机场跑道环氧沥青混凝土道面结构的关键性能研究

摘要

机场沥青道面结构直接承受飞机重复荷载和周边气候环境循环变化的作用，沥青道面结构进而逐步出现不同程度的劣化、损坏。纵观我国机场跑道沥青混凝土道面的运营状况，裂缝和轮辙成为最主要的病害形式。而环氧沥青混凝土因其良好的抗车辙、抗疲劳和耐老化等性能，在铺装条件要求极高的大跨径钢桥面上得到成功应用。基于此，本文拟定出基于环氧沥青混凝土面层的机场沥青混凝土跑道结构，研究道面结构在新一代大型客机作用下的力学响应及永久变形形成规律。
　　 首先，调研国内具有沥青混凝土跑道的道面结构型式和使用状况。结合道面各层位的受力特点和功能性要求，从改性道面结构整体性能出发，拟定出基于环氧沥青混凝土面层的机场跑道道面结构，并进行道面面层各层沥青混合料的级配设计。
　　 其次，在进行机场跑道道面结构的力学响应分析时，选取新一代大型客机A380作为计算机型，研究4轮、6轮、10轮、12轮和20轮五种荷载组合下，沿着道面结构的纵横向五种剖分路径下道面结构的空间力学响应规律。研究结果表明，多轮叠加作用会使得各最大力学响应值发生变化。确定飞机粗暴着陆下的冲击荷载，进一步研究了道面结构在冲击作用下的动态力学响应规律。
　　 最后，进行道面面层各沥青混合料的三轴重复加载永久变形试验，对获取的蠕变曲线进行数据处理和回归分析，确定各沥青混合料的蠕变参数。建立道面结构的三维有限元模型，分析道面结构在新一代大型客机A380作用下的永久变形规律。
　　 通过对基于环氧沥青混凝土面层的机场跑道道面结构的空间力学响应和永久变形性能的分析研究，可为适应于新一代大型飞机的新型机场沥青道面的设计提供参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 机场道面材料研究现状

1．2．2 环氧沥青混凝土研究现状

1．3 研究的主要内容

1．4 研究技术路线

参考文献

第二章 环氧沥青混凝土跑道道面结构拟定

2．1 机场沥青混凝土道面结构调研

2．2 机场沥青道面使用现状调研

2．2．1 上海虹桥国际机场

2．2．2 厦门高崎国际机场

2．3 机场沥青道面结构病害类型及发生机理

2．3．1 裂缝类

2．3．2 变形类

2．4 机场跑道道面结构拟定

2．5 机场道面结构面层沥青混合料级配设计

2．5．1 环氧沥青混合料

2．5．2 SMA沥青混合料

2．5．3 AC20沥青混合料

2．6 本章小结

参考文献

第三章 环氧沥青混凝土道面结构的力学响应研究

3．1 机场道面结构体系

3．2 环氧沥青混凝土道面结构3D有限元模型

3．2．1 飞机荷载参数

3．2．2 道面结构组合及材料参数

3．2．3 模型尺寸及边界条件

3．2．4 有限单元模型

3．3 环氧沥青混凝土道面结构静态力学响应分析

3．3．1 道面结构表面弯沉

3．3．2 沥青面层底部水平应变

3．3．3 底基层底面水平应变

3．4 环氧沥青混凝土道面结构动态力学响应分析

3．4．1 飞机着陆冲击作用力的确定

3．4．2 冲击荷载下道面结构力学响应结果分析

3．5 本章小结

参考文献

第四章 环氧沥青混凝土道面结构永久变形研究

4．1 沥青混合料永久变形试验方法

4．2 三轴重复加载永久变形试验

4．2．1 试验参数

4．2．2 试验步骤

4．2．3 试验结果分析

4．3 沥青混合料粘弹性本构模型选择

4．4 沥青混合料粘弹参数回归

4．5 机场道面结构永久变形数值仿真

4．5．1 模型建立

4．5．2 永久变形仿真结果分析

4．6 本章小结

参考文献

第五章 结论与展望

5．1 本文的主要结论

5．2 进一步研究的设想

致谢

攻读硕士期间发表的论文