飞机荷载下水泥混凝土道面板应力计算方法

采用弹性地基板理论分析了道面板应力的主要影响因素,修正了公路标准轴载下路面板的应力计算公式,得到了飞机荷载下道面板的应力计算公式形式。采用正交设计法对道面结构参数进行安排,计算了不同道面结构在各种类型飞机荷载下道面板的应力。采用非线性回归方法对应力计算值和飞机荷载参数与道面结构参数进行分析,得到了单轮飞机荷载下水泥混凝土道面板的应力计算公式。对单轮飞机荷载应力计算公式引入荷载圆半径修正系数,并采用多元非线性回归方法,得到了双轮和双轴双轮飞机荷载下道面板的应力计算公式。利用荷载叠加原理得到多轴多轮飞机荷载下道面板应力计算公式。误差分析结果表明:回归应力计算值与有限元应力计算值相对误差不超过2%,应力计算公式具有较好的精度。     

应急公路飞机跑道中桥涵结构振动分析

高等级公路战时应急改成飞机跑道具有重要的战备意义,但路段中包含中小跨径桥梁,对飞机起降存在一定的影响。假定桥跨结构为多跨简支梁、验算荷载为某型号飞机,综合运用结构动力学理论和ANSYS结构分析软件计算飞机匀速通过桥梁时的动力响应及飞机直接降落对桥梁的冲击作用,分析了中小桥梁跨径、桥墩横向刚度等对桥梁结构振动及其对飞机可通行性的影响。经计算表明,跨度为13m的桥梁能满足此型号飞机的通行要求。     

飞机主起落架构型对道面力学响应的影响

为给飞机和跑道的优化设计提供参考和理论依据,基于弹性层状体系理论,建立了水泥混凝土跑道的三维有限元模型;选取了2组荷载水平相当、主起落架构型差异明显的飞机,对比分析了飞机主起落架构型变化对跑道全宽度位移、应变、板底拉应力以及土基响应深度的影响.模拟结果表明:当荷载相同时,主起落架上机轮总数越多,水泥混凝土道面板位移峰值、板底最大拉应力越小,起落架构型差异导致的道面板位移峰值相差13%左右,板底拉应力相差达35%;起落架间距越小,荷载作用区位移曲线越平缓,荷载作用区拉应变越小,土基响应深度越大,起落架构型变化导致的荷载作用区拉应变相差12%,土基响应深度相差14%;主起落架构型变化对距离荷载作用位置较远区域的竖向位移基本无影响.      

网状聚酯道面结构有限元计算及优化设计

网状聚酯道面结构是一种供飞机临时滑行的特种结构,由聚酯网穿插聚酯棒组成.采用有限元法对该结构在飞机荷载作用下的力学行为进行了计算机仿真分析.将聚酯网简化成弹性薄板,聚酯棒按照实体模型处理,建立了整体结构的有限元模型;根据实际使用情况,分别针对三种工况分析了结构在飞机静载作用的应力和位移,并采用简化方法计算了飞机在动荷载作用下的应力和位移;对道面结构的聚酯棒间距进行了优化设计.     

西南某机场水泥混凝土道面板应力计算分析

为了对西南某机场水泥混凝土道面板进行应力分析,通过现场钻芯取样和劈裂实验得出劈裂强度值和基层顶面反应模量。应用ANSYS软件建立三维有限元模型,计算不同飞机荷载作用下的板边应力。由应力折减系数得出板边计算应力,判断道面能够运行的最大飞机重量。比较板边自由与不自由两种状态下道面产生的应力和位移,发现高温作用下道面的受力变化与低温状态下不同,对机场道面在夏季和冬季运行时提出建议。     

温度场下的机场柔性道面转弯区轮辙规律研究

针对飞机转弯过程中机轮对道面产生显著的附加水平剪切作用,加重柔性道面轮辙病害影响行驶安全问题,基于ABAQUS软件平台建立了连续变温沥青道面温度场与轮辙分析模型.该模型开展了机轮低速地面转弯特性分析,对比了跑道直线段与转弯区轮辙形成规律,提出了适用于转弯区道面变形特征的轮辙评价指标,对交通荷载条件和环境气象条件进行了参数影响分析.研究结果表明:机轮法向侧推力在道面面层底部产生横向拉伸变形,轮载作用位置竖向应力水平低于直线段,与轮辙凹陷深度规律一致;外侧机轮隆起变形幅度增加,内侧机轮隆起变形削弱并与轮迹凹陷盆连为整体;道面综合轮辙深度随转弯速度增加而增加,增幅为50%;轮载累积作用时间随转弯速度增加而缩短,轮迹带下陷变形明显减小,最大降幅达到30%;沥青混凝土面层日间持续高温是道面轮辙初始阶段快速发展的重要条件,表层轮辙敏感温度在30℃附近;通过控制高温时段飞机最低转弯滑行速度有利于降低该区域轮辙变形幅度.     

