机场复合道面基层裂缝的断裂力学分析

为了研究基层裂缝对机场复合道面结构的影响,建立了考虑基层裂缝的机场复合道面结构数值计算模型。采用弹性断裂力学理论,利用有限元软件Abaqus分析了不同基层裂缝宽度在对称荷载和非对称荷载作用下对机场道面结构应力的影响,并对混凝土板基层设传力杆与不设传力杆的两种计算模型进行了对比分析。研究结果表明:当不设传力杆时,在对称荷载作用下,基层裂缝宽度对道面应力的影响较小;非对称荷载作用下裂缝宽度对道面结构的影响较大,且A型荷载较B型荷载影响要大。不论对称荷载还是非对称荷载,设传力杆可削弱对机场道面结构的损坏。在裂缝宽度相同的情况下,非对称荷载作用下设传力杆效果比对称荷载作用效果要好,且非对称B型荷载比非对称A型荷载作用效果要好。裂缝宽度越小,传力杆作用越大。     

机场复合道面反射裂缝的力学分析

基于弹性断裂力学理论和平面应变假设,应用ABAQUS有限元软件建立了不同深度反射裂缝在不同位置荷载作用下的复合道面有限元模型,分析了不同沥青面层裂缝深度以及不同荷载作用位置对复合道面应力和裂缝尖端应力强度因子的影响,并对A型荷载、B型荷载和C型荷载3种荷载位置在不同裂缝深度的计算结果进行了对比分析。研究结果表明:最大应力随裂缝深度的增加而增加,说明裂缝深度对沥青面层的最大应力有较大的影响;荷载作用位置不同时,沥青面层裂缝中最大应力值相差较大,说明荷载作用位置对沥青面层的最大应力有较大的影响;随着裂缝深度的增大,应力强度因子KI不断增大,说明裂缝的扩展主要受KI的控制;荷载位置不同时,应力强度因子KI值变化较大,说明荷载位置对KI影响显著,且A型荷载影响最大,B型荷载影响次之,C型荷载影响最小。     

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。     

机场水泥混凝土道面脱空病害影响及处治对策

道面脱空是机场水泥混凝土道面常见病害。该文分析了脱空的成因机理,并提出了形成脱空的必要条件。通过建立ABAQUS三维有限元模型,分析了不同脱空面积、不同脱空程度对道面板块荷载应力的影响程度。研究表明,在不考虑接缝传荷且脱空非常严重时,板块内最大弯拉应力增幅超过250%。针对机场特点,提出注浆处治脱空时的关键技术参数确定方法及注浆效果评价方法。     

基于等效ACN-PCN的机场重载车辆通行性能分析

近年来,机场改扩建工程日益增多,且大多涉及不停航施工,即施工期间有大量诸如挖掘机、推土机、载重卡车等重型工程车辆在飞行区通行。施工期间,重型车辆在现有机场道面不同区域的通行对道面板带来新的荷载负担。因缺乏成熟的机场重型车载道面评估计算方法,重型车辆轮载是否会造成现行道面结构承载性能下降已成为机场管理机构关注的重点问题。有鉴于此,基于民航现行飞机等级号ACN计算规则,以工程重载卡车为例,提出了基于ACN的概念式计算与ACN等效荷载精确计算两种评估重载车辆道面通行能力的评价方法;通过有限元仿真,基于道面板底最大弯拉应力小于容许应力的基本原则,对机场重载车辆通行道面板性能进行精确计算与分析,评估案例机场的重载车辆道面板性能。结果表明重载车辆的ACN概念式计算结果精度较低,与ACN等效荷载精确计算结果相差较大;经过有限元仿真精确计算后的案例机场等效ACN值小于机场通报的最小PCN值,表明该重载卡车满足通行条件;验证了ACN等效荷载道面性能评价方法的可靠性,为机场不停航施工运行安全及工程管理评估提供重要参考。     

