西北戈壁滩机场水泥混凝土道面病害与对策研究

西北戈壁滩机场水泥混凝土道面的病害主要是道面板的冻胀和盐胀现象,通过对冻胀和盐胀产生的机理进行分析,以及对采用道面结构基层类型（水泥稳定砂砾石基层和碎石基层）进行对比,结构层中的粉土是冻胀的主要原因,水泥稳定砂砾石基层中易溶盐是盐胀的主要原因,针对西北戈壁滩机场道面病害现象,提出了采用碎石基层的方法消除冻胀和盐胀的对策。     

考虑接缝传荷作用的机场水泥道面板边应力折减分析

板边应力折减系数是设计水泥混凝土道面的重要参数之一,目前中国和美国在计算水泥道面结构厚度时均按照25％ 的折减系数考虑接缝的传荷作用,但与实际情况相差较大.基于现场测试数据,统计分析了不同结构和接缝类型影响下板边应力折减的变化特征;同时结合我国机场水泥道面结构特点,采用有限元方法探究了道面结构参数和接缝刚度影响下道面板...     

考虑温度荷载的机场沥青道面复杂应力状态研究及性能评估

飞机在跑道上进行低速滑行转弯时,对道面同时作用竖向力与水平推力,同时温度也是影响机场沥青道面结构特性的主要因素之一。在此道面区域有竖向力、水平力和温度共同作用,从而加重了沥青道面的损坏并影响其运行安全。针对此问题,利用有限元软件ABAQUS建立机场沥青道面结构的温度场分析模型及温度与复杂荷载耦合分析模型,分析东北和华北地区不同气候条件下道面结构内部温度场的变化规律。华北、东北地区气候条件下,随着道面结构深度的增加,温度变化由剧烈趋于平缓,较之跑道表面其下每层最高温度不断延后;进而开展跑道转弯区和直线区复杂应力与温度耦合作用下沥青道面结构内部应力状态及变形规律分析。分析表明,在转弯区和直线区道面中面层底部剪应力大于上面层底部及下面层底部,面层竖向应力随深度衰减;随着荷载作用次数的增加,竖向变形量与剪切强度前期增加较快,尤其是在道面出现中等损坏之前增加最快,中等损坏后直到严重损坏两者增加均变缓。进一步,设计模型试验模拟沥青道面在复杂应力与温度耦合作用下的受力状态,获得道面结构剪切强度及其变形规律,与上述数值分析结果相一致。在上述数值分析和试验研究基础上,提出基于道面结构应力和变形的道面性能评估量化指标。     

多轮荷载作用下的高模量沥青道面力学响应特性

飞机起落架多轮荷载作用下,道面内部应力应变等力学响应将产生叠加与干涉。本文针对高模量沥青机场道面,通过ABAQUS有限元软件开展道面结构力学响应计算,分析飞机多轮荷载对道面力学响应敏感性,研究高模量沥青混合料在机场道面中的应用效果。结果表明：在飞机主起落架的六轮荷载作用下,道面结构层中产生的应力与路表弯沉的峰值最大,且道面的疲劳寿命最小,在进行道面结构计算与材料组成设计时,应以六轮荷载作为最不利荷载工况;机轮荷载分布的对称性越强,结构内应力与路表弯沉的峰值点位置越靠近荷载包围区域中心;沥青道面变形有一定的时间滞后,卸载后路表弯沉不能立即恢复并存在残余变形,且主起落架轮数越多,滞后时间越长,保留的残余变形越大;中面层采用的高模量沥青混合料可降低道面各层拉应力、压应力、剪应力的应力水平,进而有效地减少机场沥青道面轮辙与疲劳开裂。     

复合式机场道面荷载应力

为了分析复合式机场道面的荷载应力,建立了9块板的复合式机场道面三维有限元模型,以B777-200飞机荷载为计算荷载,选取沥青混凝土层底拉应力、沥青混凝土剪应力、水泥混凝土板底拉应力为考察指标,分析复合式机场道面的最不利荷位;利用正交设计分析结构参数对荷载应力影响的显著性,指导复合式机场道面结构设计。研究表明:水泥混凝土板底拉应力应该作为复合式机场道面荷载应力分析的关键指标,复合式机场道面基于多板分析的最不利荷位位于三轴双轮荷载的中轴荷载与板边中点相切处;增加水泥混凝土板模量对板底拉应力负面影响显著,增强土基模量可以明显减小水泥混凝土板底拉应力和沥青混凝土层底拉应力;复合式机场道面结构设计过程中,必须重视土基处理,提高土基强度;不能过分强调增加水泥混凝土板的模量,应该综合考虑其弯拉强度,合理选择水泥混凝土配合比。     

