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1、第4卷第6期空军工程大学学报(自然科学版)Vol.4No.62003年12月JOURNALOFAIRFORCEENGINEERINGUNIVERSITY(NATURALSCIENCEEDITION)Dec.2003X机场水泥混凝土道面板尺寸的确定方法12221翁兴中,谭麦秋,黄小明,孔大庆,杜俭(11空军工程大学工程学院,陕西西安710038;21空后机营部,北京100720)摘要:建立起了机场水泥混凝土道面板尺寸的确定方法。道面板的尺寸是由飞机荷载和温度(包括伸缩应力和翘曲应力)共同作用所决定的。研究成果已应用到某机场道面工程中,
2、经使用表明,理论研究结果正确。关键词:道面板尺寸;机场;水泥混凝土中图分类号:V351;U416.216文献标识码:A文章编号:1009-3516(2003)06-0011-03目前,国内外机场水泥混凝土道面板的尺寸确定一直采用经验方法,一般限制在4~6m之间。当板的尺寸增大时,认为板就会产生断裂。由于4~6m的板尺寸较小,形成板的接缝较多,造成错台机会增多。同时,板角、板边是道面板强度最薄弱部位,宜产生掉边掉角等损坏。因此,这种尺寸的道面板会对飞机的飞行安全性和舒适性有较大的影响,飞行人员一直要求减少板的接缝。减少道面板的接缝数量
3、的有效措施就是增大板的尺寸,突破目前道面板4~6m的限制,使道面板有一个合理的尺寸。对于水泥混凝土大板尺寸,国内外一直没有开展过系统研究。公路在设计水泥混凝土路面时,虽然也考虑了板尺寸对路面结构的影响,但它的板尺寸限制在4~6m之内,而且仅考虑了温度翘曲应力的影响。1决定道面板尺寸的因素[1]决定道面板尺寸的因素是飞机荷载与温度,温度产生的应力可分为伸缩应力和翘曲应力。1.1飞机荷载现行的设计规范在进行道面板结构设计时采用设计飞机进行道面结构设计。飞机荷载可用设计飞机荷[2]载表示。道面板的厚度主要是由设计飞机荷载和交通量决定。按照
4、现行设计规范,道面设计只考虑了设计飞机的作用,忽略了温度应力的影响。按照现行设计方法,不同厚度道面板的工作应力是一样的。可以认为按照现行设计规范,设计飞机荷载作用产生的应力与道面板的厚度无关。1.2伸缩应力道面板的伸缩应力主要是由板与基层之间的摩阻力和板与板之间相互箝制作用所产生的。由于相邻道面板的温度升降是一致的,会产生相同的伸缩,故其相互间的箝制所产生的应力是很小的。伸缩应力主要是由板与基层之间的摩阻力作用所产生。当道面板温度均匀下降时,板就会产生伸缩应力,此时的伸缩应力为最不利状态。考虑拉力和弯矩共同作用时,最大伸缩应力计算为
5、(其位置在板的中央或中部)。RSmax=2Lrf(1)3式中:r为水泥混凝土的容重(MN/m);L为板长度(m);f为摩阻系数;RSmax为最大伸缩应力(MPa)。摩阻系数f的大小与基层材料,板的位移量和伸缩位移反复作用等因素有关。表1为不同基层上最大[3]3摩阻系数的测定值。若取f=1.0,r=0.024MN/m,则不同板长的伸缩应力见表2。用式(1)计算出的最大伸缩应力不应大于板完全受约束时产生的伸缩应力。板完全约束时产生的伸缩[2]应力计算公式见式(2)、(3)。X收稿日期:2002-05-04作者简介:翁兴中(1962-),
6、男,浙江金华人,教授,主要从事机场工程研究.12空军工程大学学报(自然科学版)2003年板中:Rsh=EA$T/(1-L)(2)板边缘中点(x方向):Rsb=EA$T(3)式中:A为水泥混凝土线膨胀系数(e);$T为板的平均降温(e);E为水泥混凝土弹性模量(MPa)。-5若取E=25000MPa,A=1@10/e,在不同的$T时,最大伸缩应力见表3。表1摩阻系数测定值位移方向沥青砂砾基层沥青砂基层水泥加固基层砂基层往1.20~1.151.80~0.301.40~1.101.00~0.87回复0.75~0.700.90~0.840.
7、70~0.650.6表2伸缩应力计算值板长/m46810121520Rmax/MPa0.1920.2880.3840.4800.5760.7200.960从式(1)、(2)和(3)可知,伸缩应力仅与板长和温表3不同温差下伸缩应力值度均匀变化有关,而与厚度无关。表2与表3对比可$T/e510152025知,完全受约束时产生的伸缩应力要大于板与基层摩Rsh/MPa1.472.944.415.887.95阻产生的伸缩应力。伸缩应力应按式(1)计算。Rsb/MPa1.252.503.755.006.251.3翘曲应力[4]弹性半空间地基上道
8、面板的翘曲应力可按式(4)、(5)计算。EA$TDx+LDyEA$T板中部:Rqh=2(4)板边缘中部:Rqb=Dx(5)2(1-L)1+L2式中:Dx(或Dy)的计算公式为(计算Dy时,式中Cx用Cy代替,h为水泥混凝土道面板厚):
