机场飞行区工程与设施运行保障研究

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1、中图分类号：TP311论文编号：102870716-B020学科分类号：082301博士学位论文机场飞行区工程与设施运行保障研究研究生姓名张润峰学科、专业道路与铁道工程研究方向机场工程与运行技术指导教师张献民教授南京航空航天大学研究生院民航学院二О一六年十月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofCivilAviationResearchonOperationSupportofEngineeringandFacilitiesofAirfieldAreaAT

2、hesisinHighwayandRailwayEngineeringbyZhangRunfengAdvisedbyProf.ZhangXianminSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyOctober,2016承诺书本人声明所呈交的博士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的

3、材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学博士学位论文摘要我国民航运输业务的迅猛发展，对机场运行安全及管理效率提出了更高的要求。作为民航运输的关键节点，机场能够安全高效地运行是保证航空运输服务的前提。飞行区涵盖了机场的空域及空侧地面保障设施，承载着飞机安全起降、滑行的重要使命。而机场净空管理及飞行区道面工程与设施管理的人工管理模式效率低、资料繁杂、管理维护难，已逐渐不能适应快速增长的航空发展需

4、求。因此，飞行区运行管理工作任务艰巨、责任重大。信息化技术的广泛应用及智慧机场战略的发展，为机场运行数字化管理提供了基础与契机，建立数字化管理系统也是国际上的发展趋势。鉴于此，为保障机场飞行区安全高效运行，研究开发一套综合性的机场飞行区运行保障数字化系统尤为迫切与必要。本文在分析了保障机场飞行区运行安全的诸多因素的基础上，首先重点研究了盾构施工过程对机场跑道及航站楼桩基的影响，得到了盾构施工过程中跑道的变形规律及桩基的水平附加荷载分布规律。进一步，结合地理信息系统空间信息显示与数据管理技术，研究了机场净空评价管理、道面评价管理及地下管线管理的数字化方案，开

5、发了综合化的机场飞行区运行数字化管理系统。本文的主要研究工作包括以下几部分：在场道及航站楼安全方面，采用三维有限元方法，研究了盾构隧道穿越机场时对机场设施的影响。研究了道面结构对道面沉降的影响规律，结果表明，盾构施工时，道面结构刚度越大，位移量越小；土层刚度减小会扩大道面结构的沉降值。在此基础上，得到了沥青混凝土道面和水泥混凝土道面横向沉降的计算模型。研究了盾构施工过程中临近桩基的附加荷载变化规律，得到了邻近桩基所受到附加荷载的大小及方向与盾构相对位置密切相关。通过实例分析，得到了在盾尾通过桩基所在平面时，是导致桩基产生较大挠曲变形及剪力的最不利工况。在地

6、下管线的安全性方面，研究了地下管线在地表不均匀沉降作用下的应力响应规律。研究了在沉降范围、最大沉降深度、土基模量、管道直径、管道壁厚和管道埋深等单因素作用下的影响规律，进而利用正交试验设计法得到了管道最大应力与上述各因素之间的数学模型，得到了在已知地表沉降范围及最大沉降深度的条件下智能判断管道安全状态的方法。在地下管线数字化管理方面，分析了飞行区地下管线的构成与特点，对飞行区所有地下管线进行了分类并根据其属性信息进行了三维数字化。研究了基于管线地理信息数据的三维可视化管理模型，实现了地下管线的三维数字化查询与管理。研究开发了模拟地表开挖、断面分析、基于流向

7、的爆管分析等功能。道面评价管理方面，研究了机场道面三维场景及道面属性信息数字化、属性信息数据库分析、道面各项性能指标和功能模块的算法，实现了机场道面信息的三维场景显示与属性信息查询；基于现场调查和测试数据的场道道面等级号（PavementClassificationNumber，PCN）、道I机场飞行区工程与设施运行保障研究面状况指数（PavementConditionIndex，PCI）计算；场道剩余使用寿命预测；给定条件下的专题图生成；基于机场建设过程中的施工数据建立了场区原始地貌和道面及基层构造的三维模型及相关属性信息数据库，为道面维修管理决策提供了

8、全方位、深层次的数据支持，并据此提出了基于空间构造的道面综合管理理