砂砾土地基道面结构不均匀冻胀防治

为有效解决砂砾土地基道面结构不均匀冻胀问题,分析了道面结构冻胀防治现状及其问题,以及不均匀冻胀问题产生的主要原因;对果洛机场现场试验段的土质进行了颗粒分析试验,对天然砂砾土和表层细粒土的冻胀敏感性进行了评价。实测了现场土基的含泥量和含水率,设计了5种道面结构方案,并评价了各自的优缺点,优选出了跑道与道肩一体化方案,并对该最优方案进行了抗冻性验算和成本费用分析,最后对应用效果进行了验收评价。结果表明该方案不仅能够有效避免不均匀冻胀,且满足抗冻性要求,同时具有一定的经济适用性。根据实际工程反馈该方案冻胀防治效果良好。根据分析、试验、实测及验算等研究成果和工程实际情况,总结性地提出了工程措施建议。     

机场水泥混凝土道面板尺寸的确定方法

建立起了机场水泥混凝土道面板尺寸的确定方法。道面板的尺寸是由飞机荷载和温度(包括伸缩应力和翘曲应力)共同作用所决定的。研究成果已应用到某机场道面工程中，经使用表明，理论研究结果正确。     

机场水泥砼道面动载系数的研究

对机场水泥奏道面动载系数的概率特性进行了研究，建议在计入温度应力的机场砼道面设计方法中采用由Ｐａｌｍｇｒｅｎ－Ｍｉｎｅｒ线性累积疲劳损伤理论导出的等效动载系数，并提出了效动载系数建议值。     

飞机滑行荷载对机场道面的随机振动效应分析#$NL 魏保立1,2郭成超2崔璨2

为了保障机场跑道的安全和使用性能,掌握飞机荷载作用于机场道面的机理和机场跑道的损伤失效模式。将机场道面结构视为弹性层状地基上的半无限板,采用振动理论,建立飞机-道面结构的耦合振动分析模型,对飞机滑行荷载所产生的振动作用力进行了计算,并对道面-基础结构在飞机滑行荷载作用下的工况进行了随机振动响应分析。分析结果表明飞机滑行振动荷载中高频作用力更容易引起道面结构的振动,随着频率的增大,振动能量也在不断增加,道面板弯沉值显示出高频振动为主的特性;并且道面结构在飞机-道面耦合作用荷载下产生的弯拉应力在低频附近出现峰值,随着频率的增大,其弯拉应力不再增加,道面结构的弯拉应力主要反映出低频振动特性,道面板弯拉应力出现极限值时,道面板部分出现开裂,开裂部分退出工作状态,其弯拉应力对于高频振动力的响应也随之减小。     

机场道面再生混凝土的抗冻性能及机理

为了研究机场道面再生混凝土的抗冻性能及其机理,采用掺加优质粉煤灰和高效外加剂的＂双掺＂技术路线,进行机场道面再生混凝土配合比设计和抗冻性能研究.根据机场道面再生混凝土抗冻试验结果和试件破坏现象,探讨了再生混凝土抗冻性能评价指标.从含气量、孔结构和微观结构等方面,对机场道面再生混凝土的抗冻机理进行了分析,建议寒冷地区道面再生混凝土含气量为5%～6%,在再生混凝土中掺入优质矿物外掺料,提高机场道面再生混凝土的抗冻性能.结果表明：所配制的机场道面再生混凝土抗冻等级高达F250,抗冻性能优于普通道面混凝土,满足道面设计规范要求.     

碾压混凝土在机场场道工程中的应用

混凝土在机场工程中占有相当大的比重，与普通水泥混凝土相比，碾压混凝土具有密度实度高，抗冻性能好，施工速度快，造价低等优点，应用于机场工程必将产生良好的社会效益和经济效益。对于特殊不良地基的机场，可以采用碾压贫混凝土作为基层。碾压混凝土用于机场道面面层时主要作为复合式道面之下层。笔者在试验与分析的基础上，将碾压贫混凝土基层的力学性能和经济指标与其它半刚生基层作了比较，给出了其厚度的确定方法和工程实例     

冻结凿井中冻胀数值分析

为研究土体冻胀对冻结壁受力的影响,采用ANSYS有限元软件模拟深井冻结凿井施工中的土体冻胀情况,并结合现有冻结理论分析单圈冻结下冻胀位移场和应力场的变化规律。结果表明：冻结壁外侧土体冻胀位移均为正（向外）,内侧均为负（向内）,外侧明显大于内侧;冻结壁内侧冻胀应力远大于外侧,内外冻胀应力差使冻结壁不断向外变形;积极冻结初期冻结壁内部应力复杂,积极冻结后期,其内部应力状态趋于平缓。     

