Отримано 12.02.2026
Доопрацьовано 03.03.2026
Прийнято 26.03.2026
Опубліковано 07.04.2026
Взято з Вип. 119, 2026
Сторінки 262 -272
Анотація
У статті науково обґрунтовано математичні методи оцінки залишкового ресурсу нежорсткого дорожнього одягу України після екстремальних зимових навантажень. Автори аналізують комплекс деструктивних чинників: несприятливий клімат, хронічне недофінансування та порушення технологічних норм. Окрему увагу приділено дефіциту бюджетних асигнувань під час воєнного стану, що унеможливлює планові ремонти та призводить до лавиноподібної деградації стратегічних об'єктів транспортної мережі в умовах зміни логістичних маршрутів. У межах дослідження розширено механізми термічного впливу на дорожні матеріали через призму теорії термомеханіки багатошарових середовищ та процесів гідротермічного розклинювання покриттів. На основі математичної залежності між напружено-деформованим станом конструкції та показником довговічності за законом Пальмгрена-Майнера, виявлено критичну невідповідність між застарілими розрахунковими нормами (6-10 т на вісь) та сучасними стандартами навантаження (11,5-13 т). Доведено, що така диспропорція провокує прискорене вичерпання ресурсу дорожнього одягу у 4-7,5 рази, фактично нівелюючи запас міцності конструкцій. Шляхом застосування чисельних методів моделювання та обробки даних інструментальних обстежень, поточний стан мережі доріг визначено як граничний (1,55-2,45 бали), що потребує негайного наукового втручання. У роботі критично оцінено практику ямкового ремонту як тимчасового заходу. Автори наголошують, що ефективність локального відновлення є низькою без врахування функції релаксації асфальтобетону та оптимізації реологічних властивостей сумішей. Теоретично обґрунтовано економічну недоцільність латання вибоїн при перевищенні порогу відносної площі деструкції у 30%. Подолання цієї межі свідчить про втрату тримальної здатності та необхідність капітального відновлення. Стаття пропонує перехід до цифрових інструментів моніторингу через створення прикладних інженерних методик. Подальші дослідження будуть спрямовані на аналіз явища гідротермічного розклинювання та розробку прогнозних таблиць залишкового ресурсу на основі уточненого закону Пальмгрена-Майнера для великовагового транспорту. Окремим напрямком є підвищення енергоефективності через використання домішок для низькотемпературного укладання асфальту. Реалізація цих кроків дозволить трансформувати математичне моделювання у практичний інструмент моніторингу та забезпечить інтеграцію інфраструктури України у єдину європейську цифрову мережу
Ключові слова:
дорожнє покриття, залишковий ресурс, математичне моделювання, ямковий ремонт, деструкція, асфальтобетон, експлуатаційна придатність1. Arabani, M., & Faramarzi, M. (2022). Mathematical modeling of the fatigue life of glass fiber-reinforced asphalt mixtures. Journal of Materials in Civil Engineering, 34(4), 04022031. https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0004143
2. Bezuglyi, A. O. (2021). Ekonomichne obgruntuvannia stratehii utrymannia avtomobilnykh dorih [Economic substantiation of road maintenance strategies]. Avtoshliakhovyk Ukrayiny, (2), 10–15. [in Ukrainian]
3. Cannone Falchetto, A., Moon, K. H., & Wang, D. (2021). Comparison of low temperature fracture properties of asphalt mixtures using different experimental methods. Construction and Building Materials, 272, 121920. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121920
4. Chen, X., & Liu, Y. (2023). Hydrothermal stability of subgrade soils under freeze-thaw cycles. Journal of Cold Regions Engineering, 37(2), 45-58. https://doi.org/10.1061/JCRGEI.CRENG-632
5. El-Badawy, S., & Abd El-Hakim, R. (2022). Predicting the residual life of flexible pavements using falling weight deflectometer data. International Journal of Pavement Research and Technology, 15, 412-425.
6. Hameliak, I. P. (2022). Metody pidvyshchennia dovhovichnosti dorozhnikh pokryttiv [Methods for increasing the durability of road surfaces]. Avtomobilni dorohy i dorozhnie budivnytstvo, (111), 45–52.
7. Hameliak, I. P., & Dmytriiev, M. M. (2023). Modeliuvannia vplyvu klimatychnykh faktoriv na dehradatsiiu transportnoi infrastruktury [Modeling the impact of climatic factors on the degradation of transport infrastructure]. Visnyk Natsionalnoho transportnoho universytetu, 2(53), 88–96. [in Ukrainian]
8. Huang, J., & Sun, Y. (2021). Optimization of pavement maintenance schedules using genetic algorithms. Automation in Construction, 124, 103565.
