復(fù)雜條件下機(jī)場跑道瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法.pdf

1、隨著航空交通量和大型寬體飛機(jī)比例的快速增長，我國一些早期修建的機(jī)場跑道，道面結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重，使用性能急劇下降，迫切需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)或功能恢復(fù)，以提高道面使用性能，延長使用壽命。加鋪瀝青層是改善跑道道面結(jié)構(gòu)和功能性能的有效手段，國內(nèi)外已經(jīng)有不少機(jī)場已采用此法實(shí)施道面加鋪，并積累了大量成功經(jīng)驗(yàn)。然而，日益復(fù)雜的交通、氣候、道面結(jié)構(gòu)和運(yùn)行條件，使我國跑道加鋪工程在決策、設(shè)計(jì)等方面面臨諸多理論、方法等方面的復(fù)雜問題，從而制約了我國機(jī)場工程的發(fā)展。

2、 目前，對于機(jī)場跑道加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，國際上已經(jīng)從單純的經(jīng)驗(yàn)法轉(zhuǎn)向以彈性層狀理論或有限元方法為基礎(chǔ)的力學(xué)一經(jīng)驗(yàn)法。但是，我們?nèi)蚤L期停留在借鑒國外設(shè)計(jì)方法或公路工程經(jīng)驗(yàn)的做法上，并未形成一套適合我國氣候、航空交通和運(yùn)行條件的做法。建立一套復(fù)雜條件下機(jī)場跑道瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法，用以指導(dǎo)我國機(jī)場同類工程的實(shí)施，顯得十分必要和緊迫。 本文依托虹橋國際機(jī)場2005年跑道加鋪工程，在深入分析、全面掌握工程所面臨復(fù)雜條件的基礎(chǔ)

3、上，充分借鑒國內(nèi)外相關(guān)研究成果，通過試驗(yàn)研究、現(xiàn)場測試、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、理論分析、數(shù)值模擬、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)等手段，初步建立了復(fù)雜條件下我國機(jī)場跑道瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法。本文首先針對既有道面結(jié)構(gòu)、功能性能和損壞狀況等三方面加鋪決策因素，提出了相應(yīng)的評價(jià)指標(biāo)及量化標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，通過分析加鋪決策的影響因素，提出了跑道結(jié)構(gòu)性補(bǔ)強(qiáng)和功能性加鋪的判定準(zhǔn)則。在既有道面利用方案分類的基礎(chǔ)上，通過分析既有道面病害對加鋪層使用性能的影響機(jī)理，提出了相應(yīng)的局部修復(fù)

4、措施。然后，采用ABAQUS有限元分析系統(tǒng)，充分考慮舊水泥混凝土板接縫傳荷能力及多層復(fù)合道面層間接觸條件，建立了基于全尺寸九板的道面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)三維數(shù)值分析模型，用于分析各種復(fù)合道面結(jié)構(gòu)在各類機(jī)型全部主起落架作用下的力學(xué)響應(yīng)。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，飛機(jī)荷載作用于道面的不同位置，在加鋪層中引起的最大拉應(yīng)力并無顯著差異，在設(shè)計(jì)方法中，可以不考慮臨界荷位的影響。但是，復(fù)雜起落架構(gòu)型對于跑道加鋪層的荷載疊加效應(yīng)卻非常明顯，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮多個(gè)主起落架之間的

5、相互作用。在此基礎(chǔ)上，采用基于Miner定律的累積損傷原理和通行．覆蓋率理論，以瀝青加鋪層拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)，瀝青加鋪層位于舊水泥混凝土板接縫處的剪應(yīng)力為驗(yàn)算指標(biāo)，并參照FAA提出的疲勞方程，建立了機(jī)場跑道加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新方法。最后，應(yīng)用該方法對虹橋國際機(jī)場現(xiàn)有道面結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，結(jié)果表明：在不進(jìn)行結(jié)構(gòu)性補(bǔ)強(qiáng)的條件下，現(xiàn)有道面結(jié)構(gòu)可以使用至2013年。 本文針對機(jī)場跑道加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的共性關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行研究，初步建立了復(fù)雜條件下我