关于沥青混凝土道面公路飞机跑道结构设计方法的分析与研究.pdf

第39卷,第2期
公路工程
2014年4月
Highway Engineering
Apr,,2014
关于沥青混凝士道面公路飞机跑道结构设计方法
的分析与研究
曲旭光,王建宇
广东新中南航空港建设有限公司,广东广州510405)
[摘要]从公路飞机跑道沥青混凝土道面结构设计的理论基础、设计指标、控制标准、道面结构力学响应分
析、设计流程及步骤等方面进行分析研究,提出了公路飞机跑道沥青混凝土道面结构设计方法。
[关键词]公路飞机跑道;沥青混凝土道面;设计方法
[中图分类号]U416.217[文試标识码]A
[文章编号]1674-0610(2014)02-0167-04
Analysis and Research on Structure Design Method of Asphalt
Concrete Pavement Airfield Runway on Highway
QU Xuguang, WANG Jianyu
(1. Guangdong New Zhongnan Airport Construction Co. Ltd, Guangzhou, Guangdong 510405, China)
Abstract] This paper put forward a structural design method of asphalt concrete airport pavement
about the airfield runway on highway, by study the structural design method of asphalt concrete pavement
about the airfield runway, including structure design theories foundation, design indexes, control standard
mechanical response of the pavement and the design steps and flow-chart etc;
I Key words] airfield runway on highway; asphalt concrete pavement; design method
1概述
2设计方法研究
我国现行的公路沥青混凝土路面结构设计方法2.1设计方法的理论基础
能够满足一般汽车荷载的要求,但对于重交通、重载
通过分析机场沥青混凝土道面和公路沥青混凝
情况下的路面损伤并没有起到控制作用叫,也不
土道面设计方法体系,可知力学一经验法将力学分
定能够满足飞机荷载和汽车荷载的混合荷载的要析和实践经验有效的结合,在对道面结构设计指标
求。因此,对我国现行的公路沥青混凝土路面设计进行力学分析的基础上,充分利用现有的机场沥青
方法改进可以有2个思路:①通过理论分析、实地混凝土道面和公路沥青混凝土道面设计的既有经
调研和大量计算,在我国现行的公路沥青混凝土路验。因此,采用力学一经验法的设计思想构建机场
面设计方法添加设计指标和控制标准,改变设计程沥青混凝土道面的设计方法体系,并且在进行道面
序,使其设计的道面能够满足飞机荷载和汽车荷载结构力学分析时,采用三维数值模拟方法,以模拟计
混合使用的要求;②通过计算分析,找出飞机荷载算复杂条件下的道面结构力学指标,从而找出与设
和汽车荷载的等效换算关系,将飞机荷载转化为汽计机型等效的汽车重载。
车荷载,再用我国现行的公路沥青混凝土路面结构2.2设计指标
设计方法进行道面设计。显然,第②种思路比第①
总结分析机场沥青混凝土道面和公路沥青混凝
种思路简单快捷。因此建立公路飞机跑道沥青混凝土路面的主要损坏形式23],公路飞机跑道沥青混
土道面结构设计方法的关键之处就是找出飞机荷载凝土可能出现的主要损坏模式可能包括裂缝类损坏
和汽车荷载的等效换算关系。
和车辙损坏。因此,在公路飞机跑道沥青混凝土道
收日期]2013-07-09
[作简介」曲旭光(1983-),男,山东烟台人,硕士研究生,工程师,主要从事机场建设。
公路工程
39卷
面结构设计方法中采用路表弯沉值和弯拉应力作为
ANSYS
设计指标-。
①以路表弯沉值作为设计指标。
弯沉值的控制标准是以道面在荷载反复作用
下出现纵向裂缝为临界点,以纵向网裂为破坏状
态,它主要反映在荷载的作用下道面结构整体,包
括结构层部分应力与抗力对比失衡状态时的表现
特征。另外,路表弯沉值的测量方法较多,测量操
图1三维数值模拟模型
作简单,结果也真实可靠,效费比较高,便于推广
Figure 1 Three-dimensional numerical simulation model)
应用。
ANSYS
②の以弯拉应力作为设计指标
经研究表明?,对于公路飞机跑道半刚性基层
沥青混凝土道面,沥青层底部主要是压应力或者是
很小的拉应力,沥青层的应力或应变对整个半刚性
基层路面不起主导和控制作用,而半刚性基层、底基
层的拉应力则起到主导和控制作用。弯拉应力的控
制标准是:层底拉应力<抗压强度。
图2飞机荷載作用位置
3道面结构力学响应分析
Figure 2 The aircraft load position
基于力学一经验的公路飞机跑道沥青混凝土道
ANSYS
面结构设计方法,其关键是建立“汽车和飞机荷载
与环境-道面结构-力学设计指标ー使用性能”之
间的相互关系其中包括力学设计指标的选取、基于
路面结构力学响应的交通量计算等等-?,而这些
研究用线性的分析方法不足以实现或实现过程较复
杂且结果的准确度不够,因而构建合理的道面结构
数值模拟模型,分析道面结构的力学响应规律就成
图3汽车荷载作用位置
为必然选择。下面以A型飞机为例,进行力学响应
Figure 3 The car load position
分析。
3.1荷载模型及参数
沥青褪凝圭面层,1fim
某型主战飞机的起落架构型为单轴单轮组?,
半间性某,30
在我国现役的起落架构型为单轮的飞机中具有较强
的典型性和代表性。
根据国内外研究经验,模型采用结构化网格能
∴、地基,800cm
保证一定的计算精度,而荷载采用矩形接触面积进
行模拟能保证生成网格的结构化,因此,建模中采用
图4半刚性基层沥青道面结构层
Figure 4 Semi-rigid base asphalt pavement structure
矩形荷载区域,三维数值模拟模型见图1,汽车荷载
和飞机荷载作用位置见图2和图3。
3.3材料模型及参数
3.2道面结构组合选取
根据我国各种沥青混凝土道面结构材料参数的
结合我国机场沥青混凝土道面和公路沥青混凝总结和分析,公路飞机跑道沥青混凝土道面具体结
土路面的典型结构,综合公路飞机跑道沥青混凝土构参数取值见表1
道面的实际情况,本文选取半刚性基层沥青道面3.4几何模型及边界条件
(SR)进行计算分析,各结构层的组合见图4。
分析模型的尺寸参数,根据公路飞机跑道工程