机场混凝土道面快速修复技术研究

为了满足机场混凝土道面快速修复的技术要求,通过室内试验和现场工程实践,提出了一种新的快硬早强混凝土修补材料的配比方案及相应的修复工艺,该修补材料具有早期强度高、耐磨、抗裂、后期性能稳定、成本较低等特点。现场工程实践表明,该快速修复技术能确保机场破损道面在夜间停航的4h～5h内被修复,不误次日通航。     

基于灰色定权聚类理论的机场道面使用性能评价方法

机场道面使用性能评价为道面使用管理和设计维护维修方案提供决策依据.为评价机场道面的使用性能,建立了机场道面使用性能评价指标体系和评价标准,根据指标的相对重要性用模糊一致性理论确定了指标聚类权重值,用灰色聚类理论通过确定灰类的白化函数和构造聚类行向量完成了机场道面使用性能综合评价;利用单一综合指标和状态向量两种方法表示机场道面使用性能评价等级,既便于评价结果排序又能分析评价结果成因.算例分析显示机场道面表面破损和道面摩擦能力减弱是影响机场道面使用性能的主要原因,案例机场道面使用16年后道面使用性能下降为Ⅲ级(中),机场道面维护维修方案应针对道面表面和摩擦能力的恢复进行设计.     

机场道面使用性能参数的灰色预测

本文针对道面结构承受的飞机荷载和环境因素的作用是随机的、复杂多变的；并使用性能受到道面结构材料和施工变异及养护措施等多方面因素的影响，用灰色系统理论对表征道面使用性能的参数（道面强度ＰＣＮ、道面平整度ＰＺＤ、摩擦系数μ、道面破损率ＰＳＬ）进行了预测，取得了满意的结果。可为机场道面的使用管理和养护维修提供决策依据并可用于机场道面使用寿命的预测。     

水泥混凝土道面快速修复材料的性能与应用

为了满足机场水泥混凝土道面快速修复的技术要求，提出了一种新的快硬早强混凝土及相应的修复工艺。通过室内试验和工程实践验证，该修补材料具有快硬早强、与旧混凝土粘结强度高、收缩率小、耐磨、后期性能稳定、成本较低等优点，能在机场夜间停航的4—5h内完成破损道面的修复，不耽误次日通航。     

用于机场道面毫米级快速修补的技术

由于环境因素和荷载因素的反复作用,特别是冬天,雨雪后,机场混凝土道面由于快速开放交通的要求,大量使用除冰液、融雪剂等辅助材料,造成混凝土道面遭到破坏,起皮、麻面,露出下面的骨料,时间久了,有棱角的大骨料会直接刺破航空器轮胎,同时骨料松动以后会脱落如航空器吸入会造成更大危害,早期的及时处置会避免安全事故的发生。初期时道面破坏很浅,一般为3~5mm,如能在不加深破坏深度的情况下,完成修补工作,处理好早期路面表层的微裂纹及脱皮破损,止住病害进一步深化,且能在2~4h开放交通,是最理想的措施,同时也是对修复技术最大的挑战。笔者根据多年的实践经验,对国内几类较成熟的修补材料进行了工艺使用性能试验,选定了无机非金属特种胶凝材料,在辽宁开原机场跑道修补工程中,对具有上述破损情况的部位进行3~5mm的超薄层修补,取得了良好的效果。     

适应大型飞机的机场半柔性道面的力学数值分析

目前国内机场道面主要为水泥混凝土道面、较少的沥青混凝土道面,而半柔性道面在国内机场尚未得到应用。为了研究此类道面的实用性,研究了半柔性道面在具有复杂起落架的大型飞机多轮荷载下的力学响应规律。基于A380飞机,运用ANSYS,建立道面结构模型,在4轮、6轮、10轮、12轮、16轮和20轮荷载组合下进行结构的分析,获取应力、应变、弯沉的变化。经分析得出,多轮荷载组合下存在明显的叠加效应;6轮荷载组合是结构设计中的最不利组合;应多指标控制道面结构分析:以6轮荷载组合控制面层应变、基层应力、底基层应力,以10轮荷载组合控制土基顶面竖向应变,以16轮荷载组合控制弯沉。     

大型飞机荷载作用下站坪结构对地基土附加应力的影响分析

基于轴对称荷载层状弹性理论,可得垂直均布荷载作用下分层地基土的解析解;利用BISAR3软件进行计算,分析了在大型飞机多轮荷载作用下,刚性及柔性道面各结构层刚度及厚度变化时,对地基土附加应力的影响。分析结果表明:刚性道面相对于柔性道面,土基内应力扩散较大,土基顶部附加应力相对小了46 %左右;无论对于刚性道面或柔性道面,各结构层厚度变化的影响均要大于刚度变化的影响。此分析方法,可为机场站坪沉降及道面设计提供参考。     

