简易机场道面结构的疲劳特性试验

为了分析简易机场的合理道面结构,依托陕西西安、湖南耒阳的室内外试验段,利用直径30cm刚性承载板模拟机轮荷载圆,使用反力架、千斤顶及疲劳试验机,通过人工和机械定点重复加载模拟飞机通行,研究了薄层沥青混凝土面层 水泥稳定细粒土基(垫)层道面结构在重复荷载作用下的疲劳特性。试验结果表明:推荐道面结构早期承载能力较高,在60d龄期内,整体回弹模量为200～300MPa,弯沉小于1mm;此时道面可承受飞机荷载几万至十几万次的起降通行而不破坏,并保持良好的使用性能;推荐道面结构的疲劳特性可以满足简易机场的应急使用需求。     

机场道面基层顶面当量回弹模量的计算方法

应用弹性层状体系理论与弯沉等效原则,研究了道面结构参数、飞机荷载作用半径及主起落架构型对基层顶面当量回弹模量的影响.通过分析126种典型道面结构,建立了机场道面基层顶面当量回弹模量的回归公式,并根据弹性层状体系理论的当量回弹模量反算解验证了回归公式的准确性.分析结果表明:考虑飞机荷载作用半径和主起落架构型修正系数,荷载...     

沥青路面结构层参数对路表弯沉盆影响分析

基于弹性层状体系理论,利用 BISAR 软件,计算了 FWD 标准荷载作用下结构层动态模量、厚度以及层间粘结状态对路表弯沉盆的影响。计算结果表明：路基模量是影响路表弯沉大小的主要因素,路基模量减小造成弯沉盆的整体下移;面层模量主要影响荷载中心外20 cm 范围内的弯沉,基层模量的影响范围为30~120 cm;结构层中基层厚度对路表弯沉盆影响较大;层间出现滑移后,路表弯沉迅速增大。当 ALK =10时,最大弯沉增幅可达27.13%。     

拼装式铝道面板下土基变形预测模型

为了分析飞机重复荷载作用时拼装式道面板下土基塑性变形情况,对4种不同厚度、强度的蜂窝铝夹芯道面板进行了足尺通行加载试验,测试了土基在不同轮载作用次数下的塑性变形.通过数据拟合分析确定了特定铝道面板下土基变形关于通行次数及基层强度的简化模型.对简化模型进行修正后,将新模型与其他传统预估模型进行了对比,结果表明:土基变形与通行次数的对数成正比例关系,与土质道面强度成反比例关系,道面板D铺设在高强度基层上时,道面板的疲劳开裂是道面结构失效的主要原因;道面板D铺设在70 MPa的基层上时,采用沥青道面设计公式、美军土质道面设计公式、本文推导公式分别计算得出的最大通行次数为4.071013、288、487990次.      

利用弯沉盆参数反算沥青路面的土基模量

距离荷载中心较远位置处的路表变形响应只受到土基的影响,故利用路表远端弯沉盆参数反算土基模量可以避开初始模量值的选择和反算结果唯一性等问题。运用ABAQUS有限元程序计算了半刚性基层沥青路面常见的160组结构的路表弯沉盆,组建了弯沉盆与土基模量之间的数据库,并基于此数据库建立了由路表弯沉盆参数与土基反算回弹模量的回归模型...     

复合式机场道面结构设计方法

将沥青面层抗反射裂缝疲劳寿命和水泥混凝土板弯拉疲劳强度作为复合式机场道面的设计依据,基于复合式机场道面荷载应力、温度应力及抗反射裂缝疲劳寿命的计算式,借鉴民用航空运输机场水泥混凝土道面结构设计方法和公路水泥混凝土路面结构设计方法,提出了以荷载与温度综合疲劳弯拉应力和沥青面层反射裂缝疲劳寿命为设计指标的复合式机场道面结构设计方法,以单层、双层、三层的面层结构组合方案进行对比设计。设计结果表明:面层采用双层的改性沥青混凝土方案时综合疲劳应力为4.84 MPa,抗反射裂缝疲劳寿命为699 362次,满足设计要求,是一种经济可靠的结构组合方案,因此,设计方法可行。     

路基回弹模量对沥青路面设计参数的影响

路基回弹模量是影响路面整体结构强度的重要因素,采用BISAR3.0路面应力计算程序,分析了路表弯沉、基层底面拉应力、面层剪应力等沥青路面设计参数伴随路基回弹模量变化的趋势。分析结果表明:随着路基回弹模量的增加,路面结构层的力学性能得到明显的改善,路面的理论疲劳寿命也大为提高。     

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。     

柔性基层沥青路面结构设计参数分析

综合分析了国内外柔性基层沥青路面典型结构,采用正交分析方法,讨论了沥青稳定基层厚度、级配碎石基层厚度及土基模量等关键结构参数对路表回弹弯沉、沥青层层底拉应力2个柔性基层沥青路面性能指标的影响。研究表明:土基模量对于路表回弹弯沉的影响最为显著;当沥青层厚度在25 cm以内时,增加沥青层厚度可以减小沥青层底拉应力,延长沥青路面疲劳寿命。     

