基于剩余强度的刚性道面PCN值分析方法研究
发布时间：2021-07-31 06:10
道面PCN（Pavement Classification Number）值是表征机场道面承载性能的重要参数,国际民航组织（International Civil Aviation Organization,ICAO）规定各成员国可以采用自己的方法分析该数值。目前常用的当量单轮荷载法、基于轮载转换的评价机型法及基于累积损伤因子CDF（Cumulative Damage Factor）转换的评价机型法分析结果各不相同,即使同一种方法,计算结果也会由于参数取值的不同而产生最大达3倍的差异。为研究PCN值分析的合理方法并解决其唯一性问题,本文主要研究内容与取得成果如下:1.利用有限元软件模拟了41种机型、17种道面相对刚度半径,考虑飞机平行于板边和垂直于板边的两种临界荷位,计算了共1394种工况下的道面结构响应,建立数据库并利用Matlab软件进行编程,实现了各机型在不同道面工况下飞机荷载应力的程序化计算。2.通过理论分析并基于搜集的水泥混凝土疲劳试验数据,提出新的道面水泥混凝土剩余弯拉强度非线性分析模型。首先,依据剩余强度理论分析了目前我国机场道面采用的水泥混凝土剩余弯拉强度公式,指出其存...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ICAO颁布的PCN计算方法图示
机型，而是将机场运营的所有机型分别作为评价机型进行大的PCN值作为道面的PCN1.2.2.3基于CDF转换的评价机型法FAA基于线性累积损伤原理鉴此方法进行道面PCN值计算。该方法实际上是对我国基于轮改进，其中，主要的改进之处在于两点（1）该方法考虑滑行道构型和飞机燃油情况引入交通周期率（在道面上运行时并不严格地按照直线行驶，存在一定的侧向偏移，上服从“正态分布”，采用通行覆盖率（（2）基于累积损伤因子（内预期覆盖次数与允许覆盖次数之比，行交通量换算保证了转换前后对道面产生的疲劳损伤等效，比轮通过CDF方法，各机型转换为评价机型的当量覆盖次数采用的公式为：式中：CRTEIC—列表中第CNVCDF—列表中第无论是我国规范中使用的基于轮价机型法，都需要选定评价期、评价机型，采用一定的规则进行当量交通量的转换，依据疲劳方程确定评价期末的允许弯拉强度，从而确定评价机型的最大允许重量价机型最大允许重量G所对应的图中国民航大学硕士学位论文5PCN值的计算，值[12]。[13]基于线性累积损伤原理开发了COMFAA3.0软件[13]，目前世界许多国家逐渐借值计算。该方法实际上是对我国基于轮载转换的评价机型法的：P/TC在道面上运行时并不严格地按照直线行驶，存在一定的侧向偏移，按照，采用通行覆盖率（P/C）来计算飞机荷载重复作用次数CDF）进行不同机型之间交通量的换算，CDF表征的是对道面的损伤程度，基于行交通量换算保证了转换前后对道面产生的疲劳损伤等效，比轮载换算方法更加科学；CRTEICRTFCNVICCCDF列表中第Ⅰ架飞机的当量覆盖次数；列表中第Ⅰ架飞机的CDF，包括评价机型。无论是我国规范中使用的基于轮载转换的评价机型法还是FAA基于ACN值作为道面PCN值。计算流程1-3评?