9. Johnson, K. (2024). Impact of heavy axle loads on aging infrastructure: A statistical approach. Journal of Infrastructure Systems, 30(1), 04023045.
10. Levkivska, L. V., & Elallak, D. M. (2023). Pidvyshchennia ekspluatatsiinykh pokaznykiv asfaltobetonu shliakhom armuvannia syntetychnymy voloknamy [Improving the performance of asphalt concrete by reinforcing with synthetic fibers]. Avtomobilni dorohy i dorozhnie budivnytstvo, (113), 61–68. https://doi.org/10.33744/0365-8171-2023-113.1-061-068 [in Ukrainian]
11. Levkivska, L. V., Hrynchak, I. I., & Elallak, D. M. (2022). Analiz isnuvachykh metodiv otsinky yakosti zcheplennia mizh sharamy dorozhnoho odiahu [Analysis of existing methods for assessing the quality of adhesion between road layers]. Visnyk Natsionalnoho transportnoho universytetu, 1(51), 267–274. https://doi.org/10.33744/2308-6645-2022-1-51-267-274 [in Ukrainian]
12. Liu, Q., & Wang, H. (2022). Nonlinear fatigue damage accumulation in asphalt pavements under climate change. International Journal of Pavement Engineering, 23(3), 890-905. https://doi.org/10.1080/10298436.2020.1773463
13. Mozhovyi, V. V., Kushnir, O. P., Levkivska, L. V., & Kutsman, O. M. (2024). Vyiavlennia osoblyvostei napruzheno-deformovanoho stanu nezhorstkoho dorozhnoho odiahu na pidiomakh i spuskakh avtomobilnykh dorih [Identifying features of the stressed-strained state of a non-rigid roadbed along ascents and descents on highways]. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(1), 99–109. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.307829 [in Ukrainian]
14. Mueller, J. (2022). European standards for road infrastructure resilience under extreme weather. Transport Research Arena, 201-215.
15. Onyshchenko, O. M. (2022). Innovatsiini pidkhody do proiektuvannia asfaltobetonnykh pokryttiv pry vysokykh navantazhenniakh [Innovative approaches to the design of asphalt pavements under high loads]. Dorozhni materially ta konstruktsii, 23(11), 2450–2468. [in Ukrainian]
16. Onyshchenko, O. M., & Fedorenko, V. V. (2023). Matematychne modeliuvannia vzaiemodii vazhkovahovykh transportnykh zasobiv ta konstruktsii dorohy [Mathematical modeling of the interaction between heavy vehicles and road structure]. Journal of Transport Engineering, 149(5). [in Ukrainian]
17. Piryonesi, S. M., & El-Diraby, T. E. (2020). Data analytics in asset management: Cost-effective prediction of the pavement condition index. Journal of Infrastructure Systems, 26(1), 04019036.
18. Savenko, V. Ya., & Kulyk, M. V. (2021). Stratehichne planuvannia vidnovlennia dorozhnoi merezhi v kryzovykh umovakh [Strategic planning of road network restoration in crisis conditions]. Transportni systemy ta tekhnolohii, (38), 12–21. [in Ukrainian]
19. Savenko, V. Ya., & Tkachuk, O. P. (2022). Metodyka otsinky ekspluatatsiinoi nadiinosti avtomobilnykh dorih za umov pidvyshchenykh osovykh navantazhen [Methodology for assessing the operational reliability of highways under increased axle loads]. Avtomobilni dorohy i dorozhnie budivnytstvo, (112), 15–24. [in Ukrainian]
20. Smith, R. (2021). Probability methods in pavement life prediction for heavy-duty highways. International Journal of Pavement Engineering, 22(11), 1340-1355.
21. Tkachuk, O. P. (2024). Optymizatsiia vytrat na ekspluatatsiine utrymannia dorih v umovakh voiennoho stanu [Optimization of costs for operational maintenance of roads under martial law]. Avtoshliakhovyk Ukrayiny, (1), 18–24. [in Ukrainian]
22. Vavrychuk, V., & Solodkyy, S. (2021). Residual Life Prediction of Asphalt Pavements Based on Deflection Measurements. Applied Sciences, 11(15), 6821.
23. Wang, D., & Falchetto, A. C. (2022). Microstructural analysis of asphalt mixtures using X-ray computed tomography. Materials and Structures, 55, 112.
24. Yang, X., & You, Z. (2021). Research on recycled asphalt mixtures: A mathematical perspective. Sustainability, 13(5), 2910.
25. Zhang, Y., & Mohseni, A. (2021). Evaluation of pavement service life based on reliability analysis. Structures and Infrastructure Engineering, 17(5), 654-668.