公路隧道水泥混凝土路面设计方法

针对公路隧道水泥混凝土路面结构,建立了水泥混凝土路面结构的三维有限元分析模型.在考虑各种计算参数下采用了多元非线性回归方法,得出板纵向边缘中部底面拉应力和板角顶面拉应力的计算公式,并根据容许疲劳拉应力为设计指标提出公路隧道水泥混凝土路面设计方法,推导出水泥混凝土板厚计算公式.通过一个工程实例验证了该方法的有效性,为公路隧道水泥混凝土路面结构设计提供了理论依据.     

基于管沟尺寸的冻胀作用下输油管道应力分析

冻土区土壤因其特殊性易受温度影响,土壤冻胀会使敷设在管沟内的管道翘曲变形。为使有限元分析结果更符合管道敷设在一定管沟尺寸下的实际要求,利用ABAQUS软件建立基于管沟参数的有限元模型,在冻胀作用下分析了管道在不同管沟尺寸参数下的应力分布规律。对比分析了在不同地表温度、管沟坡度、沟底加宽裕量等情况下的管道应力集中现象以及各参数对管道应力峰值的影响。结果表明：管道在冻胀区域与过渡区和非冻胀区会出现应力集中现象,管底冻胀区域中部为高风险失效区,地表温度对管道轴向应力分布影响最显著。管顶最大Von Mises应力在冻胀区域中部且随管沟坡度的增大而增大,过渡区和非冻胀区交界处的最大Von Mises应力随管沟坡度的增大而减小。管沟坡度一定时,过渡区和非冻胀区交界处的Von Mises应力最大,且随沟底加宽裕量的增大而增大。     

军用机场沥青混凝土道面结构设计指标确定

根据机场荷载和交通量特点,基于对沥青道面损坏形式和原因的分析,提出进行设计控制的指标;针对军用机场沥青道面的典型荷载和典型结构对指标进行大量计算分析,指出对沥青道面的性能要求主要是强度而不是变形,结构设计以半刚性基层、底基层的拉应力为主要设计指标,面层拉应力和剪应力作为一定条件下的验算指标。     

人工湖岸挡土墙“冻害”与防治措施研究

论述了水平冻胀应力对挡土墙的“冻胀”作用,分析挡土墙冻胀水平位移的形态及成因,研究制定的“冻害”防治措施的实施和效果评估。     

耐久性沥青路面混凝土基层温度应力分析

为分析各参数对耐久性沥青路面混凝土基层温度应力的影响,分析了路面结构温度场,建立了三维有限元模型,确定了计算参数,通过正交设计表安排参数组合,计算混凝土基层的温度应力,并对计算结果进行极差与方差分析.此外,利用均匀设计表安排参数组合求解混凝土基层温度应力,对计算结果进行回归,得出沥青路面混凝土基层的温度应力实用计算公式,以指导路面结构设计.     

基于ADAMS的机场道面平整度评价方法

现有机场道面平整度评价标准没有按照飞机在跑道和滑行道滑行速度的不同加以区分,针对这一问题,在确定飞机在滑行道和A、B两级机场跑道代表速度的基础上,以3m波长作为机场道面最不利波长、0.40g作为不舒适的评价标准,利用机械系统动力学分析软件ADAMS对飞机作用下的道面动态响应进行分析,得到不同道面平整度的最大凹陷允许标准。分析结果表明:滑行道道面平整度的最大凹陷允许标准为57mm,A级机场道面平整度的最大凹陷允许标准为12mm,B级机场场道面平整度的最大凹陷允许标准为19mm;道面最大凹陷允许标准与飞机滑跑速度密切相关,而不依赖于机场等级。     

基于ADAMS的机场道面平整度评价方法

现有机场道面平整度评价标准没有按照飞机在跑道和滑行道滑行速度的不同加以区分,针对这一问题,在确定飞机在滑行道和A、B两级机场跑道代表速度的基础上,以3 m波长作为机场道面最不利波长、0.40[WTBX]g[WTBZ]作为不舒适的评价标准,利用机械系统动力学分析软件ADAMS对飞机作用下的道面动态响应进行分析,得到不同道面平整度的最大凹陷允许标准。分析结果表明:滑行道道面平整度的最大凹陷允许标准为57 mm,A级机场道面平整度的最大凹陷允许标准为12 mm,B级机场场道面平整度的最大凹陷允许标准为19 mm；道面最大凹陷允许标准与飞机滑跑速度密切相关,而不依赖于机场等级。