大型飞机作用下跑道加铺层的结构响应

为了分析机场跑道加铺道面结构在大型飞机多轮荷载作用下的空间响应规律,明确分析模型的合理计算范围和边界条件,应用大型通用有限元软件ABAQUS,建立了沥青混凝土加铺结构三维有限元模型.通过分析B747-400ER和A380-800等大型飞机多种轮载组合方式作用下的道面结构响应规律,以应力收敛为依据,确定了两种大型飞机的最不利荷载组合和分析模型规模:B747-400ER可采用后8轮组作为飞机最不利荷载组合,A380-800可采用3轴双轮6轮组作为飞机最不利荷载组合,道面结构模型平面尺寸应不小于15m×15m.     

机场跑道交通量纵向分布研究

针对当前对机场交通量分布认识不全面的问题,重新审视现有机场道面交通量分析方法,提出了机场交通量纵向分布的概念,并计算出飞机在起飞和着陆两种情况下交通量纵向分布的数学方程,完善了机场道面交通量分析方法,为机场跑道平面设计和道面设计提供更为可靠的理论基础。同时分析了跑道交通量纵向分布的影响因素,发现飞机种类与性能、跑道两端起降概率以及跑道长度等多因素对跑道交通量纵向分布有较大的影响。     

纤维格栅增强机场双层道面荷载应力分析

为了分析纤维格栅增强机场水泥混凝土双层道面加铺层的荷载应力,采用ANSYS建立机场双层道面三维有限元模型,以J-8飞机荷载为计算荷载,选取机场水泥混凝土道面加铺层层底最大拉应力、层间剪应力、旧水泥混凝土道面板底最大拉应力、加铺层表面弯沉为考察指标.计算了机场双层道面层间接触对荷载应力的影响,并利用正交设计分析机场道面结构参数对荷载应力影响的显著性.研究表明：层间摩擦系数对机场水泥混凝土加铺层层底拉应力与层间剪应力影响较大;机场水泥混凝土双层道面各结构参数对加铺层层底最大拉应力都显著相关,应该作为机场水泥混凝土加铺层设计的主要分析指标;加铺层厚度和基础弹性模量与所考察的4个指标都显著相关.因此,在进行机场水泥混凝土道面加铺层设计时,必须重视基础处理技术并合理控制加铺层厚度.     

基于累积损伤的机场道面剩余寿命预测模型

通过统计分析道面轮迹和道面板荷载应力横向分布规律,得出了飞机起落架道面通行覆盖次数的计算方法。在道面板中部荷载应力回归公式的基础上,建立了道面板横向应力分布函数。选取NCHRP1-26方程作为疲劳方程,通过对A 机场过去13年飞机起飞架次的历史数据进行分析,得出未来7年2种机型飞机的起飞架次,利用覆盖作用曲线与应力分布函数提出了机场道面累积损伤量的计算方法,并进行实例验证。分析结果表明：2年后机场道面的最大累积损伤趋近于1,即在不采取任何维修措施的情况下,A机场剩余使用寿命为2年,与实际运营状况相符。可见,建立的模型有效。     

高等级公路改成飞机跑道加铺层材料性能试验研究

鉴于目前高等级公路结构承载能力不足以满足飞机直接起降的要求,一般需在原路面上加铺一层结构层以提高路面的整体承载力。通过对设计的四种不同加铺层材料进行马歇尔试验、单轴压缩试验、劈裂试验和冻融劈裂试验、车辙试验和构造深度试验等,以确定加铺层材料的基本性能参数,并从性能、经济和便于维护角度出发,找到了满足飞机起降要求的加铺层材料,可供今后的实际应用参考。     

变速移动荷载作用下刚性路面的动力响应研究

分析了行驶车辆加速、减速及飞机起降过程中变速移动荷载所引起的刚性路面的动力响应。结果表明,荷载的行进速度对刚性路面动态挠度的最大值有很大影响,而加速度主要影响挠度最大值出现的位置。     