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。     

施工机械压实特性及建议压实方法

为研究施工机械压实特性及建议压实方法,对我国某机场三期扩建工程进行试验分析研究,通过对不同区段下穿沉降监测进行处理分析。选择该机场2#、3#下穿通道试验工点,开展机场道面及结构静应力、动应力的测试及研究工作。研究填土及道面自重荷载,振动压路机振动压实作用下通道侧壁和路基内的静、动土压力特征,以获得科学的实测数据。对现场测试数据进行分析处理,归纳总结振动压路机振动影响深度和范围,结合下穿通道周围土压力理论研究成果,开展相互作用实证研究。     

机场水泥混凝土道面荷载应力实用计算公式

为建立军用机场水泥混凝土道面在机轮荷载作用下的应力计算公式.通过对有限元程序计算结果进行回归分析,确定计算公式的待定系数和指数值;得出荷载应力的实用公式.该公式对于机轮荷载的应力计算有着较高的精度,为采用可靠度理论进行机场道面设计提供了依据.     

差异沉降下机场刚性道面的结构响应与容许沉降分析

目前对跑道横向差异沉降的研究较少,且其沉降控制标准尚无定论。为此,文中依托西南某机场,针对不同跑道宽度及不同沉降幅值的余弦式差异沉降,采用数值模拟的方法,研究横向差异沉降下道面结构响应特征,提出横向差异沉降容许值。研究表明:道面结构响应受跑道宽度和沉降幅值的综合影响,沉降幅值越大,道面各层的变形量及板底拉应力也越大,且出现层间分离现象;跑道宽度越大,道面各层的沉降跟随性越好;对于3C、4E、4F等级跑道,横向差异沉降率应分别控制为0.26%,0.14%,0.1%。     

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。     

水平荷载对旧水泥路面沥青加铺层力学特性的影响

采用ANSYS有限元软件建立了加铺沥青层的旧水泥路面三维分析模型,考虑荷载位置和水平荷载系数进行沥青加铺层力学响应的数值分析,重点考察不同水平荷载系数下各力学指标沿深度的变化规律。结果表明：剪应力τyz及最大拉应变εmax受荷位影响较为显著;水平荷载系数对路表深度一定区域内的最大主应力σ1、等效应力σe及最大拉应变εmax有显著影响,且加铺层表面的各项应力指标所受影响最大;除了路表之外,各深度的剪应力τyz受水平荷载的影响也都较大。为利于规律分析和生产设计,对相关数据进行了拟合并给出回归公式。     

盾构隧道下穿机场的结构设计与施工沉降控制研究

随着机场为核心的城市综合交通枢纽、机场捷运系统的发展,地下结构下穿机场的工程逐渐增多。现以某机场捷运工程盾构下穿运营飞机滑行道为背景,对盾构隧道下穿机场的重点问题进行研究。通过对飞机荷载的合理等效计算,确定盾构埋深与飞机荷载取值的关系。结合工程实例,对下穿滑行道盾构管片进行受力分析并提出构造措施。研究盾构埋深及地层损失率对机场道面沉降的影响,总结控制盾构沉降的相关措施。     

行车荷载作用下水泥混凝土路面力学性能分析

采用有限元方法，建立计算模型，对行车荷载作用下水泥混凝土路面的力学性能进行了研究，重点分析了面层、基层和土基强度、面层厚度及车辆荷载等不同参数对路面力学性能的影响。     

不同季节影响下复合道面力学响应分析

为了研究复合道面在不同季节时的力学响应,以中原地区某机场改造项目为项目背景,借助三维有限元软件,建立了道面有限元模型,分析了复合道面在温度影响下的力学响应,并与机场监测数据进行对比,验证了模型的准确性。研究发现：大气温度所能影响的道面深度范围在0.56 m以内,和大气温度相比,道面面层温度峰值远大于气温峰值;道面内部不同结构层之间温度变化趋势相同,随着道面深度的加深,温度峰值逐渐递减,并且出现时间具有延迟现象;在不同季节,道面在相同机型作用下所产生的变形不同,说明温度对于道面的受力是有影响的,其中混凝土层在冬季时所产生的应变值比夏季所产生的减少约74%,变化比较明显。     

