用接触元模型分析有接缝混凝土道面的动力反应

该文系统介绍了一种用来分析多种接缝混凝土道面对运动的飞机荷载动力反应的有限元算法。在有限元理想化模式中，道面结构系统被理想化为置于文克勒型粘弹性基础之上的薄板有限单元，文克勒型粘弹性基础用一组分布弹簧和粘壶表示，横缝处的传力杆用平面桁架单元表示，传力杆－道面相互作用通过道面和传力杆之间的接触单元实现，企口缝或假缝定为纵缝，用垂直的弹簧单元表示。分析过程中还考虑到了飞机与道面间的相互动力作用，用弹簧     

传力杆松动对设接缝砼道面响应的影响

本文研究了传力杆松动对设接缝砼道面结构响应的影响。介绍了刚性道面系统三雏有限元分析中，采用方型梁单元嵌入基础模拟传力杆松动的技术。嵌入式单元能够有效地利用节点接触法模拟传力杆的松动。传力杆准确地固定，而不考虑板块的网格线。嵌入式弯曲单元广义上包括了一般的粘一滑定律(bond-slip 1aw)，为研究夹在传力杆和板块之间的文克勒基础(即杆和板之间有Dense liguid)的具体实例提供了方法。根据设接缝刚性道面对双轴、综合轴以及温度荷载的响应，分析了传力杆松动的重要性，得出了参数研究的结果。这些研究表明传力杆和板块之间的任何小间隙(≤0．24mm)都能极大地增加板块和土基两者之间的应力。同时也研究了模拟因传力杆松动而产生的非线性荷载传递的重要性，从中得出当存在着传力杆的松动时应慎用由回归计算的，等效的传力杆支承模量值。     

轮荷载作用下机场刚性道面横向接缝的非线性响应

本文介绍了轮荷载作用下机场刚性道面横向接缝的响应，其内容包括：当传力杆为弹一塑性材料，并把混凝土模拟成粘－弹－塑性（elastoviscoplastic)材料时，道面接缝所表现出的线性和非线性特性。研究假设道面板置于开尔文地基之上，并且板与地基之间紧密相贴，把土壤的刚度看作是地基反应模量的一个参数；胎压的静力效应看作是一个突然施加，而后在一个较长时间里作用在道面上的持续脉冲，现已开发研究出了一套完整的三维有限元程序软件包（包括：六面体单元，梁－柱单元，弹簧单元等）。使用纽马克逐步预报一修正隐式算法（Ｎewmark's stepby-step predictor-corrector implicit alorithm)，用已有的求解动力平衡方程试验结果对该程序进行了验证，并在其后用该程序计算了与传力杆束（dowel group)的剪力分布有关的其它问题，以及荷载通过传力杆从加载板传递到未加载板时的荷载传递率等。     

荷载级位对接缝传荷能力影响规律的试验研究

接缝传荷能力的测试是机场刚性道面评价的重要内容。采用重型落锤式弯沉仪,研究了冲击荷载级位对于机场刚性道面道接缝传荷系数测试结果的影响规律。结果表明：采用的冲击荷载越小,测试结果出现异常的几率越大;随着冲击荷载的增大,传荷系数测试结果的随机性逐渐减小。结合目前国内机场刚性道面结构检测的技术状况并根据本次研究结果,当荷载级位取140kN时,传荷系数测试误差最大可达20％左右。     

某机场刚性道面结构三维有限元检算

我国现行《民用航空运输机场水泥混凝土道面设计规范》（MHJ5004—95）采用解析法作为民用机场水泥混凝土道面设计方法。解析法采用地基反应模量K值作为设计基础，以Westergaard板边荷载分析为依据，并经试验及实践修正，是机场道面设计常用的的方法。某4C机场选用B737—300最大滑行重作为设计飞机荷载，在基层和底基层各设置18厘米厚水泥稳定碎石条件下，依据现行规范计算得出所需水泥混凝土道面厚度为28厘米。本次采用美国刚性混凝土板块分析有限元软件EVERFE作关键位置的力学模拟分析，以验证此道面结构计算结果。     

刚性机场道面的现场测量和性能控制

回顾了（美）陆军工程兵在制定刚性机场道面设计方法时采用的现场测量和性能控制，并拟在这两个方面做进一步研究以便加深对刚性道面性能的了解。根据道面接缝测量值得出的接缝荷载传递理论是一种相当经济的道面设计方法，也是道面接缝的设计标准。另外温度和温度梯度对刚性道面的实际影响以及刚性道面同层的粘结性较差也有待通过现场测量加以改进。     

