摘要
中国机场跑道90%以上采用水泥混凝土道面，然而大多数道面在达到设计使用寿命之前就会发生大量损坏，提前发生破坏的原因之一就是在进行道面设计时主要考虑道面板的承载力，而忽视了飞机轮载在道面上的作用位置，未进行专门的道面板分区设计。目前国内常见机型的主起落架间距大约为5m~10m，国内外常用的4.5m×5.0m和5.0m×5.0m的道面板不能很好满足飞机主起落架轮载从板中通过，并且飞机在道面上滑行时会发生横向偏移，采用小尺寸道面板的分区方式会使飞机轮载更多作用在板缝处。小尺寸道面板的板缝较多，容易出现边角破碎、错台和沉陷等病害，影响飞机在道面上滑行的舒适性和安全性。为减少水泥混凝土道面发生破坏，延长道面预期使用寿命，本文采用理论分析和有限元软件数值模拟相结合的方式，并结合机场实例，对机场跑道水泥混凝土道面板分区进行研究，分析采用不同形式道面板分区时，道面板板边应力折减、板内温度应力、道面位移场和道面使用寿命的变化规律。主要研究内容和结论如下： 1、探究道面板分区、道面板厚度、基层厚度、土基模量和接缝刚度对道面板板边应力折减的影响规律，通过正交试验发现道面板分区对板边应力折减影响较小，道面板厚度和土基模量对板边应力折减的影响最为显著；根据接缝传荷能力的等级划分，总结了板边应力折减系数范围，并给出推荐值。 2、分析采用不同形式道面板分区时道面板板内应力组成，进行板内温度应力敏感性分析，结果表明道面板宽度和道面板厚度对板内温度应力有显著影响；当道面板宽度在4.5m~8.0m时，由飞机荷载引起的板内应力几乎不随道面板尺寸的变化而改变；当道面板厚度为44cm时，6.0m×6.0m的道面板在A320或B737-800飞机荷载和温度梯度共同作用时产生的板内应力与38cm厚4.5m×5.0m道面板产生的板内应力基本一致。 3、建立跑道45m全宽足尺实体模型，研究采用不同形式道面板分区时道面位移响应规律。发现当采用道面板分区能较好满足轮载从板中通过时，道面产生弯沉较小，采用大尺寸道面板分区的道面整体性较强。 4、研究了道面板分区对于道面使用寿命的影响，探讨了在水泥混凝土道面设计过程中，加入道面板分区设计的必要性。研究结果表明选择合适的道面板尺寸，可以有效提升水泥混凝土道面的预期使用寿命，提出了道面板分区设计的板宽计算公式和设计流程，并结合实例对某机场跑道延长段进行了道面板分区设计。
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