机场道面的地基反应模量及承载力分析

基于Winkler弹性地基板理论,提出机场道面在静力荷载作用下的挠度计算和运动荷载作用下的响应分析,并将各自计算的理论挠度曲线与实测的挠度曲线应用最小二乘准则进行曲线拟合,从而识别出机场道面的地基反应模量K,继而进一步分析机场道面的承载力。通过某一机场的实测数据进行计算,表明本文所得结果具有较好的精度。     

机场装配式预应力混凝土道面冲击荷载研究与数值模拟

通过重型落锤式弯沉仪模拟飞机冲击荷载对道面的作用,测试了柔性过渡层预应力混凝土道面的板底应力和竖向位移。采用ABAQUS有限元软件建立了3D模型,以现场弯沉值和板底应力数据,校检了有限元模型拟合程度。并分析了不同冲击荷载、不同柔性过渡层厚度、不同冲击位置3个因素对柔性过渡层预应力道面板抗冲击荷载性能的影响。现场试验与数值模拟结果表明：柔性过渡层可提高预应力道面的抵抗冲击性能,提升道面板使用寿命。     

飞机移动荷载作用下跑道地基响应范围变化规律

针对目前机场场道工程设计中未考虑飞机移动荷载特性、道面结构及地基土特性与土基影响深度之间关系的状况,基于国际平整度指数IRI的飞机移动荷载计算理论和层状弹性体系理论,构建了考虑道面结构—土基—飞机移动荷载的动力分析模型。系统分析了不同道面结构和不同机型在土基顶面产生的最大附加动应力分布规律,获得了飞机移动过程中最大附加动应力横向影响范围及随深度的变化规律。研究结果为机场场道工程设计及优化提供了理论依据和参考。     

移动荷载下机场刚性道面惰性点影响因素分析

在原有惰性点理论静力分析的基础上,结合Kirchhoff薄板运动微分方程,就Winkler地基上的刚性水泥混凝土道面板在移动荷载作用下,文章对惰性点存在性进行了研究,同时分析了刚性水泥混凝土道面板惰性点在移动荷载作用下受车辆速度、面板厚度、泊松比、密度和地基阻尼等因素的影响规律。研究结果表明:在移动荷载作用下,刚性水泥混凝土道面结构存在惰性点,并且此惰性点受车辆速度、板厚影响较大,而板的泊松比、密度和地基阻尼对惰性点影响较小,可以忽略不计。移动荷载下惰性点的存在性分析结果,为下一步惰性弯沉法在移动荷载下道面结构参数反演回归分析提供了基础。     

预制块道面在飞机荷载作用下的结构响应研究

基于地基-预制块道面结构-飞机轮载的相互作用.以苏-30飞机为例,并借助大型通用有限元ANSYS软件建立了单块水泥混凝土预制块道面的三维有限元分析模型.应用此模型,计算了单轮荷载在不同作用位置情况下预制块道面的应力和变形,揭示了道面结构的力学响应.即在单轮荷载作用下,预制块道面结构的最大应力位于轮载作用位置的板底部...     

飞机主起落架移动荷载作用下道基动力响应分析

飞机起降过程中主起落架移动荷载引起的跑道道基土体循环动应力是导致跑道沉降和差异沉降的主要原因。采用移动荷载作用下跑道动力响应半解析有限单元法,基于叠加原理分析了B747-400和A380-800客机主起落架轮组移动荷载作用下道基土体动应力响应规律。分析结果表明:在B747-400和A380-800客机主起落架移动荷载作用下,道基浅层土体竖向正应力沿横向呈倒锅底型分布,荷载影响深度可达13 m;主起落架机轮分布对浅层道基土体竖向正应力影响较大,对深层土体影响不大;飞机移动速度对浅层道基土体竖向正应力分布影响较小,但对深层土体影响较明显,当飞机滑行速度达到60~80 m/s时,荷载影响深度达静力分析时的1.5~1.7倍;采用柔性道面板时,浅层土体竖向正应力较刚性道面结构时增加约50%,荷载影响深度增加约10%。     

荷载横向扩散式组砌道面力学理论模型分析

为了改善现有联锁块道面的荷载横向扩散能力并提高道面的承载能力,设计开发了具有较大尺寸的荷载横向扩散式组砌道面,并分析了组砌道面受荷时边界条件变化过程,提出了道面两阶段边界条件计算理论,并依据这两阶段边界条件建立了组砌道面的挠曲微分方程表达式。     