机场混凝土道面试验道上的损坏分析

陆军工程兵对机场道面的中速交通试验结果进行研究衙发现，就相同的道面来说，不同荷载和机轮配置时，在柔性道面上观察到的道面损坏重复通过数比较接近，而刚性道面的损坏通过数相关较大。分析认为，这可能是由于试验参数对刚性道面的性能大于柔性道面，或者仅是由于刚性道面本身内在原因所臻。     

基于真实道面模型的机轮滑水行为影响因素

湿滑条件下飞机着陆安全性一直是航空安全领域的研究重点。采用数值模拟方法研究了机轮在湿滑道面上的滑跑过程，基于空客A320型飞机的机轮子模型，建立了具有不同胎面花纹特征的机轮模型，并对胎面花纹进行了精细化处理；采用光学扫描及三维重构的方法，构建了具有SMA-13沥青道面纹理特征的道面模型；结合Heinrich橡胶材料与粗糙道面的接触模型，建立了机轮橡胶与机场道面的接触模型，并实现了橡胶胎面与道面间的接触；运用欧拉-拉格朗日(CEL)算法实现了水膜与道面、机轮间的流固耦合模拟。基于提出的机轮滑水有限元模型，用道面与机轮的接触力、临界滑水速度等特征指标分析了飞机滑跑速度、水膜厚度、机轮荷载、胎面花纹和机轮胎压等因素对机轮滑水性能的影响。     

蜂窝状刚性（道）路面的研究

利用有限元法分析了一个用废塑料做成的蜂窝状刚性（道）路面（CRP）设施，从中得出了标准公路当量单轴荷载（ESAL）下产生的应力。通过参数分析研究了该铺筑面的不同板块、基层、底基层、土基的厚度和弹性性能以及两种不同的胎压。本文将分析出的应力与相同荷载条件下实体（硬）板（solid salb）的应力作了比较。尽管蜂窝状刚性道（路）面的应力高于实体板的压力，但最大应力仍在铺筑刚性道面所容许使用的范围之内。基于荷载抗力和疲劳标准，这种蜂窝状刚性道（路）面能够明显地节省铺筑料、能源和费用，其值可达25％；并能使废物得到充分利用。这种CRP铺筑技术也适用于铺筑停车场、人行道、护坡、渠道衬砌、地面上的地板及类似铺面设施。     

接缝传荷能力对道面结构受力的影响

实践证明,接缝是水泥混凝土道面的薄弱环节,道面的损坏一般是由接缝的损坏开始的。唧泥和错台是接缝损坏中最常见的两种类型,其严重影响了道面的平整度和飞机滑行的舒适性。唧泥和错台是由于基层被水掏空和板边缘弯沉过大而造成的,因此,接缝必须具备良好的传荷能力,把飞机荷载传递到相邻的板,以减少受荷板的应力和弯沉,从而起到防止或减轻卿泥和错台现象的作用。     

飞机漂浮性分析的ACN计算方法

给出了刚性和柔性两类铺砌道面下，由飞机所需的道面厚度计算ACN值的方法。对于刚性道面，给出了不同刚度的地基下计算ACN的公式和计算系数。经三种具有代表性的机型进行验算，验证了方法的准确性。对大量计算数据的分析表明，地基类型和地基强度对ACN计算方法有很大影响，若要准确计算飞机的ACN值，可对ACN计算系数进行插值扩展，得到计算系数关于地基刚度的多项式。应用方法对某型飞机的漂浮性进行评估，结果表明有一定的工程实际意义。     

机场沥青道面结构设计方法与指标探讨

详细分析了现有沥青道面结构类型、损坏模式、设计方法发展趋势和设计指标的选取,对适应新一代大型飞机的机场沥青道面设计方法与设计指标进行分析探讨。结果表明道面结构设计主要考虑疲劳开裂、轮辙和低温开裂等损坏模式;以CBR法为代表的经验法已不能适应新一代大型飞机复杂起落架的要求,力学经验法已成为道面设计方法发展的趋势;柔性沥青道面与半刚性道面设计指标的选取应该独立,分别采用相应结构层的应力、应变等指标控制对应损坏的出现。研究结果能满足B777、A380等新一代大型机的荷载要求,可为中国构建新的沥青道面设计方法提供参考。     