典型飞机起落架荷载作用下机场水泥砼道面结构响应分析

采用有限元软件ABAQUS建立机场水泥砼道面结构三维有限元模型,分析单轴双轮、双轴双轮和三轴双轮3种典型飞机起落架荷载作用在不同位置时道面结构响应,结果表明飞机荷载作用下水泥砼道面板底的应力分布及大小与起落架构型密切相关,并得到了3种典型飞机起落架荷载作用的不利荷位和最大应力。     

基于界面力学响应的沥青路面坑槽修补研究

使用数值模拟,基于界面力学响应研究了适宜的沥青路面坑槽修补的方法,得到如下结论:方形修补块在侧面更容易发生界面上的竖向剪断,从而可以认为圆形的修补方式更优;修补深度对底面剪应力有较大的影响,而对侧面拉应力和剪应力影响不大;侧面界面拉应力与剪应力随着修补面尺寸的增加而增大,底面界面剪应力随修补面尺寸增大而减小。侧面倾角的减小使3种应力降低,在倾角60°以下时更明显;随着模量比的增加,各项应力均呈下降趋势。因此在实际坑槽修补时,建议选择圆形补块形状,选择修补面直径为80cm～120cm,补坑底面尽量深,侧面可以根据破损情况处理成斜面,修补材料应选取模量较大者。     

CGM灌浆料在抢修机场道面中的应用

由于飞机起落冲击荷载的反复作用,机场混凝土道面板易产生断裂破损,对飞行训练和战斗保障产生巨大威胁.介绍了应用于机场混凝土道面补修加固技术中的CGM高强无收缩灌浆料的配置、性能及施工注意事项,探讨了它在抢修施工应用中的新老界面粘结问题.     

有机硅烷浸渍技术在寒冷地区机场混凝土道面中的应用研究

以东北某机场扩建机坪道面为背景,制成不同混凝土配合比条件下的有机硅烷道面浸渍试件,研究不同配合比与硅烷浸渍深度、渗水深度、氯离子吸收量、抗冻融次数的相关性;采用较佳配合比的混凝土浇筑机场道面试验段,并进行有机硅烷浸渍和钻芯取样检验。研究结果表明:硅烷浸渍与引气剂结合使用可有效地降低混凝土道面渗水性,减少氯离子吸收量,提高抗冻融次数,从而提高道面的耐久性,可在寒冷地区机场道面推广使用。     

基于ANSYS对机场半柔性道面的计算尺寸分析

理想状态下,对机场半柔性道面设计时,分析模型采用道面结构的实际几何尺寸,这样可最大程度模拟道面的真实情况,以获取精确的计算结果,但在计算机资源有限的条件下,这样反而会导致相反的结果,因此需确定出合理的计算尺寸。在此基于A380飞机,运用ANSYS,拟建15 m×15 m为平面尺寸的道面模型,在4轮、6轮、10轮-a、10轮-b、12轮、16轮布载下进行结构的力学响应分析。结果表明,在满足运算速度和结果精度的条件下,确定道面结构模型的计算尺寸为15 m×15 m是合理的。     

基于物元分析理论的刚性道面使用性能综合评定

为满足机场道面管理系统发展需要,提出对机场道面综合性能进行评价,通过分析影响机场道面综合评价的各分项指标因素,建立了综合性能评价体系。分析了物元理论在道面综合性能评价中的适用性,据此建立了机场道面综合性能评价的物元模型。该模型以定量数值表示道面属于某等级的程度大小,其中可拓集合关联函数的应用使得机场道面综合性能的多指标评定更为精细化。最后利用该方法对某机场道面综合性能进行了评价,结果表明,该方法可较好地给出道面综合性能等级评定结果,能够完整地反映道面状况的综合水平。     

机场道面不平度功率谱特性研究

目前机场道面不平度谱分析的目的大多局限于飞机的动力响应,忽略了道面功率谱特性及功率谱的衰变规律.基于此,实测了4个典型机场跑道的不平度,利用实测数据对机场道面不平度功率谱特性进行研究.通过道面不平度功率谱特性来评价机场道面的使用性能,可为基于道面功率谱密度的量度,对机场道面使用性能进行分级提供理论依据.     

基于GIS和有限元的机场道面健康监控系统研究

为便于机场道面的实时健康监控,以华中某机场道面为例,建立了机场道面健康监控系统(HMS).首先,运用VB.NET和ARCGIS开发工具建立了机场道面健康监控系统的基本框架.其次,使用ANSYS有限元软件建立了机场道面三维有限元分析模型,分析了机场道面在动力荷载作用下的FWD力学性能.之后,将FWD理论分析数据和实际测量数据保存于HMS数据库之中.最后,通过HMS内机场道面健康监控模块对理论结果和实际数据作出快速响应,从而保证对机场道面的实时在线监控.基于地理信息系统(GIS)和ANSYS有限元分析系统的机场道面健康监控系统为机场道面的管理者提供可视化和实时的机场道面信息,为机场决策者提供强大的管理决策功能.实际测量系统、理论分析系统和GIS的有机结合,能够极大地提高机场道面监控效率,同时,也为机场道面的安全运行提供了有利的保障.     

