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。     

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。     

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...     

机场水泥混凝土双层道面层间接触对加铺层性能的影响

运用有限元分析软件ANSYS对机场水泥混凝土双层道面在不同层间接触情况下加铺层的受力及变形规律进行了分析,并根据加铺层板底弯沉盆形状系数计算出层间结合系数。研究结果表明:结合系数能很好地反映双层道面之间的层间结合程度,当层间结合程度不良时会导致加铺层弯沉值及板底应力变大,且距飞机轮载越近,其影响程度越大。因此,在进行机场道面加铺层设计、施工时必须考虑层间接触对加铺层性能的影响。     

复合道面弯沉特性影响的数值分析及实验验证

对复合式道面芯样进行了马歇尔稳定性试验和劈裂试验,利用有限元分析软件数值模拟了道面材料力性衰退后不同飞机轮载作用下的道面变形,总结了局部脱空对复合道面弯沉特性的影响规律。作为对比试验,进行了震动映像与瞬态面波测试、探地雷达测试和重锤弯沉测试,测试了沥青面层同水泥混凝土基层间的粘结状况、水稳层局部脱空状况及道面结构性能。结果表明,长期使用后材料性能衰退不是影响道面结构性能的主要因素,旧水泥混凝土道面刚度大,对道面抗变形能力起控制作用;但由于沥青混凝土面层性能劣化严重影响了道面功能性,需要进行封层处理;未考虑加铺层与旧道面间粘结状况的数值模拟结果较现场实测结果偏小,解释了重锤测试难以发现位置远、范围小的脱空,反映了局部脱空影响弯沉盆形状变化的内在机理;震动映像与瞬态面波测试、探地雷达测试能直观反应脱空断面深度,是辅助重锤测试的有效手段。     

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。     

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.     

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。     

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。     

沥青混凝土路面动力特性数值模拟研究

为了研究路面结构层厚度、模量、加载速度等因素对FWD作用下沥青混凝土路面动力特性的影响,基于有限元原理建立沥青混凝土路面动力特性模型,并通过与实测数据进行对比分析验证所建模型的精度,最后对FWD作用下的沥青混凝土路面弯沉、应力等动力特性及路面厚度、模量、加载速度对其动力特性的影响进行了研究,重点研究了不同结构层厚度及加载速度下面层、基层和底基层各自的应力变化情况以及路面弯沉变化趋势.研究表明:结构层厚度、设计参数(模量等)、加载速度等因素的变化对沥青混凝土路面动力特性均存在不同程度的影响.研究结果有助于根据路面结构的应力及变形特点进行路基路面结构设计,同时为分析路面损坏的原因及采取何种预防措施提供参考及依据.     

路基路面各层模量、厚度对路表和土基顶面弯沉影响研究

弯沉指标是路面设计的重要指标,它受到诸多因素的影响,找出这些因素的影响规律对路面设计具有一定意义。通过BISAR 3.0版软件模拟,研究路基路面各层模量、厚度对路表、土基顶面弯沉影响规律,为路面组合设计和实际工程提供参考。     

面层模量对重载交通沥青路面受力特性及使用寿命的影响分析

面层模量是路面设计的重要力学参数,它的取值将直接影响到路面结构的设计结果及受力特性。应用路面计算程序,系统分析面层模量变化对重载交通沥青路面路表弯沉、基层层底拉应力、底基层层底拉应力以及路面结构疲劳寿命的影响,并阐述其影响规律。结果表明,面层模量对重载交通沥青路面的受力与变形特性及使用寿命具有显著的影响,提高面层模量值将增大面层应力,显著减小路表弯沉值、基层及底基层层底拉应力,进而提高路面的疲劳寿命。     

全柔性沥青路面各层实测弯沉值与计算弯沉值比较分析

全柔性沥青路面在广东省首次使用,采用了沥青稳定碎石上基层+级配碎石下基层+半刚性底基层的组合式基层、厚沥青层的新型沥青路面结构。该路段的弯沉控制指标采用HPDS2011计算值和设计文件设计值;其中路基顶面弯沉值共测试了1358组数据,合格率为100%;水泥稳定碎石基层顶面共测试了1276组数据,合格率为84.64%;级配碎石基层顶面共测试了1426组数据,合格率分别为31.98%和22.44%;至于路表弯沉共测试了1076组数据,合格率分别为0;采用原设计文件和软件计算值不能完成对柔性基层及相应面层的弯沉判定,需另外采取指标。     

沥青混凝土路面回弹弯沉计算与检测验收

回弹弯沉值是路面设计和检测的一项重要指标,结合工程实践阐述了沥青混凝土路面回弹弯沉值在路面检测中的作用和变化规律,并通过对如何进行弯沉值计算、注意事项和检测验收影响因素等内容的归纳,目的是为工程实践提供一些切实可行的参考依据。     

旧水泥混凝土路面碎石化原位利用技术应用

通过对技术、经济、环保、工期诸因素的综合评价,论证旧混凝土路面实施碎石化的必要性和可行性;取路段实测的全部弯沉值为样本,计算旧混凝土路面碎石化后的弯沉代表值,参照贝克曼梁测定路基路面回弹模量试验方法计算综合回弹模量,以优化路面结构设计;用观测侧面裂缝的走向与大小,判定不同层位碎块的粒径大小,以替代破坏性较大的挖坑检验方法;通过调整多锤头破碎机的工作参数,取得理想的碎块粒径,在消除旧混凝土面板刚性的同时,充分利用了原位碎石化碎块间的嵌挤力,使再生路面结构达到柔性、高强的目的。     

重载交通半刚性基层条件下沥青面层的力学响应研究

为研究重载条件下半刚性基层沥青面层的结构力学响应,运用ABAQUS有限元软件计算半刚性基层沥青路面的弯沉、层底拉应力与拉应变、沥青面层最大剪应力,分析轴重、基层模量及厚度对力学响应的影响规律,并通过多因素方差分析研究各因素的影响敏感性。结果表明:轴重对弯沉、层底拉应力与拉应变、沥青面层最大剪应力的影响最明显,基层厚度次之,基层模量的影响最小。     

贝克曼梁弯沉测定法的偏差及修正

引入一个弯沉盆修正系数来考虑贝克曼梁支点和百分表支架处坚向位移对测点湾沉的影响，分析了双层路面结构的弯沉盆修正系数变化规律，建立了弯沉盆修正系数与路面结构整体刚度之间的回归关系。     

基于FWD弯沉盆参数的沥青路面土基模量评价方法研究

采用动力有限元方法模拟沥青路面在FWD作用下弯沉盆响应,分析土基模量与弯沉盆几何指标之间的关系以及路面开裂、层间滑移和刚性层深度等变量对弯沉盆的影响.计算结果表明:土基模量可由曲率指标CI_7和形状指标F_8确定;开裂和层间滑移对CI_7-F_8关系曲线没有影响;当刚性层深度小于7 m时,刚性层深度将对CI_7-F_8关系曲线产生影响.最后通过实体工程对评价方法进行了验证.