路面半刚性基层回弹弯沉发展的试验分析

通过路面弹性层状体系理论及基层表面回弹位移分析,对铺筑后水泥稳定砂砾基层早期表面弯沉进行连续实测并加以数值概率统计,描绘半刚性基层表面初期弯沉变化曲线;结合道路各结构层厚度及弹性模量,由弯沉系数诺谟图计算基层的回弹模量值,并得出模量发展变化非线性回归公式;再根据不同水泥剂量基层试验段测试结果,采用指数函数回归拟合基层材料回弹模量随不同龄期和剂量的增长变化规律,以用作评估和检测路面结构层施工质量技术控制指标.     

旧砼路面板上沥青加铺层直道试验研究

对不同结构方案下的旧水泥混凝土路面板上沥青混凝土加铺层结构进行直道试验,分析研究了不同轴重及荷载次数作用下的接缝弯沉差、车辙变形以及路面的疲劳特性,并对比了沥青加铺材料及结构优劣性.结果表明,在不同轴载的反复作用下,所研究的新型沥青混凝土材料在接缝路表弯沉、车辙变形量和路面结构的抗剪切疲劳特性等方面都优于普通的AC-20沥青混凝土.     

青藏高原机场跑道多年冻土地基温度场特征

对比了青藏高原多年冻土地区机场跑道地基温度场与公路路基温度场, 分析了其地基温度分布、温度沿深度的变化以及地基最大融化深度, 研究了宽幅沥青混凝土道面机场跑道地基温度场特征, 对比了不同道面宽度条件下其地基温度分布、不同时间地基温度沿深度的变化以及跑道中部及道肩的最大融化深度, 并基于道面宽度、时间建立了沥青混凝土道面机场跑道道中地基融化深度的表达式。研究结果表明: 多年冻土地区机场跑道地基温度场与公路路基温度场存在明显差异, 机场跑道地基融土核位置更低, 且全部位于天然地面以下, 而公路路基融土核位置相对较高, 可以通过抬高路堤使融土核全部位于路堤内, 便于通风管等温控措施的施工, 可见由于机场跑道无路堤、道面幅度宽等特点, 使得多年冻土地区公路与铁路建设的现有研究成果不能完全应用于机场跑道建设中; 对于沥青混凝土道面的机场跑道多年冻土地基, 随着道面宽度的增加, 跑道地基稳定性降低, 道面宽度每增加1%, 地基0℃等温线约下降0.17%, 地基融土核最高温约上升0.46%, 道中地基融化深度约加深0.19%, 但当道面宽度超过35 m时, 道中地基融化深度趋于平稳; 相对于道中地基温度场, 道肩受道面宽度的影响较小, 当道面宽度超过25 m时, 其地基融化深度趋于平稳; 道中地基融化深度表达式相关系数为0.988 6, 相对误差在1%以内。      

重载交通沥青路面结构受力特性分析

针对当前车辆超载的情况及我国沥青路面的主要结构形式,分析车辆超载对半刚性基层沥青路面结构路表弯沉、弯拉应力、使用寿命的影响。数值计算结果表明：随着超载率的增加,弯沉和弯拉应力逐渐超过容许值;车辆超载使道路在使用年限内承受的累计标准轴次大大减少,导致路面使用寿命明显缩短。超载车辆对道路的一次性破坏作用使得通过疲劳破坏设计出的道路无法满足实际交通需求。     

公路改建工程旧沥青路面回弹模量研究

通过承载板试验现场测定路面当量回弹模量,与弯沉检测数据进行回归分析,建立沥青路面计算弯沉与路面当量回弹模量的经验公式,并与现行规范中不同的换算公式进行比较,得出路面当量回弹模量适合的确定方式,可为公路改扩建工程中沥青路面加铺设计提供参考依据.     