轻质泡桐木复合材料道面垫板的制备与受力性能

选用泡桐木、玻璃纤维布以及乙烯基酯树脂,采用先进的真空导入成型工艺制备出轻质高强的复合材料道面垫板,其重量约为20 kg/m<'2>.可用于紧急情况下快速建设临时道路或用于快速修补遭大范围破坏的道路、机场,适用于救灾抢险、军事应急等.野外现场车载试验表明了该复合材料道面垫板可适用于淤泥等各种恶劣场地土条件;文中同时建立了道面垫板在复杂车载环境下的精细化有限元模型,有限元解与理论解及实测值具有较好的可比性.     

日本机场沥青道面加铺半柔性材料的研究

近年来,日本学者对半柔性材料进行机场道面的快速修补技术进行了大量研究。该文主要介绍日本在这一方面的研究近况:通过室内试验,分析了半柔性材料的力学特性;在其基础上,大规模地铺筑试验道面,进行飞机荷载作用下的疲劳试验,以掌握半柔性道面的施工性能及路用性能;以应变为控制指标,结合有限元法和多层弹性层状理论,提出机场沥青道面加铺半柔性材料的结构设计方法。     

考虑接缝影响的机场水泥混凝土道面结构响应

接缝是机场水泥混凝土道面结构的重要组成部分，通过分析道面接缝传荷机理，考虑大型军用运输机复杂起落架构型和多轮荷载的作用特点，以伊尔-76为例，采用弹簧单元模拟道面板的接缝传荷，基于“地基-道面结构-飞机轮载”的相互作用，利用有限元软件建立了足尺9块板水泥混凝土道面三维有限元模型。应用该模型，计算了飞机多轮荷载作用下水泥混凝土道面结构的力学响应，对比了考虑与不考虑接缝的差异，并与美国EverFE2．0模型计算结果进行了对比。研究表明所建模型可较好地模拟道面接缝的作用机理，计算应力能更合理地反映道面结构的受力状况。     

基于热管技术的机场道面融雪性能试验研究

为准确分析基于热管技术的机场道面融雪系统工作性能，综合考虑地热能、机场道面、热管间的传热特性，建立了热管加热融雪道面足尺试验系统；基于长期实测数据对融雪系统的道面融雪性能、温度场分布特性及其影响因素进行了分析；并在此基础上，通过研究融雪系统地下土壤热源热量长期消耗及回补特性探讨了融雪系统的可持续性工作性能。研究结果表明：基于热管技术的机场道面融雪系统可在冬季不改变道面温度分布特性的基础上，自动提高道面温度约15℃，有利于抑制道面结冰并融化道面积雪；在热管道面融雪过程中，当道面无雪率超过40%后，道面融雪过程将进入加速期；减少热管与道面表面的竖直距离，降低相邻热管间的水平间距均可改善热管道面温度分布规律，并有效提高道面融雪效率，而热管直径的变化对道面融雪性能影响相对较弱；随着气温降低，热管道面融雪效率逐渐下降，且当气温低于-9℃时，热管道面融雪性能受到较大限制；积雪经过适当压实作用，可缩短热管道面融雪时间；冬季地下热管的取热作用使得地下土壤温度约降低10℃，而夏季地下土壤温度逐渐恢复，随时间大致呈周期性变化，表明地下土壤可为热管道面融雪系统长期提供热量，持续保障热管道面融雪性能，实现机场道面冬季安全运行。     

新一代大型飞机荷载作用下沥青道面多轮叠加效应研究

为了研究复杂起落架飞机A380荷载作用下沥青道面多轮叠加效应,建立了机场沥青道面结构三维有限元模型,分析土基材料和粒料材料非线性对半刚性基层和柔性基层沥青道面结构力学响应的影响。研究结果表明:随着轮组数的增加,轮载在道面结构内产生的响应不断增加;随着轮组数的增加,材料非线性效应对道面结构力学响应的影响逐步减弱,多轮荷载叠加效应表现明显。半刚性基层沥青道面,不同轮载组合作用时,土基非线性对道面结构的力学响应影响与线弹性的差异在5%以内;粒料非线性与土基和粒料皆为非线性时,两者之间的力学响应差异不到5%;柔性基层沥青道面,土基非线性对道面表面弯沉影响较大外,对于其他力学响应指标影响差异在5%以内;粒料非线性与粒料和土基皆为非线性两者之间的差异在5%以内,建议分析过程同时考虑土基和粒料材料的非线性特性。