适应大型飞机的沥青道面结构有限元模型

借助ABAQUS通用有限元软件,建立了3层道面结构有限元模型,分析了模型的几何尺寸、边界条件、层间接触条件、单元类型、网格的划分对大型飞机荷载作用下道面结构力学响应的影响,提出了适应大型飞机的机场沥青道面结构有限元模型参数,并用实测力学响应数据对模型的有效性进行了验证。研究结果表明:在大型飞机全起落架荷载作用下,有限元模型几何尺寸宜为30m×30m×10m,层间完全连续选用tie连接;单元类型宜采用C3D8R,荷载区域的单元大小控制在不大于0.05m×0.05m;模型底部所有位移全部约束,模型四周约束对应水平方向的位移。实测数据验证结果表明有限元模型有效。     

基于ADAMS仿真确定飞机着陆道面动荷载

为了合理确定机场刚性道面设计中的动载系数,减少道面荷载现场测试的工作量,利用ADAMS软件进行仿真研究,分析了飞机着陆时道面的竖向荷载、纵向水平荷载和横向水平荷载的动态响应规律.通过改变飞机着陆时的俯仰角、滚转角、初始下降速率和初始机轮离地距离4个主要参数,分析道面受载情况的敏感性,并利用白噪声线性滤波法生成不同等级道面,研究了不同平整度下道面的动态响应规律.研究结果表明:初始下降速率从0 m/s增大到3 m/s时,动载系数从0.677增大到1.623;着陆水平荷载主要为纵向水平荷载;飞机对H级道面的动荷载最大值比A级道面增大68.71%.     

基于足尺试验的机场沥青道面轮辙发展与预测

轮辙是引起沥青道面过早破坏的重要因素，飞机地面滑行渠化交通显著，由轮辙病害引起的道面平整度与舒适性问题突出.为此，建立飞机轮组-地基-沥青道面结构体系仿真分析模型，提出适应轮组荷载特征的等效循环加载方式，依托NAPTF (National Airport Pavement Test Facility)足尺沥青道面轮辙试验，验证仿真结果的适用性与可靠性，并开展加载时间间隔与环境温度等多因素分析.研究结果表明：考虑轮载作用横向偏移效应，轮辙总宽度达到轮组宽度的3倍，轮辙断面曲线有多处转折点与以往单一凹陷面特征明显不同；循环加载时间间隔对轮辙发展影响显著，经过150 s间隔后沥青面层回弹变形趋于稳定，可兼顾分析效率需要；前10%循环加载次数对轮辙变形的贡献超过40.4%，可基于初始轮辙建立指数型轮辙发展预测公式，对循环加载全过程拟合度高于96.4%，轮辙分析效率有明显提高.     

现有高等级公路改成飞机跑道的承载力分析

战时当军、民用机场遭到破坏,恢复和新建机场困难很大,将现有高等级公路直线段应急改成飞机跑道成为恢复空运保障能力最有效的途径之一。为了研究现有高等级公路起降飞机时的承载能力,首先分析了飞机荷载的作用模式;其次在考虑道面材料特性及飞机荷载特性对道面应力影响的基础上,提出合理的三维有限元结构分析模型,并利用ANSYS有限元分析软件对兼有垂直力和水平力的飞机荷载作用下的道面结构层进行了应力分析,据此得到了高等级公路的承载力,可作为今后高等级公路直线段应急改成飞机跑道的设计计算参考。     

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。     

中美机场水泥混凝土道面加铺厚度设计方法对比分析

通过计算不同荷重级别的设计飞机类型(波音-737、空客-300、波音-747)、不同厚度和模量的既有道面结构(面层、基层)、不同既有道面条件(主要状况为轻微或严重损坏)、不同加铺类型(水泥混凝土、沥青层)等256种工况下的加铺层厚度,对中国民航机场道面设计规范中既有水泥混凝土道面加铺设计方法与美国联邦航空管理局、陆军工程兵团、Rollings等加铺设计方法进行对比分析。结果表明,在繁重交通荷载作用下加铺水泥混凝土时,我国民航设计方法厚度在既有水泥道面结构较强计算结果相对保守;加铺沥青层时,在既有水泥道面结构不强时计算结果较为保守,不符合经验预估范围。其它工况下与其它方法厚度设计结果相差不大。     

Winkler地基上机场刚性道面接缝传荷能力评价模型

基于Winkler地基模型,应用ABAQUS有限元软件,按照"贡献面积"刚度分配原则,通过在相邻混凝土板侧面的对应结点设置弹簧单元,建立了考虑接缝传荷能力的机场刚性道面三维有限元分析模型.应用该模型,针对不同地基强度上的典型道面结构,分析了重型落锤式弯沉仪(HWD)承载板、单轴双轮和双轴双轮三种荷载形式作用在接缝一侧板...     

机场滑行道桥结构设计中军用飞机荷载作用的确定

利用有限元建立军用机场滑行道桥结构分析模型,通过分析5种军用飞机相关主起落架构造及多项荷载参数,对军用飞机荷载作用机场滑行道桥不同位置时的结构内力作用响应进行对比分析。结果表明,不同军用飞机作用滑行道桥不同位置时,其内力分布相似,但大小是不同的。综合分析可以得出,滑行道桥内力作用主要受飞机种类及相关荷载特性影响。在设计军用机场滑行道桥时,机型A与机型B、机型C与机型D荷载可以等效代替;5种飞机同时使用一个机场时,设计荷载主要以C、D机型为主。     

镐头机拆除刚性道面动力损伤分析

为合理确定刚性道面的拆除工艺参数,采用ABAQUS软件,建立了刚性道面的实体有限元模型,对镐头机钎杆半正弦波冲击荷载作用初期刚性道面的动态响应进行了模拟,系统分析了镐头机荷载参数和道面结构参数对刚性道面竖向位移和板底拉应力响应的影响规律.模拟结果表明:镐头机冲击荷载的大小及其作用位置对刚性道面动态响应有显著影响;板底最大拉应力受面层厚度影响较大,而道面竖向位移对面层厚度变化不敏感.在算例条件下,当接缝传荷能力小于80%时,结构动态响应才发生显著变化;为减小对保留板的动力损伤,拆除板板边30 cm范围内不宜使用镐头机拆除.      

