdaji-Frye.pdf
  10. SCI. Composite Highway Bridge Design. 2014:356. Accessed March 15, 2025. Available from: https://www.steelconstruction.info/images/c/c8/SCI_P356.pdf
  11. Florida Department of Transportation. Fiber Reinforced Polymer Guidelines (FRPG). Vol 4. 2019:18. Accessed March 15, 2025. Available from: https://www.fdot.gov/docs/default-source/structures/structuresmanual/currentrelease_test_old/Vol4FRPG.pdf
  12. Prashanth S, Subbaya KM, Nithin K, Sachhidananda S. Fiber reinforced composites-a review. J Mater Sci Eng. 2017;6(3):1–6. doi: 10.4172/2169-0022.1000341
  13. Seçkin E, Kingsley H. Fiber Technology for Fiber-Reinforced Composites. In: Woodhead Publishing; 2017:51–79. doi: 10.1016/B978-0-08-101871-2.00003-5
  14. Dipen KR, Durgesh DP, Ravinder K, Catalin IP. Recent progress of reinforcement materials: a comprehensive overview of composite materials. J Mater Res Technol. 2019;8(6):6354–6374. doi: 10.1016/j.jmrt.2019.09.068

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Макаров Л.С., Ермошин Н.А., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).