基于层间接触模型的机场复合道面力学行为研究

发布时间：2017-08-17 19:31

  本文关键词：基于层间接触模型的机场复合道面力学行为研究

  更多相关文章： 早期损坏 多层复合道面 有限元模拟 力学响应 剩余寿命预估

【摘要】：随着航空交通量的增长和大型飞机的出现,我国一些早期修建的大型机场跑道,道面结构破损严重,使用性能急剧下降,已不能满足机场正常运营的使用要求。国内不少机场采用加铺沥青砼的方法延长道面的使用寿命,即在旧道面上加铺沥青混凝土进而形成复合道面。我国现行的复合道面设计规范是以层状弹性体系为基础,假定道面结构各层间是完全连续的。而实践表明,沥青加铺层与旧水泥混凝土道面以及沥青加铺层之间的层间粘结较薄弱,即道面的实际工作状态与理论设计状态不相符,这是影响道面使用性能预估的主要因素之一。本文以复合道面层间结合状态为研究对象,从既有复合道面病害调查入手,对国内机场常出现的几种早期损坏产生原因进行定性分析,并总结各损坏类型与层间结合状态的联系;同时,通过有限元模型计算结果和前人理论对比验证,找出适合反映复合道面层间粘合状态的指标;然后,采用ABAQUS有限元软件进行有限元模拟,在充分考虑层间结合系数、旧水泥板接触传荷能力和温度-荷载耦合作用的基础上分析加铺不同层数的复合道面在各类机型荷载作用下的力学响应;最后,以上海虹桥机场跑道为例,应用多种国内外水泥混凝土和沥青混凝土剩余寿命预估方法预估复合道面剩余寿命,比较国内外复合道面主流预估方法和少数冷门预估模型的预估结果,分析预估偏差产生原因与复合道面结构损坏之间存在的内在联系,在衡量各方法适用性的基础上,提出适用于国内复合道面剩余寿命预估的方法。
【关键词】：早期损坏 多层复合道面 有限元模拟 力学响应 剩余寿命预估
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.2;V351.11
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.1.1 复合道面10
• 1.1.2 研究问题的提出和研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-14
• 1.3 研究内容和论文框架结构14-16
• 1.3.1 研究内容14-15
• 1.3.2 论文框架15-16
• 第二章 复合道面层间结合状态分析指标16-26
• 2.1 复合道面理论16-18
• 2.1.1 完全滑动式道面板16-17
• 2.1.2 完全连续式道面板17-18
• 2.1.3 不完全结合式道面板18
• 2.2 加铺层设计考核指标的选取18-20
• 2.3 复合道面层间结合状态界定20-21
• 2.4 库伦摩擦模型21-22
• 2.5 有限元软件中的层间接触22-26
• 2.5.1 ABAQUS有限元软件简介22
• 2.5.2 ABAQUS中接触表面的相互作用22-23
• 2.5.3 ABAQUS中的接触23-26
• 第三章 复合道面有限元模拟方法的验证26-34
• 3.1 道面结构层参数26-28
• 3.1.1 地基强度26
• 3.1.2 弹性模量26-27
• 3.1.3 泊松比27-28
• 3.2 荷载模型28-30
• 3.2.1 机型类型28-29
• 3.2.2 荷载简化29-30
• 3.3 建立有限元模型30-32
• 3.3.1 模型尺寸30
• 3.3.2 板间接缝传荷模拟30-31
• 3.3.3 设置层间接触31
• 3.3.4 设置边界条件31-32
• 3.3.5 网格划分32
• 3.4 模型验证32-34
• 第四章 复合道面层间力学分析34-65
• 4.1 模型参数对复合道面结构的影响34-44
• 4.1.1 层间结合状态的影响34-39
• 4.1.2 加铺层厚度的影响39-40
• 4.1.3 加铺层沥青混凝土模量的影响40-41
• 4.1.4 水泥混凝土模量的影响41-42
• 4.1.5 机型影响42-44
• 4.2 水平荷载对复合道面结构的影响44-50
• 4.2.1 建立有限元模型44
• 4.2.2 力学分析44-50
• 4.2.3 小结50
• 4.3 加铺层数对路面结构的影响50-55
• 4.3.1 厚度影响排除试验51-52
• 4.3.2 加铺层数影响对比试验52-55
• 4.3.3 小结55
• 4.4 接缝处疲劳应力分析55-60
• 4.4.1 建立有限元模型55-56
• 4.4.2 接缝处应力分析56-60
• 4.4.3 小结60
• 4.5 轮载和温度耦合作用对复合道面影响分析60-65
• 4.5.1 参数的选取和轮辙模型的建立61
• 4.5.2 复合道面轮辙形成规律分析61-64
• 4.5.3 小结64-65
• 第五章 多层加铺的复合道面剩余寿命预估65-81
• 5.1 水泥混凝土道面剩余寿命计算方法65-69
• 5.1.1 基于民航水泥道面设计逆过程法65-66
• 5.1.2 美国NCHRP-26疲劳分析法66
• 5.1.3 波特兰水泥协会疲劳分析法66-67
• 5.1.4 我国公路水泥混凝土设计法67-69
• 5.2 沥青道面剩余寿命计算方法69-71
• 5.2.1 基于我国民航沥青道面设计逆过程法69
• 5.2.2 基于LEDFAA剩余寿命预估法69-70
• 5.2.3 基于公路沥青路面设计法70-71
• 5.3 复合道面剩余寿命预估流程与实例71-81
• 5.3.1 预估流程71-72
• 5.3.2 实例分析72-78
• 5.3.3 建议78-81
• 第六章 结论81-83
• 6.1 全文总结81-82
• 6.2 不足和建议82-83
• 参考文献83-86
• 致谢86-87
• 作者简介87

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本文编号：690699