飞机轮载作用下机场复合式道面结构力学分析

以三维有限元分析模型为平台,考虑旧水泥混凝土道面接缝的传荷能力,建立了复合式道面结构有限元模型,考虑临界荷位的布置,获取了B737-300,B767-300ER和B777-300ER等3种机型飞机的荷载作用下复合式道面结构各层的力学响应,计算了力学响应的极大值及其出现的位置.结果表明:复合式道面结构的临界荷位为纵缝边缘中部,多轴起落架荷载作用下,复合式道面结构力学响应表现为多应力峰值模式,随轴数增多,力学响应增加显著,轮轴之间叠加效应明显.3种机型飞机荷载作用下沥青混凝土加铺层底,旧水泥混凝土层底的力学响应的极值位置多出现在靠近纵横边缘一侧的轮胎底部.     

环氧沥青道面高温足尺加速加载动力响应

利用MLS66加速加载试验系统对某军用机场试验段2种典型的环氧沥青道面进行足尺加速加载试验.考虑到高温环境影响,将道面加热至60℃,研究2种道面的环氧沥青面层以及沥青混凝土下卧层的动力响应特性.环氧沥青面层响应在加载初期均为拉压交替变化,而加载后期半刚性基层道面以拉应变为主,复合道面以压应变为主;沥青混凝土层均以压应变为主.通过响应结果分析可知,在高温条件下受沥青黏弹性和流变性影响,道面的力学行为和状态随加载次数的增加发生变化;不同力学响应导致环氧沥青道面结构高温条件破坏机理不同,因而设计控制指标亦不同,复合道面控制压应变,半刚性基层道面控制拉应变.     

机场沥青道面混合料设计原理

机场沥青道面所承受的荷载、荷载的横向分布、交通量以及飞机的滑行速度都不同于公路路面，故其混合料设计不能完全套用路用沥青混合料的设计思想，在沥青混合料类型、沥青和砂石材料的选择，集料级配与沥青用量的确定时都应遵循一定的原理，这一原理已被室内试验和工程实践所验证。     

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。     

机场旧沥青道面材料使用性能评价方法

为了准确掌握机场旧沥青混凝土道面面层沥青混合料的使用性能,针对现场钻取的芯样,通过现有各种试验方法的比较,结合相关技术标准,提出了机场旧沥青混凝土道面材料使用性能的评价方法,包括高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等的试验方法、评价指标及标准,可为今后机场旧沥青混凝土道面的材料使用性能评价提供参考.     

考虑飞机制动力的机场沥青道面力学响应分析

针对飞机在降落制动过程中所产生的制动力对道面结构产生显著影响,并借助ABAQUS三维有限元软件,建立了柔性道面结构和半刚性道面结构有限元模型,分析在常用的民用飞机和新一代大型飞机荷载作用下,考虑水平制动力作用时对道面结构产生的力学响应.同时分析了以B777-300ER、A380-800为代表的新一代大型飞机,在考虑不同的水平制动力、土基模量、面-基层接触状况条件下时对道面力学响应的影响.计算结果表明:考虑制动力后,面层最大拉应力出现在道面表面;水平制动力超过0.5倍单轮荷载后,使得面层内部的拉应力急剧增大;层间的不良接触对半刚性道面结构影响较大,当面-基层的接触系数大于0.5后,对面层内部的最大剪应力和面层底部的拉应力影响不显著.     

基于起落架构型的沥青道面交通量换算

为了解决沥青道面混合交通的计算问题,提出了用荷载圆半径、胎压、轮径比和轴径比表示单轮、双轮和双轴双轮起落架荷载的特性。应用概率统计理论,统计分析现有飞机起落架的轮径比和轴径比的特性,双轮起落架的轮距特性可用轮径比3.32表示,用轴径比6.791,轮径比4.0和5.0为界将双轴双轮起落架分为3类。运用疲劳等效原理,以底基层的拉应力和相应的疲劳方程作为换算标准,选取7种典型结构,计算不同胎压和半径的同型和异型起落架荷载作用下底基层的最大拉应力,得到各型起落架的换算系数,建立了设计飞机与其它飞机间的交通量换算关系,满足了交通量换算中按不同飞机作为设计飞机时,进行道面结构设计所得的厚度是相同的原则。     

高性能沥青混凝土机场道面结构

为增强机场沥青道面的抗轮辙性能,提出了一种基于新型环氧沥青混凝土的高性能机场道面结构.将新型环氧沥青混凝土EAC20作为机场道面的中面层,SMA13型沥青混凝土作为上面层,AC20型沥青混凝土作为下面层,由此构成SEA机场道面结构.分析了新一代大型客机A380荷载作用下SEA机场道面结构的力学响应,针对机场道面各层沥青混凝土进行永久变形试验,并采用多元线性回归得到各层材料的蠕变参数,以模拟SEA机场道面结构的永久变形.研究结果表明,将新型环氧沥青混凝土作为中面层应用于机场道面,可以减小机场道面结构的应变,沥青面层底部最大拉应变和最大压应变分别约为传统机场沥青道面结构的68%和72%.在1×105次荷载作用下,SEA机场道面结构的永久变形仅为6 mm,约为传统SAA机场沥青道面结构的42.9%.     