基于MMLS3试验的混合料离析对沥青路面长期高温性能的影响

利用小型加速加载设备（MMLS3）分别对吉珲高速沥青路面上面层（SMA-16）和中面层（AC-20）进行加速加载试验研究,在分析判断中、上面层沥青混合料沿横断方向的离析程度的基础上,通过室内加速加载20万次试验,研究不同施工空隙率离析及不同重复荷载作用次数对中、上面层长期高温车辙的影响规律。研究结果表明：施工空隙率离析对沥青路面长期高温性能影响显著;上面层和中面层对应重复加载次数下的车辙深度随离析程度的增加而增大,其中对中面层的影响更为显著;累积加载达到10万次后,路面结构材料内部出现了应力疲劳,重度离析试件的车辙发展出现突变,20万次时车辙变化率要高出无离析试件276%。     

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。     

基于路基路面协调变形的水泥混凝土路面设计研究

采基于路基路面协调变形,建立三维有限元分析模型,并对典型水泥混凝土路面结构的荷载应力进行计算。采用正交试验设计的方法对路面设计参数进行组合,系统分析了设计参数对路基路面应力响应的影响。结果表明,对于水泥混凝土路面,在路面设计参数中,仅有路基回弹模量对路面板拉应力与面层板厚度对路基应力具有显著影响。因此,可将路面厚度和路基回弹模量设计作为水泥混凝土路面设计重点。基于不同路面板厚度下路基工作区深度,可将交通荷载影响区加深至1．5m。基于不同路面板厚度、路基回弹模量和不同轴载对水泥混凝土路面板疲劳寿命影响规律,在重载交通条件下,应该增加路面厚度和增强路基。考虑经济因素并结合以上分析,建议水泥混凝土路面厚度宜取28—30cm,路基回弹模量宜介于40-80MPa之间。     

离散元法的沥青路面车-路动力学响应分析

为了分析车辆荷载作用下沥青路面结构的细观状态力学响应，建立了二自由度1/4车辆模型与多层路基路面耦合离散元模型，通过各结构层单轴压缩应力-应变试验与相同工况试验数据比较，经迭代运算得到路面离散元模型各结构层细观参数，应用试验得到的沥青路面细观参数建立多层路基路面模型，在离散元模型的上表面设定一定不平度，在一定速度作用下，1/4车辆模型在路基路面离散元模型上表面匀速移动，从而求解车辆动荷载作用下沥青路面各结构位移、应力等细观受力状态。进而改变1/4车辆模型的车体悬架刚度、悬架阻尼系数、轮胎刚度，轮胎阻尼系数，从而获得在改变车辆参数作用下沥青路面内部的应力变化规律。研究结果表明：基于离散元理论不但可以求得沥青路面在车-路相互作用下各层的应力与变形，而且还可以求得沥青路面各结构层颗粒流的变化趋势，在车辆移动荷载作用下，随着路基路面深度增加，各结构层颗粒流竖直方向动态位移与应力响应依次减少，其中上基层颗粒流动位移比上面层颗粒流动位移减少25%，下面层颗粒流竖向应力约为上面层颗粒流竖向应力的50%，水平方向上颗粒流既有压应力又有拉应力，变化比较复杂，上面层颗粒流水平方向主要承受压应力，其余结构层主要承受拉应力；增加轮胎与悬架刚度系数对模型颗粒流水平方向拉应力影响较大，增加轮胎与悬架阻尼系数对垂直方向颗粒流压应力与水平方向拉应力影响较小。     

注浆处置机场水泥混凝土道面严重错台技术研究

错台是机场水泥混凝土道面常见的病害,影响飞机通行舒适性,严重时甚至对飞机行驶构成安全隐患。上海某机场在我国首次采用注浆大范围精确抬升道面板块以消除道面错台,工程涉及到精确抬升控制和不停航施工安全控制,工程难度大。分析了该工程注浆方案中的关键技术参数确定方法,包括推导了最小注浆压力计算公式、浆液扩散半径计算方法、注浆深度和控制指标选取,以及监测方案制定等。借助有限元软件,通过数值模拟,分析了抬升过程中的道面受力状态是安全可控的。该工程的研究成果可以作为我国机场和公路行业其他类似工程提供技术依据和参考。