中国民航大学硕士学位论文7图1-4当量单轮荷载法PCN值影响曲线图1-5基于轮载转换的评价机型法PCN值影响曲线图1-6基于CDF转换的评价机型法PCN值曲线根据三组曲线可以看出，由当量单轮荷载法计算的PCN值，板厚越厚、地基反应模量越高，PCN值越高；而随着混凝土弹性模量提高，PCN值微弱减小；当各影响因素分别以0、5%、10%、15%、20%的速率增加时，板厚、混凝土弯拉强度、基顶反应模量变化造成的PCN值增幅依次为48.7%、26.8%、4.5%；混凝土弹性模量变化引起的PCN值减小幅度为1.6%。板厚为主要影响因素，其敏感程度最高，地基反应模量和混凝土弹性模量的影响相对较校基于轮载转换和基于CDF转换的评价机型法影响因素除了道面结构参数外，还需考虑起飞架次和评价期。两种评价机型法均表现为：板厚越大、混凝土弯拉强度越高、地基反应模量越高，其PCN值越大；相反，飞机起飞架次越高、评价期越长，PCN值越小；以基于轮载转换的评价机型法为例，说明各影响因素的敏感程度：当各影响因素分别以0、5%、10%、15%、20%的速率增加时，板厚、混凝土弯拉强度以及基顶反应模量变化造成的PCN值增幅依次为47%、27.3%、5.4%；评价期以及起飞架次的变化造成的PCN值减小幅度为5.4%、0.74%。板厚是最主要的影响因素，PCN值对板厚的敏感程度最高，其次是混凝土弯拉强度，
【参考文献】：
期刊论文
[1]预应力道面混凝土的弯曲疲劳试验[J]. 苏立海,吕燕,冀勋高,杨勇,贡文献. 混凝土. 2019(04)
[2]飞机临界荷位的道面板内最大弯矩和板边弯矩分析[J]. 程国勇,王肖江,冯长峰. 公路交通科技. 2019(02)
[3]圆形荷载作用下边界效应对道面板弯矩的影响[J]. 戚春香,李瑶. 中国民航大学学报. 2019(01)
[4]多级载荷累积损伤下结构的动态可靠性分析[J]. 孙剑萍,汤兆平,罗意平. 中国机械工程. 2018(07)
[5]动态疲劳荷载作用下路面混凝土力学性能研究[J]. 郭寅川,申爱琴,田丰,周胜波. 中国公路学报. 2017(07)
[6]考虑飞机运行特性的柔性道面累积损伤计算[J]. 马鲁宽,赵鸿铎,杜增明,陈峙昂. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2017(09)
[7]大型飞机作用下水泥混凝土道面板尺寸研究[J]. 邹晓翎,步永洁,阮鹿鸣. 公路交通科技. 2016(07)
[8]基于强度包络理论的混凝土疲劳剩余强度计算模型[J]. 刘芳平,周建庭. 公路交通科技. 2016(06)
[9]基于位移等效的复合道面PCN计算方法[J]. 张献民,陈新春,董倩,章嘉璐. 南京航空航天大学学报. 2015(04)
[10]基于累计损伤的刚性道面结构性能评价方法[J]. 陈文来. 城市道桥与防洪. 2014(08)
博士论文
[1]复杂条件下机场跑道沥青加铺层结构设计理论与方法[D]. 林小平.同济大学 2007
[2]混凝土疲劳剩余强度试验及理论研究[D]. 孟宪宏.大连理工大学 2006
[3]混凝土单轴、双轴动态强度和变形试验研究[D]. 吕培印.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]寒区机场水泥混凝土道面剩余寿命评估预测研究[D]. 杨光.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于弯沉的道面结构分析系统研究[D]. 雷亚伟.中国民航大学 2015
[3]基于混合交通分析的机场柔性基层沥青道面轮辙控制研究[D]. 边际.同济大学 2008
[4]水泥混凝土路面疲劳特性研究[D]. 高维成.长安大学 2000
本文编号：3312927
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ICAO颁布的PCN计算方法图示
机型，而是将机场运营的所有机型分别作为评价机型进行大的PCN值作为道面的PCN1.2.2.3基于CDF转换的评价机型法FAA基于线性累积损伤原理鉴此方法进行道面PCN值计算。该方法实际上是对我国基于轮改进，其中，主要的改进之处在于两点（1）该方法考虑滑行道构型和飞机燃油情况引入交通周期率（在道面上运行时并不严格地按照直线行驶，存在一定的侧向偏移，上服从“正态分布”，采用通行覆盖率（（2）基于累积损伤因子（内预期覆盖次数与允许覆盖次数之比，行交通量换算保证了转换前后对道面产生的疲劳损伤等效，比轮通过CDF方法，各机型转换为评价机型的当量覆盖次数采用的公式为：式中：CRTEIC—列表中第CNVCDF—列表中第无论是我国规范中使用的基于轮价机型法，都需要选定评价期、评价机型，采用一定的规则进行当量交通量的转换，依据疲劳方程确定评价期末的允许弯拉强度，从而确定评价机型的最大允许重量价机型最大允许重量G所对应的图中国民航大学硕士学位论文5PCN值的计算，值[12]。[13]基于线性累积损伤原理开发了COMFAA3.0软件[13]，目前世界许多国家逐渐借值计算。该方法实际上是对我国基于轮载转换的评价机型法的：P/TC在道面上运行时并不严格地按照直线行驶，存在一定的侧向偏移，按照，采用通行覆盖率（P/C）来计算飞机荷载重复作用次数CDF）进行不同机型之间交通量的换算，CDF表征的是对道面的损伤程度，基于行交通量换算保证了转换前后对道面产生的疲劳损伤等效，比轮载换算方法更加科学；CRTEICRTFCNVICCCDF列表中第Ⅰ架飞机的当量覆盖次数；列表中第Ⅰ架飞机的CDF，包括评价机型。无论是我国规范中使用的基于轮载转换的评价机型法还是FAA基于ACN值作为道面PCN值。计算流程1-3评?