大型军用飞机多轮荷载作用下水泥混凝土道面的结构响应

以伊尔-76为例,考虑大型军用运输机复杂起落架构型和多轮荷载的作用特点,基于“地基-道面结构-飞机轮载”的相互作用,并采用弹簧单元模拟道面板的接缝传荷,借助ABAQUS软件建立了足尺9块水泥混凝土道面板的三维有限元分析模型。应用该模型,计算了多轮荷载不同组合作用下水泥混凝土道面的应力和变形,揭示了道面结构的力学响应,即在多轮荷载作用下,道面结构的最大应力位于轮载作用位置的板底部;与8轮荷载组合相比,16轮荷载组合作用下道面结构的应力和变形较小;而且,道面板弹性模量、基层回弹模量和地基反应模量对板底弯拉应力影响显著。     

转弯移动荷载下机场复合道面轮辙研究

复合道面转弯区因同时受竖向力和水平侧向推力作用,再加上速度慢、作用时间长和高温天气条件,容易产生轮辙破坏,威胁航空器安全运行。因此,通过分析转弯移动荷载作用次数,基于复合道面三维有限元模型采用变形等效原则将转弯移动荷载等效为循环荷载波形式,并结合昆明地区环境温度条件建立转弯区轮辙分析有限元模型,分析温度、转弯速度、加铺层厚度及胎压对轮辙变形的影响规律发现：温度对轮辙发展影响巨大,20℃~30℃时轮辙变形很小,最大为3.05mm;40℃时轮辙量达14.5mm,50℃时轮辙量达22.74mm;随着转弯速度的增加,轮辙深度逐渐减小,超速较低速时减小23%,而综合轮辙深度指标（CRD）逐渐增大,超速时为低速时的8倍,表明水平侧推力对轮辙变形影响增强;轮辙深度随加铺层厚度先增大后减小,而CRD值随加铺层厚度增加小幅降低,加铺层厚度由10cm增加至20cm时,CRD值仅降低0.03;轮辙深度随胎压呈线性变化。进一步考虑温度、速度、加铺层厚度和胎压修正系数建立复合道面转弯区轮辙发展预估公式。     

冲击荷载下半柔性道面材料的本构关系研究

对半柔性道面特性分析后发现,半柔性道面材料能够适用于混凝土非线性弹性本构模型。在非线弹性本构模型的基础上引入损伤因子对本构方程进行优化,最终确定了冲击荷载下半柔性道面材料的动态本构方程。对3种不同空隙率的半柔性道面材料的试验数据进行拟合,发现优化后的方程可以较好地描述半柔性道面材料在冲击荷载下的动态力学性能。     

公路飞机跑道柔性道面结构力学响应分析

利用有限元分析软件ANSYS,建立某加铺及新建高速公路飞机跑道柔性道面结构模型,模拟道面结构的实际受力状态,对公路飞机跑道道面结构力学响应进行三维数值模拟仿真分析,通过计算在不同机型飞机荷载作用下的底层拉应力和表面弯沉值,得出合理的公路飞机跑道道面承载力参数。结果表明,该加铺及新建高速公路飞机跑道道面底层弯拉应力和表面弯沉都不大,各层的底层弯拉应力均小于设计强度,道面承载能力能够满足建设要求,有效保证了工程的使用性与安全性。     

飞机荷载作用下非均匀道基动力响应分析

针对山区机场道基沿跑道方向挖填交替的特点,通过沿跑道横向Fourier变换,提出适用于飞机移动荷载作用下山区机场跑道动力响应分析的半解析有限单元法,导出相应的有限元列式,编制有限元分析程序,通过算例验证方法及程序的正确性。分析单轮荷载移动速度、机场道面结构形式以及挖填交替非均匀道基形式对道基土体动应力的影响。结果表明：道基土体动应力路径呈蛋形,各动应力分量的峰值小于单轮静压力的2%;随着荷载移动速度加快,土体动应力路径逆时针偏转,动应力峰值和影响深度明显增加;与刚性道面结构相比,柔性道面结构下土体动应力沿跑道纵向和横向衰减快,但动应力峰值和影响深度更大;挖填交替界面附近土体动应力集中,集中系数达约1.4。     

