西南某机场沥青道面隆起部位承载力数值模拟与验证

西南某机场沥青道面出现异常隆起,探地雷达勘察发现沥青面层与下部碾压混凝土层之间存在约2 cm的空洞。为分析隆起部位道面的承载力状况,根据机场道面结构分别建立正常工作状态和异常隆起状态下沥青道面有限元计算模型,计算2种状态下重锤式弯沉仪(HWD)重锤锤击道面的弯沉值,并使用HWD对隆起部位及正常部位进行实测,验证有限元模拟计算结果的正确性;结合模拟仿真弯沉值与实测弯沉值,使用TJ-Back软件分别计算隆起部位和正常部位基顶反应模量。理论计算得正常工作状态下沥青道面荷载中心最大弯沉值为299.6μm、隆起部位荷载中心最大弯沉值为566.9μm, HWD实测正常工作状态下沥青道面荷载中心最大弯沉值为314.8μm、隆起部位荷载中心最大弯沉值为544.1μm; TJ-Back根据模拟弯沉计算所得正常工作状态和异常隆起状态下沥青道面基顶反应模量分别为362 MPa、247 MPa,根据HWD实测弯沉计算所得两种状态下基顶反应模量分别为375 MPa、189 MPa。有限元模拟弯沉盆变化规律与HWD实测规律一致,模拟仿真与实测结果都表明道面隆起部位承载力小于正常部位。     

机场道面脱空范围定量分析模型研究

为定量评价机场水泥混凝土道面板板下脱空程度,结合机场水泥混凝土道面结构及弯沉测试的实际,通过采用有限元方法分析了板底脱空范围随板边/板中及板角/板中弯沉比、接缝弯沉比传递系数、地基板相对刚度半径的变化规律,得到水泥混凝土道面板底脱空范围的定量分析模型,在此基础上提出基于现有机场道面弯沉测试的板底脱空范围定量评估方法及流程.分析表明弯沉比不仅与板底脱空尺寸有关,还受到接缝传荷能力、地基板相对刚度半径的影响,不能仅通过弯沉比一个参数判断板底脱空.     

机场水泥混凝土道面加铺层结构接缝传荷能力分析

采用ANSYS有限元分析软件,建立了考虑接缝传荷能力的机场水泥混凝土道面加铺层结构的足尺9块板三维有限元模型,分析了机场水泥混凝土道面加铺层结构接缝处的应力和弯沉情况,研究了接缝传荷系数随接缝刚度的变化规律。结果表明:机场水泥混凝土道面加铺层接缝处的应力、弯沉及传荷系数随接缝刚度呈S形曲线变化;挠度传荷系数与应力折减系数呈良好的一阶指数增长曲线关系。     

水泥砼路面板角弯沉的影响因素分析

利用有限元程序,分析了路面各结构层参数、路面板平面尺寸、接缝传荷能力、板角脱空及脱空与传荷相互作用等因素对FWD板角弯沉值的影响,并建立了接缝传荷与板角弯沉的回归公式.研究结果表明,板角弯沉受面层模量、面层厚度、基层和土基模量影响较大,受基层厚度影响较小;板角弯沉随着板平面尺寸的增大其减小比例在2%以内,正常板尺寸变化情况下可以忽略其影响;接缝传荷修正系数随接缝传荷能力的增加呈指数衰减变化规律;脱空尺寸对板角弯沉的影响较其对其他弯沉影响更为显著;弯沉值在接缝传荷和板角脱空共同作用下的变化比仅受其中一项因素影响时的变化更为明显.     

基于反算模量的接缝传荷能力的评价

根据落锤式弯沉仪（FWD）实测弯沉盆的反算模量研究了水泥混凝土路面的接缝传荷能力，提出了以板边弯沉盆反算的面板模量Eb与板中弯沉盆反算的面板模量Ez之比表征接缝传荷系数的方法，通过实际路面结构的验证表明，Eb/Ez很好地表征了接缝的传荷能力和使用性能，可供工程应用参考。     

机场混凝土道面板底竖向脱空量分析模型

通过设定不同温度梯度使道面板翘曲以模拟道面不同脱空程度,采用有限元方法分析了板底竖向脱空量与道面板厚度 h、基层厚度、接缝传荷能力、基层反应模量及道面板材料参数、道面板角中弯沉比、边中弯沉比的相关关系,并通过大量数据分析得到了道面板竖向脱空量的理论分析模型。经机场道面钻芯及弯沉测试数据验证表明,本经验公式预测值完全符合实际情况,可以作为脱空量的判定公式。     

