[发明专利]考虑地基水平非均匀分布的机场道面结构设计方法

说明书

一种考虑地基水平非均匀分布的机场道面结构设计方法。其包括利用反应模量梯度考虑地基土体的水平非均匀分布特征，建立飞机荷载‑道面结构‑水平非均匀地基的三维数值分析模型，计算非均匀地基土体等效反应模量；计算非均匀地基土体反应模量修正系数；计算考虑土体水平非均匀分布的地基土体修正反应模量；依据规范得到道面结构基顶反应模量并计算道面板厚度等步骤。本发明方法能够考虑地基土体水平分布非均匀特性，解决了地基土体水平非均匀分布引起地基土体不均匀沉降而造成机场道面结构破损，本发明方法概念清晰，方便工程技术人员在实际工程中应用，采用上述方法可以提高我国机场道面结构的使用寿命，并降低机场道面维护费用。

技术领域

本发明涉及一种考虑地基水平非均匀分布的机场道面结构设计方法，属于机场道面结构设计技术领域。

背景技术

目前机场道面结构设计中不考虑地基土体在水平向的非均匀分布，即场地地基按照层状地基进行考虑并不考虑地基土质沿水平方向的变化，将道面基层和土基简化为综合弹簧。实际机场跑道由于地基土体压实施工难以保证，道面地基沿飞机跑道水平方向存在土质差异而引起地基不均匀沉降，是机场道面发生破损并导致道面结构寿命降低的主要原因，同时使机场道面结构维护费用增加。

地基土体水平非均匀分布不仅和土体反应模量变化幅值有关，同时与不同反应模量土体分布范围有关，正是由于该问题的复杂性，所以有必要提出一种考虑地基水平非均匀分布的机场道面结构设计方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可考虑水平地基非均匀分布的机场道面设计方法，从而为机场道面设计提供方法和依据。

为了达到上述目的，本发明提供的考虑地基水平非均匀分布的机场道面结构设计方法包括按顺序进行的下列步骤：

(1)建立飞机荷载-道面结构-水平非均匀地基的道面结构三维数值分析模型，在该模型中用反应模量梯度T_k来表征地基土体的水平非均匀分布，以道面板混凝土设计强度f_cm作为控制指标，对机场道面结构进行力学响应分析，获得非均匀地基土体时道面板的应力σ_f，并满足σ_f小于f_cm；

(2)利用步骤(1)建立的道面结构三维数值分析模型，将该模型中的水平非均匀地基按均匀地基考虑，即地基土体采用统一的反应模量，对机场道面结构进行力学响应分析，调整地基土体的反应模量使分析获得的均匀地基土体时道面板的应力和步骤(1)获得的非均匀地基土体时道面板的应力σ_f相等，定义此时的地基土体的反应模量为等效反应模量k₁；

(3)利用步骤(2)获得的地基土体的等效反应模量k₁和根据道面结构所在地基土体的最大及最小反应模量而获得的道面结构非均匀地基土体反应模量均值计算出非均匀地基土体的反应模量修正系数η_k；

(4)将步骤(3)获得的非均匀地基土体的反应模量修正系数η_k乘以采用现场承载板试验确定的地基土体的反应模量k_o，计算得到水平非均匀地基土体的修正反应模量

(5)利用步骤(4)获得的水平非均匀地基土体的修正反应模量并结合基层的当量厚度，依据《民用机场水泥混凝土道面设计规范》(MH/T5004-2010)获得基层顶面的反应模量k_j，并采用均匀地基飞机道面结构设计方法获得机场道面板的厚度。