蜂窝状刚性（道）路面（CRP）的温度效应分析－－与平板相比较

在有荷载应力时，温度对刚性（道）路面的影响业已证明是一个非常重要的疲劳因素，尤其板块的角隅处更为明显。本文用有限元法分析了用废塑料板模压成形的正交矩阵蜂窝状穹顶单元刚性（道）路面（CRP）的铺筑方法，得出了在标准公路当量荷载（ESAL）下产生的温度应力，进而对温度效应进行了比较，分析得出CRP底部的温度拉应力明显低于PCC实体板（solid slab），而在荷载条件下，拉应力值从稍高变为很低。在实体板中，上部温度拉应力超过板的强度，而CRP板中上部的应力却不重要。CRP的应用在很大程度上可以看作是减少（与实体板道面厚度相同的）道面中的温度应力疲劳效应，而且有可能胖随着荷载应力在道面中产生相同的或较高疲劳寿命。     

盖被混凝土道面中界面剪应力分析

在不同荷载条件下，用有限元法计算了原混凝土道面和罩面之间的剪力。其荷载作用方式考虑了垂直轮荷载、温度荷载和轮刹车力。在计算垂直轮荷载和温度梯度引起的应力时，假设罩面和原道面之间完全连续，并且道面－罩面体系符合薄板理论；利用三维有限元分析了车轮刹车荷载产生的应力，并用赛鲁堤精确解检验了有限元计算结果。在典型道面和罩面厚度条件下，将计算的轮荷载以及温度梯度在道面－罩面界面中产生的剪应力与实验室罩面试件     

机场道面沥青结合料的选择和质量控制

由于沥青混凝土道面属于柔性道面，采用机械化连续施工，竣工后道面平整度好，飞机起飞降落时，乘客感到平稳舒适。近年来在我国机场建设中，应用沥青混凝土修建机场道面越来越多，特别是在机场道面加铺改造中发挥其优越性，飞机可以不转场、不停航，利用夜间进行施工，经济效益和社会效益十分显著。但是，如果沥青混凝土道面的质量控制不好，将会引起早期破损，增大养护费用，影响飞行安全。[第一段]     

刚性道面的温度效应

为了研究受温度荷载作用的刚性道面，论文介绍了一种有限元半分析方法。为了便于分析，道面理想化为文克勤弹性基础上的各同性的薄板。     

机场道面剩余使用寿命计算方法改进

根据现行民用机场道面设计规范和Miner定律对机场刚性道面剩余使用寿命计算方法进行了改进。改进后,从计算结果中易于看出各机型对道面剩余寿命的影响,当飞机运行架次变化时可方便地对道面剩余寿命进行调整计算或根据预期道面使用寿命确定飞机运行架次。     

军用机场沥青混凝土道面结构设计指标研究

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。     

机场刚性道面地基的工作区深度研究

以附加应力等于地基自重应力的10%为标准,应用有限元软件分析了飞机荷载类型、道面板厚度、道面混凝土材料以及道面土基回弹模量对于道面地基的工作区深度的影响。结果表明:飞机荷载类型对工作区深度的影响较为显著,轻型飞机工作区深度在1.5 m左右,而重型飞机工作区深度可达6.0 m。道面板厚度在0.2～0.5 m范围内变化时,对于重型飞机,其影响深度在4.4～6.0 m范围内变化,变化幅度达36.4%;面层材料弯拉模量对影响深度影响很小。对于重型飞机作用下,土基回弹模量在18～80 MPa内变动时,路基工作区深度由4.4 m增为5.4 m,增幅为18.5%。上述结论对于场道地基处理及分析计算具有参考价值。     

Stabicol稳定砾石首次用于机场停机坪扩建工程

法国比阿里（Ｂｉａｒｒｉｔｈ，译音）机场，原来只能起降小型飞机。由于交通量的增加需新建航站楼和补强旧停机坪，以便大型飞机使用。原停机坪为刚性道面，西南克拉斯（Ｃｏｔａｓ）协会推荐采用斯达比克稳定砾石（ｇｒａｖｅ Ｓｔａｂｉｃｏｌ）加固新技术，该协会推荐的道面结构为：－２６厘米厚Ｓｔａｂｉｃｏｌ稳定砾石基层；－６厘米厚高效沥青混凝土；－４厘米厚抗煤油沥青混凝土面层。采用该技术投资少，不破坏原道面，不