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.     

旧沥青路面上直接加铺水泥混凝土面层的应用研究

在对旧沥青路面的病害进行挖补维修处理后,与以往研究采用的加铺超薄层小板块混凝土不同,而是采用直接加铺常用板块尺寸的普通水泥混凝土面层。这一研究经过试验路五年的运营考验,路面使用状况良好,可在不中断交通的道路改扩建工程中推广应用。     

橡胶沥青在高速公路加铺改造中的应用

采用对比分析的方法,对橡胶沥青在高速公路加铺改造中的应用性能进行了详细的研究,结果表明橡胶沥青具有突出的低温抗裂能力、高温抗变形能力、优异的耐疲劳性能,适合于高速公路的加铺改造。全寿命周期分析表明橡胶沥青最经济,同时性价比最高。     

降雨入渗时沥青路面流固耦合作用的力学响应

应用ABAQUS软件建立降雨入渗条件下的沥青路面渗流有限元模型,得到相应的渗流规律和渗流场的分布状态;在建立合理的降雨渗流场边界的基础上,运用多孔介质流固耦合理论分析了沥青路面在渗水和行车荷载作用下的力学响应。研究表明:降雨入渗过程将会导致沥青路面内部饱和度和孔隙水压力出现显著的变化;在动态荷载的作用下,降雨入渗后的沥青路面内部各项应力指标呈现波动特性,孔隙水压力与流速出现了较大的正、负逆转。     

复杂荷载下沥青混合料剪切疲劳性能

采用室内实验模拟不同荷载谱作用下沥青混合料的抗剪切疲劳特性．使用强度退化模型预估随机荷载谱下的沥青混合料剪切疲劳寿命,其结果与实验结果相近．验证了这一模型可为路面使用性能的预测及优化养护决策提供参考．     

细粒式橡胶沥青混合料在广祠高速公路加铺改造中的应用

沪渝高速（G50）广祠段路面改造中采用粗粒径高掺量的废胎胶粉制备橡胶沥青,通过优化配合比设计,调整混合料生产及施工工艺,实践表明,ARAC13型橡胶沥青混合料表现出良好的路用性能,可为高温多雨地区类似工程项目提供借鉴。     

基于动态模量的沥青路面力学响应分析

实测了某柔性基层沥青路面试验段各层沥青混合料在不同温度和荷载作用频率下的动态模量,利用时间-温度转化原理得到了各自的动态模量主曲线和时间-温度转化因子,并结合路面结构内的实测温度和较成熟的荷载频率预测方法,分析了路面结构内温度和荷载频率的变化对沥青混凝土力学参数的影响。在此基础上进行了基于动态模量的沥青路面力学响应分析,并将分析结果与采用我国规范中的抗压回弹模量得到的结果进行了比较分析。采用动态模量的方法可以考虑路面结构内温度和荷载频率对路面力学响应的影响,从而使分析结果更加科学合理。     

打裂压稳技术在混凝土路面加铺沥青混凝土施工中的应用

打裂压稳是改造旧水泥砼路面的有效方法,通过门式破碎打裂压稳技术与冲击压路机打裂压稳技术的对比,介绍打裂压稳技术在混凝土路面加铺沥青混凝土施工中的应用,可为相关工程提供借鉴。     

基于动态模量的沥青路面力学响应分析

实测了某柔性基层沥青路面试验段各层沥青混合料在不同温度和荷载作用频率下的动态模量,利用时间-温度转化原理得到了各自的动态模量主曲线和时间-温度转化因子,并结合路面结构内的实测温度和较成熟的荷载频率预测方法,分析了路面结构内温度和荷载频率的变化对沥青混凝土力学参数的影响。在此基础上进行了基于动态模量的沥青路面力学响应分析,并将分析结果与采用我国规范中的抗压回弹模量得到的结果进行了比较分析。采用动态模量的方法可以考虑路面结构内温度和荷载频率对路面力学响应的影响,从而使分析结果更加科学合理。     

水泥砼路面的修理

水泥砼路面在温差和车辆荷载作用下会出现各种各样的病害,需要及时修理。最常用的修理办法是在砼路面上方加铺沥青层,但随之而来的一道难题就是如何防止在沥青层上出现反射裂缝。鉴于此,提出一系列反射裂缝处治对策,以供相关工程人员参考应用。     

旧砼路面加铺沥青层后接缝处的力学模型分析

针对目前旧水泥砼路面加铺沥青罩面层的一系列力学问题,从力学模型的角度,采用数值分析方法进行了探索和研究.包括二维简化模型分析、三维模型分析等几个主要部分.最后针对二维、三维算法分别应用Fortran90语言进行计算机程序设计,作了算例分析.所有数值计算结果和Ansys软件仿真结果及现场测试结果基本吻合,从而说明模型研究方法在理论上是合理的,对于进一步探索旧砼路面修补技术具有重要实际意义.