Российские ученые создают уникальные цифровые модели опор для мостов
Фото: gazeta.ru
Ведущие специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) презентовали новую компьютерную модель, способную значительно повысить точность прогнозирования поведения опорных частей мостов. Благодаря этому «цифровому двойнику» стало возможным учитывать сложные физические процессы, такие как постепенная деформация полимерного слоя, возникающая под воздействием рабочей нагрузки и колебаний температуры.
Современные мосты России, число которых превышает 42 тысячи, требуют особо надежных инженерных решений, особенно в регионах, подверженных сейсмическим воздействиям, например, в Крыму и на Дальнем Востоке. Успех функционирования мостовых конструкций в таких условиях во многом определяется способом проектирования и расчета опорных частей, которые играют роль своеобразных «суставов», позволяющих выдерживать внешние и внутренние нагрузки. Среди используемых решений наибольший интерес вызывают сферические опоры, где основной демпфирующий элемент – это полимерный слой, размещенный между двумя стальными чашами. Данный слой эффективно поглощает вибрации и предохраняет мост при землетрясениях, выступая гарантом долговечности.
Новая модель Юрия Носова: точность и практическая выгода
В последнее время российским инженерам пришлось разрабатывать собственные технологии в связи с отсутствием зарубежных аналогов. Благодаря работе команды под руководством научного сотрудника ПНИПУ Юрия Носова был осуществлен серьезный прорыв: новая цифровая модель в пять раз точнее традиционных методов, минимизируя погрешность в оценке надежности конструкции. Если прежние расчеты могли давать отклонение до 70%, то теперь этот показатель снижен до 13–20%, что существенно повышает безопасность объектов инфраструктуры.
По словам Юрия Носова, внедрение этой модели выводит проектирование на качественно новый уровень — она способна максимально приближаться к реальным условиям эксплуатации и тонко учитывать даже незначительные нюансы материала, такие как «ползучесть», или склонность к медленному изменению формы под длительным давлением и температурой.
Команда исследователей тщательно изучила характеристики различных вариантов соединения полимерных прокладок со стальными плитами. Оптимальным признано сцепление на шероховатой поверхности, причем толщина самой прокладки должна находиться в диапазоне 4–8 миллиметров. Увеличение толщины ведет к ускоренной деформации материала и, как следствие, уменьшает срок службы всей опоры.
Потенциал внедрения и промышленный интерес к новым технологиям
Разработанная цифровая модель моментально привлекла внимание представителей промышленности, занимающихся строительством и реконструкцией мостов. Новый подход позволяет оптимально проектировать форму и произведение опорных частей, что становится особенно актуальным для районов с высокой сейсмической активностью. Инженеры и производственные компании уже рассматривают возможности интеграции этих расчетов в свои технологические процессы, что сулит увеличение срока службы мостовых сооружений и снижение эксплуатационных затрат.
Работа ПНИПУ и Юрия Носова, безусловно, становится значимым шагом в развитии отечественного мостостроения. Благодаря инновациям российские мосты будущего станут еще устойчивее, безопаснее и долговечнее, а регионы, подвергающиеся природным рискам, получат дополнительную защиту транспортной инфраструктуры. Мощная синергия науки и практики открывает новые горизонты для прогрессивного развития строительно-инженерной сферы.
Российская инженерная школа продемонстрировала миру способность формировать современные решения для сложных задач инфраструктуры. В дальнейшем подобные цифровые двойники могут стать обязательным инструментом проектирования не только в России, но и за рубежом, обеспечивая высокий уровень надежности общественно значимых объектов.
Также отечественные ученые продолжают совершенствовать методы защиты строительных материалов, разрабатывая новые технологии для повышения антикоррозийной стойкости стали, что дополнительно увеличивает срок эксплуатации конструкций, включая мосты.
