[发明专利]一种机场沥青混凝土道面变形模拟的参数分析方法

说明书

本发明属于机场建筑技术领域，公开了一种机场沥青混凝土道面变形模拟的参数分析方法，采用有限元分析方法、道面板的CA数字模式构建；性态类似区域匹配准则，对典型破坏模式的机场沥青混凝土道面变形参数进行预测；获得机场道面变形破坏的规律。本发明取代部分昂贵试验，揭示机场道面变形破坏的规律和过程；通过有限元分析对两种典型破坏模式的预测进行检验分析。可以提高机场道面使用质量，为道面养护和维修提供必要的参考，为机场安全、顺畅、快捷运行提供保证，提高航空运输能力，促进经济的快速发展；延长机场跑道使用寿命，节省大量维修、养护费用。

技术领域

本发明属于机场建筑技术领域，尤其涉及一种机场沥青混凝土道面变形模 拟的参数分析方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

飞机大型化和航空交通量的快速增长，导致机场道面结构的破损更加明显 的呈现在我们面前。从目前国内外的机场营运状况来看，相当多的机场道面在 未达到设计使用年限前，路面结构就过早的出现裂缝、形变而失去使用价值， 常常会带来巨大的维修压力和经济负担。

1992年波音公司开始致力于开发大飞机，而当时的机场道面状况面临着能 否承受大飞机荷载等技术难题，在此背景下，美国FAA和波音公司建立了一个 合作分析和开发的协议，成立了美国机场道面试验中心NAPTF，主要进行不同 路面结构的足尺试验分析。

NAPTF位于大西洋城市国际机场的威廉休斯技术中心，NAPTF设计为一 个室内直线式加载试验中心。

围绕FAA足尺机场道面试验，人们应用不同理论方法从不同角度对机场道 面进行了有效的分析分析。

郭骅对NAPTF机场跑道试验数据进行了系列统计分析，并着重分析了机场 道面板的卷曲问题；Kim等人对NAPTF沥青混凝土机场跑道应用ABAQUS分 别进行了轴对称和三维有限元建模分析；游庆龙，凌建明等考虑以B777-300ER， A380-800为代表的新一代大型飞机制动力的机场沥青道面力学响应分析，借助 ABAQUS三维有限元软件，建立了柔性道面结构和半刚性道面结构有限元模型。

到目前为止，美国国家道面试验中心进行了九个独立的试验项目，本文用 于分析的是FAA机场沥青混凝土道面永久变形累积试验CC1中的MFC(medium strength flexibleconventional)试验项目，即中等路基强度的沥青混凝土跑道试 验项目。

机场柔性道面永久变形累积试验：CC1试验的单轮荷载为204.116kN(45000 磅)，胎压为1303kPa。飞行器加载试验在全自动控制模式下进行，往复加载行 驶速度设定为定值8km/h，这个速度相当于飞机从机舱到起飞前的滑行阶段的速 度。侧向偏移量控制在1524mm以内。美国机场道面试验中心在测试的机场跑 道上总共安装了1050个传感器，用来测量其含水量、温度、与应力有关的轮压 和变形。当试验车辆沿着测试跑道进行移动时，用一个计算机控制的数据采集 系统来自动采集跑道的响应和性能等相关数据。

有限元法起源于20世纪50年代航空工程中飞机结构的矩阵分析。随后很 快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。

现有技术试验昂贵，经济负担大；同时又不能完整的揭示机场道面变形破 坏的规律和过程；机场道面使用质量较低，不能为机场提供安全、顺畅、快捷 的运行保证，影响航空运输能力，阻碍经济的发展；缩短机场跑道使用寿命， 浪费大量维修、养护费用。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)试验昂贵，经济负担大；同时又不能完整的揭示机场道面变形破坏的 规律和过程；

(2)机场道面使用质量较低，不能为机场提供安全、顺畅、快捷的运行保 证，影响航空运输能力，阻碍经济的发展；缩短机场跑道使用寿命，浪费大量 维修、养护费用。

解决上述技术问题的意义：