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。     

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。     

基于飞机全尺寸模型的机场道面平整度评价理论研究

针对国际平整度指数IRI在机场道面平整度评价中存在的问题,提出综合考虑道面左右主轮迹带、滑行中线的不平整情况对飞机滑行过程中振动的影响的机场道面平整度评价方法。以飞机全尺寸模型替代目前的1/4车模型,建立飞机六自由度振动方程,以跑道中线左右两个主轮迹带及跑道中线3条测线的道面高程作为输入,通过求解飞机六自由度振动方程得到飞机的横向滚转量、纵向俯仰量以及质心处的竖向振动位移量,在此基础上提出机场道面平整度评价指标-FARI(Full Aircraft Roughness Index)及道面平整度评价流程。希望本文工作能对机场道面平整度评价提供有益参考。     

飞机临界荷位的道面板内最大弯矩和板边弯矩分析

飞机荷载作用下的道面板内力分析是机场道面设计和承载能力评估的重要指标。目前国际普遍采用临界荷位的板边弯矩值作为依据,但实际受力分析下最大弯矩值出现的位置并不在板边,且随主起落架构型及道面结构参数的变化而变化。随着民航机型的大型化和起落架构型的复杂化,板内最大弯矩与板边弯矩之间的差别越来越不可忽视。为定量分析飞机临界荷位道面板内最大弯矩值的位置及数值同板边弯矩值的差异程度,基于半无限大弹性地基板理论并采用高精度有限元模型,分析了不同机场道面结构下多种构型的主起落架在板内临界荷位最大弯矩与板边弯矩的偏移距离及差值比例。分析结果表明:随着道面板相对刚度半径的增大,最大弯矩值位置从板边逐渐内移,随着主起落架复杂程度的增加,内移的距离会逐渐增大但变化幅度较小,内移距离范围为4～14 cm;最大弯矩值高出板边弯矩值的比例随着道面板相对刚度半径的增加出现先增大后减弱的规律,随着主起落架构型的变化略有差异,其中常见机型A319机型最高差值比例达5. 06%,A320机型最高差值比例达3. 92%,A380-800机型最高差值比例达3. 51%。     

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。      

装配式道面的现状及发展分析

装配式道面是解决繁忙机场道面快速维护的有效手段,为探究装配式道面在民航机场领域的应用现状和发展方向,通过收集、查阅文献资料,系统梳理了装配式道面的发展历程、结构体系、研究热点及存在问题,较为详细地分析了目前常见的4种装配式道面的构造、适用情况及优缺点,指出普通钢筋混凝土装配式道面是最适宜在民航机场推广的装配式道面体系,...     

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.     

基于实体单元的弯沉盆面积指数法改进

由于传感器的布置方式与采用数量的多样性导致了国内外弯沉盆面积指数法存在多种计算形式,目前民航规范对这些分析公式并没有具体的适用性及可靠性描述。为反映机场道面板实际变形情况,基于弹性地基板理论采用实体单元的有限元分析结果为依据,通过120种工况对比分析了国内外常见的5种弯沉盆面积指数法的分析误差,分析结果表明:采用远端传感器构造弯沉盆面积指数的国外两种方法(USFA、SHRP 5-outer)分析误差较小,其分析误差范围分别为1.01%～31.48%,15.05%～31.09%;采用近端传感器构造弯沉盆面积指数的国外两种方法(SHRP 4-in、SHRP 7-in)分析误差较大,其分析误差范围分别为-56.14%～-10.27%,23.56%～104.71%,中国民航规范公式最为精确,其分析误差范围为-22.99%～31.51%。通过分析各方法传感器布置形式与数量,结合105种工况下的有限元分析进行数值拟合,构造出了精确的回归公式,最终提出采用6远端传感器方案的弯沉盆面积指数法。对比5种国际方法,新公式在数值模拟中精确度更高,在实际评估应用中更准确安全。通过有限元分析新公式误差可限制在-25.51%～0.15%,对于厚度为20～45 cm的道面板适用性较好。