基于累计损伤的刚性道面结构性能评价方法

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1、2014年8月第8期城市道桥与防洪道路交通1基于累计损伤的刚性道面结构性能评价方法陈文来(中国民航科学研究院，北京市100028)摘要：针对民用机场道面结构性能评价技术进行研究，探讨了道面结构累计损伤分析原理。按轮迹服从正态分布采用通行覆盖率计算覆盖作用次数，用累积疲劳损伤替代了“设计飞机”在交通量换算中的作用，直接计算各型飞机对道面结构总的累积疲劳损伤用于结构性能评价，提出基于累计损坏原理的道面结构性能评价技术流程。实例分析表明：该方法计算结果更合理，适应大型飞机复杂起落架荷载作用下的水泥混凝土道面结构评价。关键词：机场；道面；累计损伤；评价

2、；通行覆盖率中图分类号：U412．22文献标识码：A文章编号：1009—7716(2014)08—0001—050前言1现行道面结构性能评价方法道面是机场飞行区最重要的基础设施，是飞现行民用机场道面评价规范中从道面等级号机起降、停放的平台。为了保证道面上运行飞机的(PCN)、道面结构适应性厚度以及结构剩余寿命3安全，道面结构承载力都必须达到一定的技术标个方面评价道面结构承载能力对当前航空交通量准。但是，机场道面在使用过程中，在荷载和自然的适应情况，具体评价方法和计算过程如下。因素的交互影响下，会导致结构服务性能下降，进1．1机型运行次数换算而出

3、现裂缝、断板等病害，严重时可能影响飞行安由于机场起降机型较多，在结构设计与评价全。为此，需要定期对机场道面结构性能进行评价中需要将各型飞机的交通量按照疲劳等效原则换分析。国内现行机场道面评价规廿【1中道面结构性算成某一种飞机的交通量。将航空交通量中各种能评价原理与道面结构厚度设计方法一致，首先飞机运行次数换算为评价机型的运行次数，采用采用“设计机型”法将航空交通量中其他飞机的交式(1)进行计算通量转换为评价飞机的交通量再进行结构计算和评价。该方法主要存在两个方面的问题：一方面由Ⅳs：∑(叭)、／(1)于选择的评价飞机不同导致评价结果出现差异；式

4、中：帆一当量设计飞机年运行次数；另一方面，由于飞机复杂起落架轴载换算的误差——主起落架构型换算系数；影响评价结果，特别是以B777为代表的新一代大——拟换算飞机的年运行次数，由调查和型飞机投入运营后，其复杂起落架构型给道面结预测确定，每年年运行次数不同时，取构评价带来复杂问题。1995年美国发布了设计使用年限内的平均值；LEDFAA软件[，取消了“设计飞机”方法，采用基——拟换算飞机主起落架上的轮载，kN；于Miner定律的累计损伤模型进行道面结构设计；——设计飞机主起落架上的轮载(kN)，换2010年我国民用机场水泥混凝土道面设计规范中【。】

5、算时，<0．75的飞机不计人。也借鉴了这一概念和思想。为保证道面结构评价与设计理论体系的一致性，需要构建基于累计损1．2累计作用次数计算伤原理的刚性道面结构性能评价方法，以适应道通过交通量换算得到机场评价飞机总运行次面建设和管理技术的发展。数，再考虑轮迹横向分布特点，采用式(2)计算飞本文拟采用道面结构累计损伤原理，建立机场机轮载在评价期限内对道面的累计作用次数。刚性道面结构承载能力评价模型和方法，通过实例=Nst(2)分析，介绍评价该方法的应用过程及应用方法，为式中：——设计使用年限内，设计飞机累计作用我国机场道面评价技术规范的修订提供参考。

6、次数；n。。一机轮数；收稿日期：2014—04—09作者简介：陈文来(1984一)，男，浙江温岭人，工程师，从事机广一设计飞机主起落架一个轮印的宽度，场规划工作。2道路交通城市道桥与防洪2014年8月第8期广一当量设计飞机年运行次数；2累计损伤原理卜通行宽度(m)，通常取2．3m；t——设计使用年限。根据Miner定律，不同飞机荷载对道面产生的1．3结构承载力计算与评价疲劳损伤可以线性叠加。按照该定律针对各种飞机不刚性道面结构承载力计算以板边底面临界荷同的设计参数，分别计算得到其对道面的疲劳损伤程载拉应力为控制指标。当确定了航空交通量和既有度，

7、然后把不同飞机的疲劳损伤程度进行线性累道面结构参数后，通过计算评价期内道面PCN、适加，得到一个累积损伤因子CDF(Cumulativedamage应性厚度以及剩余寿命进行结构承载能力评价。factor)，根据CDF是否接近1来判定道面是否达到道面PCN评价：调整评价机型重量，当道面板疲劳损坏状态。这一概念就称为累积损伤原理[41。计算应力与允许疲劳应力接近时，该重量对应的2．1累计损伤因子飞机ACN值即为道面PCN值；当机场运行飞机累计损伤因子CDF是道面在各种机型作用下ACN大于PCN时需减载或限制运行。已经使用疲劳寿命的表征，可通过各种机

8、型的结构适应性厚度：按设计方法计算满足评价CDE线性叠加得到。期内航空交通量要求的道面板厚度，与当前道面kk板厚度进行对比，分析既有道面板结构厚度的适