混凝土桥面铺装对梁桥承载能力的影响

通过增加混凝土桥面铺装厚度来提高桥梁承载能力是一种常用加固方法。但该方法需要考虑各种因素影响。为了分析加铺桥面铺装对梁桥的承载能力的影响,本文从静力学角度对于桥梁所承载受的不同荷载组合状态下,深入探讨桥面铺装效应,并通过试验对比,提出合理的加固设计方法和构造措施,可为桥梁维修加固设计与养护施工技术人员提供借鉴。     

轮胎与钢桥面铺装接触力学分析

为进一步分析钢桥面铺装的真实受力特性,对轮胎与钢桥面铺装的接触力学行为进行了研究.通过建立轮胎模型,对轮胎接地压力进行计算,并与实测数据对比验证了轮胎接触模型的准确性;通过建立轮胎与桥面接触模型,对不利荷载位置时桥面铺装的力学响应计算与分析,得出铺装层竖向位移、铺装层顶弯拉应力、粘结层剪切应力的分布特性,指出桥面铺装典型病害产生的力学机理;通过对设定的一组铺装层计算模量对应的铺装层力学响应极值进行计算,得出铺装层弯拉劲度模量变化对铺装层力学响应的影响规律,并对比分析了轮胎荷载与均布荷载对结算结果的影响作用.结果表明：在等量荷载条件下,采用轮胎与桥面接触模型计算出的铺装层最大层顶反弯应力、粘结层最大剪切应力均明显大于采用均布荷载的计算结果,其中：铺装层层顶反弯应力增幅约为5%,粘结层剪切应力增幅约为9%.采用轮胎与桥面接触模型进行钢桥面铺装设计会更为安全.     

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水泥混凝土路面系统是由汽车载荷、路面和地基组成的复杂力学系统，在交通工程中参数识别方法的研究是一项重要的课题。本文首先将水泥混凝土路面系统简化为弹性地基板模型，通过理论分析得到了系统在多轮载荷作用下的解析解，在此基础上，将理论计算弯沉曲线和实测弯沉曲线相比较建立了目标函数，通过选代方法建立了一种识别水泥混凝土路面系统若干物理参数方法。根据这种方法，我们能方便的得到路面板的厚度、抗弯刚度和地基反应模量，这些参数在水泥混凝土路面系统的强度评定中具有重要的作用。最后通过工程实例计算说明了本文方法的可行性和可靠性。     

半刚性基层沥青路面结构内部应变的现场测试与分析

为了能够获得实际车辆荷载作用下路面结构内部的力学响应,以G112国道工程为依托,结合我国半刚性基层沥青路面的设计经验,设计四种不同的路面结构形式,在沥青层和半刚性基层埋入应变传感器测量设备,通过不同的车辆荷载的作用,实现路面结构内部应变的测量,对半刚性基层沥青路面的结构性能和组合设计具有较大的参考价值.     

移动荷载作用下饱和沥青路面响应探析

我国高速公路广泛采用沥青混凝土路面结构,其使用性能除了与本身材料和结构相关外,还受外界环境如温度、水等影响.基于多孔介质理论,采用大型有限元分析软件ABAQUS模拟饱和沥青路面在移动荷载作用下的动力响应,分析了不同速度、荷载作用下路面结构的应力、应变及孔隙水压力变化规律.分析结果表明,随着车速的增加,路面结构内部承受的应力逐渐减小,孔隙水压力则较快速的增长,对路面不利影响逐渐增大;随着荷载的增大,路面结构内部承受的应力以及孔隙水压力均呈线性增长.该研究可为认识沥青路面水损害和防范水损害提供理论指导.     

军用机场沥青混凝土道面设计方法

为了合理设计军用机场沥青混凝土道面,以设计飞机作为计算荷载,按照疲劳等效原理,分析了不同飞机之间的交通量换算关系,根据军用机场道面使用特点、组成结构材料特性和损坏现象,采用面层、基层、底基层底部的拉应力和面层的剪应力作为结构设计指标,应用弹性层状体系理论设计了军用机场沥青混凝土道面。在H-6、MD-82和B727-100组成的混合交通中,分别用H-6和MD-82作为设计飞机,采用道面结构设计程序Pave2000进行结构层厚度计算。计算结果表明,以H-6为设计飞机,下基层设计厚度为34 cm,以MD-82为设计飞机,下基层设计厚度为33 cm,两者相对误差仅为3.03%,说明此设计方法是正确的。     

重载交通对路面结构力学的影响分析

重载交通造成了沥青混凝土路面早期损坏.选用我国典型路面结构,使用BISAR 3.0软件,对不同轴载作用下路面结构力学进行分析.结果表明:轴载变化对沥青路面结构各个结构层的影响都较大,会使沥青路面产生失稳型车辙.