温度对机场刚性道面板底脱空评价的影响

为研究温度对机场刚性道面板底脱空评价的影响,依据我国华东某机场实测数据,分析温度影响下刚性道面接缝传荷系数、板边及板角弯沉比的变化规律。结果表明,1 d之内,接缝传荷系数波动较大,弯沉比受温度变化影响显著,且板角位置变化更大;温度影响可能导致截然相反的板底脱空评价结果。温度梯度是引起弯沉比变化的主要因素,可依据二者间良好相关性修正温度对板底脱空评价的不利影响。     

装配式基层道路结构接缝荷载应力分析

为研究装配式基层路面结构基层接缝的应力情况,通过三维有限元分析方法,分析了装配式基层模量、基层厚度、荷载大小、土基回弹模量和层间接触条件等对装配式基层接缝底部荷载应力的影响。路面结构计算与分析表明:混凝土模量较填缝砂浆模量对结构影响大,不但能减小幅度大于前者的接缝弯沉,而且能从一定程度上增强接缝的传荷能力,基层模量的下降可以有效地减小荷载应力;随基层厚度和土基回弹模量的增加,接缝两侧弯沉值和底部荷载应力显著减小但逐渐趋于平缓,传荷能力增加;接缝弯沉和底部荷载应力在超载下均是呈线性关系显著增长,需严格限制超载重载;接触条件的恶化,接缝弯沉值和底部荷载应力基本增大,由连续状态变为非连续状态变化特别显著。     

新建机场水泥混凝土道面厚度对弯沉的影响分析

为研究新建机场水泥混凝土道面厚度对弯沉的影响,文中对新建成都天府国际机场道面进行了重型落锤式弯沉仪(HWD)测试,并分析了道面板不同板厚和不同位置处的典型弯沉盆,对比了不同厚度道面板的板边弯沉和板中弯沉,以及板角弯沉和板中弯沉的比值.结果表明,对新建水泥混凝土道面来说,厚道面周围弯沉衰减速度较慢,道面厚度对板边弯沉／板...     

基于感知应变的刚性道面结构强度评价方法

刚性道面结构强度实时准确评价,是保障机场设施耐久与适航安全的重要工作,其中决定性因素为基层顶面反应模量K。依托西南某国际机场智能跑道系统,采集C类飞机通过事件下的刚性道面板动态应变响应状态;通过HWD弯沉测试获取道面初始结构参数,建立机场刚性道面9块板足尺有限元模型,通过考虑轮迹偏移和基层顶面反应模量K值对道面板中监测点位动态应变的影响,建立K值与动态应变响应峰值期望ε值的函数关系曲线;采用桥渡原理,补偿机场刚性道面仿真模型与实际结构之间的偏差,将模拟仿真函数关系转换至实际感知函数关系,基于实测感知应变实时评价基层顶面反应模量。在此基础上,采用当量单轮荷载法建立机场道面强度评价指标PCN值与K值的关系,最终实现基于感知应变的刚性道面结构强度实时评价。     

军用机场水泥混凝土道面结构参数变异性

机场水泥混凝土道面结构参数包括板厚、混凝土弯拉强度和弯拉弹性模量、地基反应模量。用钻孔取芯样测板厚,并加工成标准圆柱体试件做劈拉试验,根据试验结果计算出混凝土弯拉强度;用测得的动弯沉反算出地基反应模量。以一个机场的道面作为样本,经概率分布检验,板厚和混凝土弯拉强度符合正态分布;地基反映模量符合对数正态分布。在40多个机场实测道面参数的基础上,得到了所测机场道面结构参数的概率分布的均值和均方差,并确定了道面结构参数的变异范围。提出了各级机场水泥混凝土道面的目标可靠度的建议值,推荐了道面结构参数变异水平分级。     

装配式预应力水泥混凝土道面足尺试验研究

装配式预应力水泥混凝土是一种优异的道面材料,在机场工程中具有广阔的应用前景。目前的研究主要集中在小尺寸预应力试件性能的水平上,缺少装配式预应力混凝土道面的结构性分析。文章通过开展足尺装配式预应力混凝土道面弯沉特性的试验,分析了该道面结构的弯沉特性、传荷能力及其影响因素,并得到以下结论:装配式机场预应力混凝土道面的传荷能力主要包含3个方面,首先为板与板之间的摩擦作用,其次为预应力钢绞线作为传力杆的作用,最后是企口缝的传荷作用。因此,增大预应力是提高板边传荷能力的有效措施。板角为最不利受荷位置,板中为最佳受荷位置,主要原因为板角的传荷能力弱。     