水平荷载下群桩前后土抗力分布的数值分析

群桩基础是土木工程中主要的基础形式之一，利用由竖直桩组成的群桩基础来承受水平荷载已经十分广泛，桩前桩后土抗力分布特性是水平荷载下群桩受力变形特性的一个重要组成部分，过去的研究主要是通过实验方法和理论分析来进行的，本文用空间20节点有限元进行近域土和桩的分析，对远域土采用空间12点节无限单元，在桩土接融面引入空间16节点接触面单元，从而用有限元－接触面单元－无限元的耦和方法将群桩和土体作为一个整体进行弹塑性分析，分析中用修正剑桥模型进行近域土体的模拟，对桩土接触面及远域上体进行非线性分析，分析结果表明，本文的分析能较好的揭示水平荷载下群桩桩前、桩后土抗力的分布特征。     

刚性桩复合地基竖向荷载作用下数值分析

在刚性桩复合地基大面积群桩与单桩有限元对比的基础上，对高速公路进行群桩复合地基非线性有限元分析，分析了复合地基桩长、置换率、桩土刚度比对地基变形的影响，并从减少差异沉降出发，提出合理的布桩方式，减少高速公路的差异沉降。     

机场跑道复合道面反射裂缝成因的分析与防治措施

通过在原水泥道面上加铺沥青混凝土面层,以改善跑道的使用性能,延长道面使用寿命,是大部分机场跑道工程的通行做法。但往往在沥青混凝土加铺后的3—5年内又会产生反射裂缝,导致跑道道面损坏。为此,在分析反射裂缝成因的基础上,对反射裂缝的防治措施和维修方法进行研究并付诸实践,取得了成功。     

横向荷载下桩土交界面的分析与数值模拟

利用大型岩土软件FLAC做了桩土接触面的数值模拟，探讨了接触面的设置对桩水平承载力计算结果的影响，指出在模拟桩承受横向荷载时，使用接触面模型更为合理。     

列车动荷载下桩-土动力作用研究

结合某紧邻铁路的滑坡抗滑桩治理项目,进行现场列车振动荷载实测,利用有限元技术对列车动荷载作用下的抗滑桩-土进行动力响应分析,得出边坡各个考察点的位移、速度、加速度随输入动荷载的变化规律,据此来研究列车动荷载作用下单桩-土的动力作用。研究结果对列车动荷载作用下抗滑桩治理滑坡工程的长期安全性和耐久性分析评价提供重要参考。     

水平荷载作用下复合地基中桩的变形性状

采用有限元数值方法 ,对复合地基中的单桩在水平荷载作用下的性状进行了三维分析 ,得出了复合地基中桩体轴线的水平位移分布规律和最有可能产生断桩的位置。     

岩体单孔及群孔齐发爆破爆炸荷载数值分析

采用广东岭澳核电站现场岩体的力学特性和基岩爆破参数,利用高能炸药的状态方程模拟岩石乳化炸药的爆炸过程,并假定岩石在爆炸产生的高应变率和高压环境下符合率相关的弹塑性本构关系,由此利用显式动力分析方法模拟单孔柱状装药和群孔齐发爆破柱状装药情况下的岩体爆炸应力波的传播过程,分析岩体爆炸粉碎区边界峰值应力的变化情况和衰减特征,并与相关理论公式进行比较,得到单孔和群孔齐发爆破情况下岩体爆炸荷载随装药量的变化规律。研究结果表明,爆源近区岩体爆炸冲击波压力急剧衰减;岩体爆炸峰值应力随装药量增加而增加;拉应力随药量的增长幅度远比压应力小;单孔药量的变化对岩体爆炸荷载的影响大于最大段药量的影响。工程实践中采用多爆孔小药量的爆破方式能有效减小岩体动态响应。     

竖向荷载作用下散体地基应力解析方法

竖向荷载作用下地基应力分析方法是基础工程设计与计算的重要依据,现有方法不能反映实际地基土的散体介质特性。为此,依据现有散体介质应力传递研究成果,首先假定竖向集中荷载作用下散体地基应力呈半无限曲线圆锥体形状向下传递,将竖向集中荷载作用下散体地基应力分析问题转化为锥顶作用竖向集中荷载的曲线圆锥应力分析问题,从探讨直线圆锥应力分析方法入手,获得了半无限曲线圆锥应力的求解方法,进而提出了竖向集中荷载作用下散体地基应力的解析方法;然后,将圆形竖向均布荷载作用下散体地基应力分析问题视为竖向集中荷载作用下散体地基应力的积分求解问题,建立了圆形竖向均布荷载作用下散体地基应力分析方法,该方法较充分地反映了地基土的散体介质特点,较现有Boussinesq解具有明显的优越性;最后,采用该方法、Boussinesq解以及颗粒流数值分析方法对圆形竖向均布荷载作用下散体地基应力分布进行了对比分析,表明了本文方法的合理性与可行性。