废橡胶粉沥青混凝土在机场道面的应用研究

研究了在沥青中掺入废橡胶粉后，形成的废橡胶粉沥青混凝土的高温稳定性和低温抗裂性。同时，对用该种沥青混凝土铺筑的道面进行了调查。废橡胶粉沥青混凝土能改善高温稳定性，提高低曙抗裂性和耐久性。     

基于分时叠加的机场沥青道面结构设计方法

现有机场沥青道面结构设计方法以损伤的线性叠加为基础,各结构层采用单一模量进行设计,未考虑材料的季节变化和衰变特性.鉴于此,提出了分时叠加的设计思想,分阶段考虑环境因素、交通荷载和结构性能衰变对沥青道面结构层厚度的影响.基于分时叠加原理,给出了环境因素和性能衰变影响下各层材料模量的预估模型,建立了相应的设计指标和标准,通过整理和对比推荐了合理的使用性能预估模型,最终形成了完整的基于分时叠加的机场沥青道面结构设计方法.     

汽车刹车时沥青路面力学响应分析

汽车刹车引起沥青路面的破坏越来越多,沥青类路面损害越来越严重.采用ANSYS有限元分析软件,选取半刚性基层沥青混凝土路面典型结构建立沥青路面的三维有限元模型,对其进行数值分析.主要针对沥青混凝土路面特点,分析车轮制动行为作用路面的响应.分析结果表明,在车轮制动作用下半刚性路面的应力、垂直位移等大大增加,路面的疲劳破坏增大.同时,对沥青路面破坏提出了相关建议.     

基于有限元ANSYS的半刚性基层沥青路面力学响应分析

为解决乌鲁木齐市城市道路半刚性基层沥青路面横、纵向裂缝和车辙病害严重的问题,选取乌鲁木齐市城市道路典型的半刚性基层沥青路面结构,对面层厚度、基层模量以及基层厚度进行规律性的变化,研究沥青路面结构在不同行车荷载作用下的力学分布及变化规律.利用ANSYS有限元软件对不同行车荷载作用下的半刚性基层沥青路面结构进行仿真计算,并对提取的数据进行分析.结果表明:随着沥青路面厚度的增加,沥青层拉应力和剪应力均逐渐减小,但减小幅度却各有不同;随着半刚性基层厚度的增加,沥青层拉应力和剪应力均逐渐减小,且减小幅度均较小;随着半刚性基层模量的增加,竖向位移和沥青层剪应力均逐渐减小.因此,建议沥青面层在18～20 cm取值,半刚性基层厚度在35～40 cm取值,半刚性基层模量在1500～1600 MPa取值.     

沥青混凝土路面纵向裂缝发展影响因素初探

路面裂缝是长期困扰建设者的问题之一。针对沥青混凝土路面纵向裂缝的问题,建立路基路面结构的三维模型,运用三维有限元对其进行分析。根据数值分析的结果,得到路面与轮胎接触面下处于复杂应力状态,轮隙（并排两轮向的缝隙）中心点处于x,y方向受拉,z方向受压的应力状态,该状态可加剧纵向裂缝的发展。同时,沥青混凝土面层在荷载作用下的差异沉降也可导致和加速纵向裂缝的产生、发展及路面损坏。得出的结论为进一步研究纵向裂缝出现的原因、影响因素及发展规律等提供了基本依据。     

水泥混凝土机场道面企口接缝应力分析

利用三维有限元分析软件ANSYS ,对飞机荷载作用下以未设拉杆企口缝形式连接的两块水泥混凝土机场道面板进行了应力分析 ,计算了不同缝隙宽度企口缝的传荷能力及槽口应力分布状态 ,得出了飞机荷载作用下企口缝的破坏形式及可能发生的位置 ,为合理设置机场道面纵向接缝提供理论依据     

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。     

反射裂缝对路面力学状态影响分析

为了研究反射裂缝对沥青路面力学状态的影响,应用有限元软件ABAQUS建立了含反射裂缝和不含裂缝的路面模型,分析了裂缝出现前后在选取点的应力S11与剪应力S12的变化情况.计算表明:反射裂缝的出现对下面层底部应力S11、剪应力S12产生的影响最大,应力S11增大幅度达到82.96%,剪应力S12由几乎为零增大到43.94kPa;裂缝的出现对路面表面与上面层底部的剪应力S12影响较大,增大幅度分别为46.7%和37%;裂缝的出现对中面层、上基层和下基层底部的应力S11、剪应力S12以及路面表面和上面层底部的应力S11几乎没有影响.     

机场混凝土道面新型封缝材料应用研究

在分析国内外机场道面封缝材料应用现状的基础上，结合机场道面工程的特点对国内现有的密封材料进行选用分析，并根据对比试验验证结果，提出了适合机场混凝土道面要求的新型封缝材料。