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原文传递适应大型飞机的沥青道面交通荷载分析方法及参数的研究

论文题名：	适应大型飞机的沥青道面交通荷载分析方法及参数的研究
关键词：	飞机;沥青混凝土;交通荷载;荷载分析;设计方法;起落架;空间响应;等效宽度;轮迹横向分布;机场建设;道面结构;全尺寸模型;单轮;载重;简化计算方法;覆盖次数;分析流程;分析方法;双轴;力学
摘要：	在中长期内我国的机场建设还将快速发展，沥青混凝土道面凭借其优越的使用、施工和养护性能，将在机场建设中得到重视。面对新一代大型飞机(New Generation Large Aircraft，NGLA)的需求，机场沥青道面设计方法已经从经验法转向力学－经验法。但我国多年来对沥青道面设计方法重视不足，对NGLA 需求的响应迟缓，理论技术水平落后于美国、澳大利亚等发达国家。交通荷载分析是构建沥青道面设计方法的基础之一。国际上广泛采用的经验型道面设计方法(CBR法)，以道面表面的覆盖次数为核心，并采用当量单轮来考虑多轮及不同机型的作用。新一代大型飞机具有荷载重、覆盖范围广、轮胎多、胎压大等特点，采用当量单轮进行换算会产生过大的误差。道面设计的力学－经验法采用与道面损坏模式相协调的力学设计指标，其控制的位置均位于结构层内部，因而无法直接用道面表面的轮迹横向分布分析交通荷载。本文考察了国际上现有机场沥青道面设计方法中采用的交通荷载分析方法及相关参数。对起落架构型、轮载、接触压力、轮印尺寸、通行次数、覆盖次数、轮迹横向分布等进行了详细的评述，确立以道面空间响应和Miner假定(疲劳损伤可线性叠加)为基础构建交通荷载分析方法。利用三维数值分析平台，建立了30×20×10m(全尺寸模型)、15×20×10m(1/2 模型)和15×15×10m(1/4模型)3种尺寸的道面结构分析模型。以此为基础，对典型的单轴单轮、单轴双轮、双轴单轮、双轴双轮、三轴双轮、双轴四轮和复合型起落架作用下不同类型的沥青道面结构响应进行了分析。结果表明，模型精度能符合工程要求，复杂起落架构型的多轮叠加效应明显，特别是对A380等新一代大型飞机，建议在交通荷载分析时考虑全起落架的综合作用。以Monismith提出的通用设计概念为基础，详细推导了基于道面空间响应的荷载重复作用次数计算方法，给出了单轴、多轴和复杂起落架的具体计算公式。为了方便工程应用以应力(应变)扩散为基础，借鉴FAA的相关概念提出了以应力(应变)扩散斜率和等效宽度为中心的荷载重复作用次数简化计算方法。建立了单轮、双层道面结构的等效宽度与广义模量以及厚度之间的关系，并进一步推广至多层、多轮和多轴的复杂情况。通过进一步的交通荷载参数对道面厚度设计的影响分析，以Miner假定为基础，以累积损伤系数为核心，初步建立了可适应新一代大型飞机的交通荷载分析方法及部分参数。提出了基于道面空间响应方法的分析流程和基于等效宽度的简化方法的分析流程。这些方法和流程可为我国建立适应新一代大型飞机的机场沥青道面设计新方法提供思路。关键词：机场，沥青混凝土道面，新一代大型飞机，复杂起落架，交通荷载分析，空间响应，荷载重复作用次数，等效宽度
作者：	赵鸿铎
专业：	道路与铁道工程
导师：	姚祖康;凌建明
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学交通运输工程学院
学位年度：	2006
正文语种：	中文