本文關(guān)鍵詞：飛機單輪荷載作用下山區(qū)機場跑道動力響應(yīng)研究

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【摘要】：建設(shè)山區(qū)支線機場對于西部大開發(fā)、促進當?shù)芈糜蔚犬a(chǎn)業(yè)的發(fā)展、優(yōu)化航空布局、實現(xiàn)地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展等具有重大戰(zhàn)略意義,同時也是國防安全、維護邊疆地區(qū)安全穩(wěn)定以及搶險救災(zāi)的重大需求。挖填交替的非均勻道基是山區(qū)機場跑道不同于普通機場的重要特征之一。高速移動的飛機荷載,在跑道道面和道基中產(chǎn)生不均勻動應(yīng)力,是導(dǎo)致機場跑道道面產(chǎn)生工后不均勻沉降,影響跑道適航性的重要原因。開展飛機移動荷載作用下跑道動力響應(yīng)分析具有重要意義。針對山區(qū)機場跑道道基沿飛機運行方向挖填交替的特點,本文基于沿跑道橫向Fourier變換,提出了適用于飛機移動荷載作用下山區(qū)機場跑道動力響應(yīng)分析的半解析有限單元法,導(dǎo)出了相應(yīng)的有限元列式,編制了有限元分析程序。在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)分析了飛機單輪荷載作用下飛機移速、道面結(jié)構(gòu)形式、道基結(jié)構(gòu)形式對于道面結(jié)構(gòu)、道基土體中動應(yīng)力的影響規(guī)律,得到以下主要結(jié)論：(1)飛機移動速度、道面和道基結(jié)構(gòu)形式對道面道基中的動應(yīng)力影響明顯。單輪移動荷載作用下道面結(jié)構(gòu)總體呈板彎曲變形狀態(tài),道基中的動應(yīng)力以豎向受壓為主,剛性道面結(jié)構(gòu)下附加動應(yīng)力在土基中的影響深度約為5m。(2)道面結(jié)構(gòu)動應(yīng)力各分量總體上隨荷載移速的增加而增大,但由于道面結(jié)構(gòu)剛度大,彈性波速高,除飛機運行方向承受的縱向動應(yīng)力外,其他動應(yīng)力幅值改變不明顯。a) 飛機輪印前方道面層存在縱向拉應(yīng)力區(qū),其幅值在荷載移速為80m/s時可達到輪印壓應(yīng)力的20%,在道面結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)予以關(guān)注。b)道面層縱向和橫向壓應(yīng)力幅值相當,受飛機移動速度的影響較小。從深度分析看,剛性道面面層由于剛度大起主要抗彎作用,縱向和橫向均呈現(xiàn)上層受壓下層受拉狀態(tài)�；鶎悠疠o助抗拉作用,其拉應(yīng)力幅值相對較小；柔性道面則主要通過面層和基層聯(lián)合抗彎,面層以受壓為主,基層受拉為主,墊層輔助受拉。c) 道面層對輪印豎向壓力的傳遞具有很強的擴散作用,填方道基柔性道面結(jié)構(gòu)底層的壓應(yīng)力為輪印正壓力的3.1%,剛性道面底層的壓應(yīng)力僅為輪印正壓力的1.2%。d)填挖或者挖填交界非均勻道基導(dǎo)致道面結(jié)構(gòu)動應(yīng)力集中,在1：2的階梯界面結(jié)構(gòu)條件下其影響范圍約為20m。其中對稱面內(nèi)道面層剪應(yīng)力幅值增加15%以上,輪載作用點前方道面層中縱向拉應(yīng)力幅值最高可達填土道基形式的350%。(3)不同于低速移動荷載作用下道基土體的心形動應(yīng)力路徑,飛機單輪移動荷載作用下填土道基中動應(yīng)力路徑呈帶畸角蛋形。填土體中動應(yīng)力幅值隨移速增加而增大,動應(yīng)力路徑蛋形的長軸逆時針旋轉(zhuǎn)。受道面結(jié)構(gòu)剛度大和土體自身的阻尼作用影響,道基表層土體豎向動應(yīng)力沒有明顯的馬赫效應(yīng)。a)隨著土體埋深增加,豎向動應(yīng)力幅值快速減小,蛋形應(yīng)力路徑的長短軸比變大。b)挖填或填挖交界面附近填土的動應(yīng)力路徑有明顯改變,蛋形應(yīng)力路徑的長短軸比增加,呈紡錘形。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V351.11

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