机场道面高频振捣密实混凝土弯曲疲劳性能演化特征

为了验证高频振捣滑模摊铺工艺的可靠性及其对含大粒径骨料(最大粒径为40 mm)干硬性混凝土疲劳演化特征的影响, 分别采用小型机具施工工艺(低频振捣)和滑模施工工艺(高频振捣)在郑州新郑机场摊铺40 cm厚混凝土道面板; 对现场切割试件与室内相同配比成型的试件(尺寸均为150 mm×150 mm×550 mm)进行了弯拉强度与疲劳试验, 测量了跨中梁底应变和竖向位移; 根据可靠度理论分析了不同工艺成型混凝土小梁的弯曲疲劳寿命概率分布特征, 建立了弯曲疲劳方程, 进一步分析了试件的弹性模量衰减特征和梁底残余拉伸应变演变规律。研究结果表明: 高频振捣工艺能使混凝土更加致密, 试件平均疲劳寿命较低频振动成型试件长约27%;双对数疲劳方程能够很好地表征含大粒径骨料道面混凝土的疲劳行为; 高应力水平下高频振捣成型混凝土疲劳寿命比室内成型混凝土长4%, 低应力水平下高频振捣成型混凝土疲劳寿命比室内成型混凝土长18%以上; 混凝土抗弯拉弹性模量随加载循环比的增加基本呈线性衰减特征, 试件临近破坏时的抗弯拉弹性模量为初始模量的50%~80%;在重复荷载作用下, 梁底轴向残余应变随加载次数的增加而增大; 提出的4种典型演化形态可表征不同应力水平下混凝土残余应变的复杂增长趋势; 骨料粒径增大是导致试件疲劳性能演变规律离散性的主要原因, 疲劳荷载作用下的累积损伤和骨料依次失效过程是混凝土残余应变演化曲线出现明显台阶特征的主要原因。研究结果为进一步通过足尺环道加速加载试验建立室内试验与现场足尺道面板性能关联方程奠定了基础。      

复合式碾压混凝土路面荷载应力分析

采用ANSYS三维有限元分析技术,建立弹性地基上双层板三维路面结构模型,对复合式碾压混凝土路面结构进行了多种因素影响下的路面荷载应力分析,包括基层和面层的层间接触状况分析,临界荷位分析,碾压混凝土面层的模量和厚度、水泥稳定碎石基层的模量和厚度、以及路基的模量等因素对板底弯拉应力的影响分析,以试验路的荷载应力、温度应力理论计算以及回弹弯沉实测结果,作为路面典型结构的路用性能参考。     

考虑交通横向分布的路基永久变形预估分析

以典型路基土室内永久变形试验结果得到永久变形预估模型参数;根据交通类型、车道宽度等因素将车辆轮迹横向分布简化为4种形式;采用分条分层总和法对3种交通横向分布频率、3种路面结构组合形式下的路基永久变形进行了计算.结果表明：在道路横断面上,路基永久变形可以用一条向下凹的盆状曲线进行描述,且永久变形的最大值及产生位置与各自的交通横向分布形式相一致;路基内不同深度处各亚层路基土永久变形值随着路基深度增加而均匀递减,路基模量的衰减将引起路基内相同位置处的应力应变增大.     

熔融石英砂动力特性动三轴试验

为探究振动荷载作用下熔融石英砂液化破坏过程中动变形和动强度变化规律, 促进透明土技术在岩土工程动力特性可视化模型试验中的推广和应用, 对构成透明砂土骨架结构的典型粒径(0.5~1.0 mm)熔融石英砂开展饱和试样动三轴试验; 研究了不同围压、加载频率和动应力比等试验条件下熔融石英砂试样的累积轴向应变、动孔压发展模式、动应力衰减、动弹性模量和阻尼比的变化规律, 并将试验结果与相同级配的标准砂进行了对比。分析结果表明: 熔融石英砂累积轴向应变随动应力比的增大呈现出由稳定型向破坏型转变的趋势, 加载频率为0.5~1.5 Hz时, 临界动应力比为0.150~0.175, 小于标准砂的0.200~0.225;升高围压、增大动应力比、降低加载频率会加快试样塑性应变累积, 缩短液化破坏时间; 熔融石英砂孔压发展模式随围压增大逐渐由Seed孔压模型向指数型过渡, 增大加载动应力会加剧液化破坏后孔压的振动幅度; 相同动应力比下, 熔融石英砂与标准砂的动应力与动应变呈现线性相关, 在围压大于200 kPa时, 二者动应力衰减幅度随围压的增大而逐渐减小; 熔融石英砂的动弹性模量和阻尼比表现为线性关系, 动弹性模量随动应变的增大呈现出双曲线型减小的趋势, 并随围压的增大而增大; 阻尼比随动应变的增加先增大后基本稳定在0.22, 发展曲线受围压影响较小。      

基于累积损伤因子的水泥混凝土路面设计(英文)

考虑荷载疲劳应力和温度疲劳应力的综合疲劳方程,计算了单轴单轮及单轴双轮轴载的覆盖通行率,利用累积损伤因子替代标准轴载在交通量换算中的作用,提出了直接计算各级轴载对路面结构总的累积疲劳损伤方法和新的水泥混凝土路面设计方法,并采用两组交通量对轴载累积损伤量的计算方法的准确性与可行性进行了验证。分析结果表明:公路横断面上各点处轴载的作用次数是不同的,各级轴载的累积疲劳损伤峰值不一定在同一位置,利用基于累积损伤因子的水泥混凝土路面设计方法计算得到两组交通量下路面的最不利位置厚度均为22cm,符合设计要求,其他位置厚度可按累积损伤曲线相应减小,此设计方法避免了现行规范基于标准轴载和疲劳耗损等效原则的水泥混凝土路面设计方法与路面实际损伤中存在的差异及轴载换算方法的局限性。