飛機(jī)單輪荷載作用下山區(qū)機(jī)場跑道道面道基動(dòng)力響應(yīng)研究.pdf

1、建設(shè)山區(qū)支線機(jī)場對(duì)于西部大開發(fā)、促進(jìn)當(dāng)?shù)芈糜蔚犬a(chǎn)業(yè)的發(fā)展、優(yōu)化航空布局、實(shí)現(xiàn)地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展等具有重大戰(zhàn)略意義，同時(shí)也是國防安全、維護(hù)邊疆地區(qū)安全穩(wěn)定以及搶險(xiǎn)救災(zāi)的重大需求。挖填交替的非均勻道基是山區(qū)機(jī)場跑道不同于普通機(jī)場的重要特征之一。高速移動(dòng)的飛機(jī)荷載，在跑道道面和道基中產(chǎn)生不均勻動(dòng)應(yīng)力，是導(dǎo)致機(jī)場跑道道面產(chǎn)生工后不均勻沉降，影響跑道適航性的重要原因。開展飛機(jī)移動(dòng)荷載作用下跑道動(dòng)力響應(yīng)分析具有重要意義。
　　針對(duì)山區(qū)機(jī)場跑道道基沿

2、飛機(jī)運(yùn)行方向挖填交替的特點(diǎn)，本文基于沿跑道橫向Fourier變換，提出了適用于飛機(jī)移動(dòng)荷載作用下山區(qū)機(jī)場跑道動(dòng)力響應(yīng)分析的半解析有限單元法，導(dǎo)出了相應(yīng)的有限元列式，編制了有限元分析程序。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析了飛機(jī)單輪荷載作用下飛機(jī)移速、道面結(jié)構(gòu)形式、道基結(jié)構(gòu)形式對(duì)于道面結(jié)構(gòu)、道基土體中動(dòng)應(yīng)力的影響規(guī)律，得到以下主要結(jié)論:
　　(1)飛機(jī)移動(dòng)速度、道面和道基結(jié)構(gòu)形式對(duì)道面道基中的動(dòng)應(yīng)力影響明顯。單輪移動(dòng)荷載作用下道面結(jié)構(gòu)總體呈板彎曲

3、變形狀態(tài)，道基中的動(dòng)應(yīng)力以豎向受壓為主，剛性道面結(jié)構(gòu)下附加動(dòng)應(yīng)力在土基中的影響深度約為5m。
　　(2)道面結(jié)構(gòu)動(dòng)應(yīng)力各分量總體上隨荷載移速的增加而增大，但由于道面結(jié)構(gòu)剛度大，彈性波速高，除飛機(jī)運(yùn)行方向承受的縱向動(dòng)應(yīng)力外，其他動(dòng)應(yīng)力幅值改變不明顯。
　　a)飛機(jī)輪印前方道面層存在縱向拉應(yīng)力區(qū)，其幅值在荷載移速為80m/s時(shí)可達(dá)到輪印壓應(yīng)力的20％，在道面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以關(guān)注。
　　b)道面層縱向和橫向壓應(yīng)力幅值相當(dāng)，受

4、飛機(jī)移動(dòng)速度的影響較小。從深度分析看，剛性道面面層由于剛度大起主要抗彎作用，縱向和橫向均呈現(xiàn)上層受壓下層受拉狀態(tài)?；鶎悠疠o助抗拉作用，其拉應(yīng)力幅值相對(duì)較小;柔性道面則主要通過面層和基層聯(lián)合抗彎，面層以受壓為主，基層受拉為主，墊層輔助受拉。
　　c)道面層對(duì)輪印豎向壓力的傳遞具有很強(qiáng)的擴(kuò)散作用，填方道基柔性道面結(jié)構(gòu)底層的壓應(yīng)力為輪印正壓力的3.1％，剛性道面底層的壓應(yīng)力僅為輪印正壓力的1.2％。
　　d)填挖或者挖填交界非均勻

5、道基導(dǎo)致道面結(jié)構(gòu)動(dòng)應(yīng)力集中，在1∶2的階梯界面結(jié)構(gòu)條件下其影響范圍約為20m。其中對(duì)稱面內(nèi)道面層剪應(yīng)力幅值增加15％以上，輪載作用點(diǎn)前方道面層中縱向拉應(yīng)力幅值最高可達(dá)填土道基形式的350％。
　　(3)不同于低速移動(dòng)荷載作用下道基土體的心形動(dòng)應(yīng)力路徑，飛機(jī)單輪移動(dòng)荷載作用下填土道基中動(dòng)應(yīng)力路徑呈帶畸角蛋形。填土體中動(dòng)應(yīng)力幅值隨移速增加而增大，動(dòng)應(yīng)力路徑蛋形的長軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。受道面結(jié)構(gòu)剛度大和土體自身的阻尼作用影響，道基表層土體豎向