基于混合交通分析的机场柔性基层沥青道面轮辙控制研究

摘要

随着B-777和A380等新一代大型飞机的投入运营，未来的机场沥青混凝土道面应满足适应其新型起落架构型复杂、覆盖范围广、轴载重、轮压高等特点。原有的经验法已经无法解决新一代大型飞机作用下的道面结构厚度设计问题，力学-经验设计方法已成为发展趋势。 构建力学-经验法的关键是建立“飞机荷载-道面结构-力学设计指标-使用性能”之间的相互关系。根据国内外的调查显示，轮辙是机场沥青道面最主要的损坏类型之一。因此，建立与轮辙损坏模式相对应的轮辙预估模型是机场道面力学一经验设计方法的重要组成部分。 论文详细研究了机场和公路中现有的轮辙方程，对比了机场道面与公路路面在工作状态、结构力学响应量的差别和轮辙预估模型的差别。对国内外机场道面轮辙控制指标和预估模型进行详细的研究，针对新一代大型飞机提出了与之相适应的轮辙控制指标，评价了机场道面设计方法中各轮辙预估模型的适用范围，指出：对于波音B-777、空客．A380等新一代大型飞机，原有的基于MWHGL数据建立的轮辙预估方程不能保证其适用性。有必要采用试验荷载涵盖了这些飞机荷载大小的、并且试验荷载包含了其新型的起落架的足尺试验数据建立适用于新一代大型飞机的轮辙预估方程。 总结了国内外现有的混合交通分析方法，并提出了基于累积损伤原理的沥青道面轮辙预估模型的框架。将现有的各类飞机机型分为普通飞机和新一代大型飞机两类，对两类飞机将采用不同的轮辙预估方程。采用累积损伤原理建立的轮辙预估模型表达了在多种飞机荷载作用下道面轮辙破坏的临界状态。 收集了美国NAPTF室外足尺试验的数据，建立了适应新一代大型飞机的轮辙方程；并将轮辙预估方程结合基于累积损伤原理的轮辙预估模型框架，建立起机场柔性基层沥青道面轮辙预估模型。预估模型中将现有的各类飞机机型分为普通飞机和新一代大型飞机两类，对第一类飞机采用美国LEDFAA1.2的轮辙方程，对于第二类飞机采用本文建立的适应新一代大型飞机的轮辙方程。利用此轮辙预估模型可以针对机场柔性基层沥青道面的轮辙破坏进行道面结构设计。 根据上述研究成果制定了基于累积损伤原理的力学-经验法设计流程。并以上海为例，选取了上海浦东机场2004-2006年的年平均交通量，结合上海市的地域特点和工程技术水平，通过道面结构的反复试算，并考虑道面施工的可行性，推荐了粒料基层和沥青稳定类基层这两种典型的机场柔性基层沥青道面结构。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.1.1 机场沥青混凝土道面的发展

1.1.2 机场沥青道面设计方法的发展

1.1.3 飞机荷载与足尺试验的发展

1.1.4 轮辙控制研究的作用与意义

1.2国内外研究现状

1.2.1 机场道面研究现状

1.2.2公路路面研究现状

1.2.3 机场道面与公路路面的差别

1.3研究内容与方法

1.3.1 研究内容

1.3.2技术路线

第2章沥青道面的轮辙预估方法

2.1轮辙的类型与成因

2.2轮辙控制指标与预估方法

2.2.1 机场道面轮辙控制

2.2.2公路路面车辙控制

2.3机场道面与公路路面的对比分析

2.3.1 机场道面与公路路面的不同特点

2.3.2 机场与公路道面结构力学响应的线弹性分析

2.3.3 机场与公路轮辙方程的对比

2.4机场道面轮辙预估模型

2.4.1 柔性基层沥青道面轮辙控制指标选择

2.4.2对机场道面轮辙方程的评述

2.5 小结

第3章机场道面混合交通分析

3.1机场沥青道面结构设计方法

3.1.1经验法

3.1.2力学-经验法

3.1.3对设计方法的评价

3.1.4设计方法的发展趋势

3.2混合交通分析方法

3.2.1设计飞机法

3.2.2累积损伤法

3.3基于累积损伤原理的轮辙预估模型框架

3.3.1 与累积损伤法相适应的轮辙控制指标

3.3.2轮辙预估模型框架

3.4荷载重复作用次数计算方法

3.4.1 通行次数

3.4.2覆盖次数

3.4.3荷载重复作用次数

3.5小结

第4章柔性基层沥青道面轮辙预估模型的建立

4.1轮辙方程形式的选择

4.2足尺试验数据处理

4.2.1 NAPTF足尺试验

4.2.2道面结构及材料参数

4.2.3交通荷载参数

4.2.4荷载重复作用次数计算

4.2.5应变计算

4.3适应大型飞机的轮辙方程

4.4机场柔性基层沥青道面轮辙预估模型

4.5 小结

第5章轮辙预估模型的设计应用

5.1基于累积损伤原理的力学经验法设计流程

5.2道面结构设计应用——以上海为例

5.2.1 交通参数

5.2.2结构与材料参数

5.2.3等效宽度计算

5.2.4道面结构试算

5.3机场柔性基层沥青道面结构推荐

5.4 小结

第6章 结论与展望

6.1主要研究成果

6.2有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果