中国民航大学硕士学位论文7图1-4当量单轮荷载法PCN值影响曲线图1-5基于轮载转换的评价机型法PCN值影响曲线图1-6基于CDF转换的评价机型法PCN值曲线根据三组曲线可以看出，由当量单轮荷载法计算的PCN值，板厚越厚、地基反应模量越高，PCN值越高；而随着混凝土弹性模量提高，PCN值微弱减小；当各影响因素分别以0、5%、10%、15%、20%的速率增加时，板厚、混凝土弯拉强度、基顶反应模量变化造成的PCN值增幅依次为48.7%、26.8%、4.5%；混凝土弹性模量变化引起的PCN值减小幅度为1.6%。板厚为主要影响因素，其敏感程度最高，地基反应模量和混凝土弹性模量的影响相对较校基于轮载转换和基于CDF转换的评价机型法影响因素除了道面结构参数外，还需考虑起飞架次和评价期。两种评价机型法均表现为：板厚越大、混凝土弯拉强度越高、地基反应模量越高，其PCN值越大；相反，飞机起飞架次越高、评价期越长，PCN值越小；以基于轮载转换的评价机型法为例，说明各影响因素的敏感程度：当各影响因素分别以0、5%、10%、15%、20%的速率增加时，板厚、混凝土弯拉强度以及基顶反应模量变化造成的PCN值增幅依次为47%、27.3%、5.4%；评价期以及起飞架次的变化造成的PCN值减小幅度为5.4%、0.74%。板厚是最主要的影响因素，PCN值对板厚的敏感程度最高，其次是混凝土弯拉强度，
【参考文献】：
期刊论文
[1]预应力道面混凝土的弯曲疲劳试验[J]. 苏立海,吕燕,冀勋高,杨勇,贡文献. 混凝土. 2019(04)
[2]飞机临界荷位的道面板内最大弯矩和板边弯矩分析[J]. 程国勇,王肖江,冯长峰. 公路交通科技. 2019(02)
[3]圆形荷载作用下边界效应对道面板弯矩的影响[J]. 戚春香,李瑶. 中国民航大学学报. 2019(01)
[4]多级载荷累积损伤下结构的动态可靠性分析[J]. 孙剑萍,汤兆平,罗意平. 中国机械工程. 2018(07)
[5]动态疲劳荷载作用下路面混凝土力学性能研究[J]. 郭寅川,申爱琴,田丰,周胜波. 中国公路学报. 2017(07)
[6]考虑飞机运行特性的柔性道面累积损伤计算[J]. 马鲁宽,赵鸿铎,杜增明,陈峙昂. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2017(09)
[7]大型飞机作用下水泥混凝土道面板尺寸研究[J]. 邹晓翎,步永洁,阮鹿鸣. 公路交通科技. 2016(07)
[8]基于强度包络理论的混凝土疲劳剩余强度计算模型[J]. 刘芳平,周建庭. 公路交通科技. 2016(06)
[9]基于位移等效的复合道面PCN计算方法[J]. 张献民,陈新春,董倩,章嘉璐. 南京航空航天大学学报. 2015(04)
[10]基于累计损伤的刚性道面结构性能评价方法[J]. 陈文来. 城市道桥与防洪. 2014(08)
博士论文
[1]复杂条件下机场跑道沥青加铺层结构设计理论与方法[D]. 林小平.同济大学 2007
[2]混凝土疲劳剩余强度试验及理论研究[D]. 孟宪宏.大连理工大学 2006
[3]混凝土单轴、双轴动态强度和变形试验研究[D]. 吕培印.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]寒区机场水泥混凝土道面剩余寿命评估预测研究[D]. 杨光.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于弯沉的道面结构分析系统研究[D]. 雷亚伟.中国民航大学 2015
[3]基于混合交通分析的机场柔性基层沥青道面轮辙控制研究[D]. 边际.同济大学 2008
[4]水泥混凝土路面疲劳特性研究[D]. 高维成.长安大学 2000
本文编号：3312927
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