接缝性水泥混凝土路面接缝传荷能力测试方法探讨

设传力杆的水泥混凝土路面接缝传递荷载的能力会在各种因素的作用下逐渐减小,直至影响路面行车的平顺。通常的做法是实际测试横缝传荷能力后再确定维修方案,目前普遍采用贝克曼梁测试横缝两侧的弯沉,以弯沉比值定义传荷系数。但对于测试车、加载位置、弯沉测试点等没有相关规定,测试结果波动非常大,没有可比性。该文利用三维有限元程序EverFE分析了测试车载重和轮胎接地面积、加载位置、弯沉测试点对水泥混凝土路面横缝传荷系数的影响,结果表明除测试车轮胎接地面积外的其他因素对传荷系数的影响均较大。为此,有必要对水泥混凝土路面接缝传荷能力的测试做出统一的规定。     

刚性道面接缝传荷能力的疲劳规律

由室内环道试验测定了各类接缝在外荷重复作用下的接缝传荷能力，又由统计分析建立了７类接缝传荷能力的疲劳衰减规律，该疲劳规律可与现行机场道面设计规范配合使用。     

机场水泥混凝土道面弯沉的影响因素分析

竖向挠度过大是引起机场道面损坏的一个重要原因,因此弯沉是机场道面结构设计时的重要考虑指标。影响道面弯沉的因素有很多。该文通过对影响道面弯沉的三个最主要因素进行分析,分别为面层厚度、面层材料弯拉模量和基层顶面反应模量,得到不同影响因素对道面弯沉的影响程度,比选出对弯沉影响最大的因素,作为改善道面挠度时优先考虑的指标,为道面结构设计提供参考。     

由实测弯沉值反算旧混凝土道面基础回弹模量

本文应用非线性数值分别中的阻尼最小二乘法解决了由实测机场旧水泥混凝土道面弯沉值反算道面基础的回弹模量，并编制了相应的计算机程序。     

边界弹性支撑地基板在移动荷载作用下的振动分析

刚性道面的接缝都具有一定的传荷能力,充分考虑此点可使设计更为经济合理,因此把刚性道面板建立为运动荷载作用下,弹性半空间地基上四边具有弹性支撑有限矩形板,此模型为一种新的力学模型。然后以单位力作用下的四边简支矩形板为基本系统,通过简化约束,考虑板挠曲面微分方程与振型函数在数学及力学上的相似性并利用互等功定理及变分法原理,求解出在匀速移动荷载作用下该矩形板的动力响应解析解。最后根据机场工程中实测的道面板弯沉值,利用此解析解反算出了板四边弹性支撑的刚度系数。通过该方法可以寻找接缝板动力挠度响应问题的一般规律,进而为从理论上找出动态接缝传荷(传剪)能力问题的一般规律提供参考,最终使有限矩形道面板的设计更加有效合理。     

机场水泥混凝土道面实测弯沉值的温度影响分析

为探究机场道面温度状况对实测弯沉值影响的规律,现场测试获得了机场水泥混凝土道面在不同温度下的动态弯沉值。对板中、板边、板角实测动态弯沉值与温度的关系进行了探究,分析了落锤式弯沉仪(FWD)在受温度影响发生变形的道面板上不同放置位置对实测弯沉值的影响,同时研究了机场水泥混凝土道面板的脱空判定与温度的关系。研究结果表明:随着温度升高,板中弯沉值逐渐增大,板边、板角弯沉值逐渐减小,板中、板边、板角弯沉值受温度影响程度逐渐增加;FWD测量位置与所处道面板变形情况不合理将导致弯沉值失真;测试道面板中、板边弯沉可通过线性回归进行温度修正,板角弯沉可通过二项回归进行温度修正,基于道面板温度梯度的弯沉温度修正关系相关性和应用性更好;脱空判定值受温度影响较大,不同时间不同温度情况将出现相悖的判定结果,进行脱空判定时,有必要对脱空判定值进行温度修正。     

FWD检测与水泥砼路面病害分析

采用落锤式弯沉仪(FWD)对广湛高速公路某段水泥路面主车道砼板的接缝传荷能力、板角脱空状况以及基层顶面当量回弹模量进行测试。结合路面破损情况的调查,分析了该段水泥砼路面破损的主要原因以及路面病害发展的规律。     

基层对水泥混凝土路面长期性能的影响研究

采用三维有限元法分析了基层参数,包括基层模量、厚度以及层间接触界面特性对水泥混凝土路面板的荷载应力、温度翘曲应力、路表弯沉以及接缝传荷性能的影响。结果表明:提高基层模量和厚度可以有效降低路面在车辆荷载作用下的应力,提高基层的支承刚度,可以减小板角挠度,防止产生初始局部脱空。提高基层的模量和厚度可以改善基层顶面的挠度分布,合理的基层设计可以有效改善接缝的传荷性能。