机场道面加铺沥青面层提质改造关键技术研究.pdf

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1、论文THESIS机场道面加铺沥青面层提质改造关键技术研究文／南华大学土木工程学院刍13：lt雁李明谭韬加铺沥青面层是当前国内公路交通运输工程中水泥路面提质改造的主要方式之一。设置应力吸收层降低其应力幅，有效控制加铺沥青面层反射裂缝的形成和提高道面的疲劳寿命，是这一时期刚性道面提质改造的关键。本文依托于国内某机场道面提质改造项目，基于面层抗裂性能与疲劳寿命指标分别展开对橡胶沥青混凝土、高黏性沥青混凝土以及合成土工材料作为应力吸收层的性能对比，并结合板块构造缝类型、荷载因素对道面强度的影响，对道面结构新形式进行合理优化。工程背

2、景国内某机场场址位于公路自然区划Ⅳ区，已投入运营13年，由于混凝土板块破损修补区域过多，继续投入使用将会影响航空器起降安全，故在不中断机场正常运转的条件下，对机场跑道分功能区分期进行提质改造。原有老旧道面结构形式为水泥混凝土刚性道面，其结构层由上而下依次为：26cm厚水泥混凝土板块、20cm厚水泥稳定碎石、20cm厚石灰粉煤灰稳定土、夯实土基。道面提质改造方案为：对存在裂缝、错台等病害的旧水泥板块与道面基层经凿除、补强、复位等处理后，加铺16cm厚沥青玛蹄脂碎石混合料，并于刚性道面与沥青面层间设置2cm厚应力吸收层。道面结

3、构层示意图如图1所示。．]：图1道面结构层改造方案道面应力吸收层比选为了有效控制板块的弯折应力幅与沥青面层反射裂缝的开展，延长面层的使用寿命，通过有限单元法对当前公路交运工程中使用较为普遍的橡胶沥青混凝土、高黏性沥青混凝土以及合成土工材料三种应力吸收层设置方案进行比较，选取反复机载作用下混凝土板块应力幅小、沥青道面疲劳寿命高的材料作为应力吸收层。计算依据提质改造后，预测运营期内飞机年平均运转次数为14．5万架次，其中最大起降重量的机型为B777—200型，占起降架次总数的10％；A300-600、B747—400，分别占起

4、降架次总数的20％；A320-200、B737—300分别占起降架次总数的20％、30％。选取B777-200作为道面结构设计飞机载荷，其余机型均根据《民用机场飞行区技术标准》(MH5001-2003)中所给出的各种机型飞机的ACN换算为等效次数。经换算后的设计机型年当量运行次数为5．3万架次。加铺沥青玛蹄脂碎石混合料面层沥青胶结料为温区机场道面石油沥青AB一90，集料的粒径外观与尺寸规格符合《民用机场沥青混凝土道面设计规范》(MH5010)中相关条文要求。此外，沥青混合料中添加0．3％的木质素纤维。道面各结构层计算参数取

5、值如表l所示。试验参数与计算模型建立根据原刚性道面养护工作记录与道面病害检测报告，原有道面在纵向施工缝处破损较为严重，如未设传力钢筋的企口缝修补次数居全区道面修补次数首位。因此，计算对象选取不设传立杆的最不利刚性板块连接缝区域，并进一步探究企口缝与胀缝两种不同接缝处应力吸收层的’II：台g变化，接缝构造图如图2所示。为有效对比三种应力吸收层的工作性能指标，试验中设置一组无参数对照组(见表2)，为18cm沥青面层试验组。其余试件的参数设置如表1所示。为尽可能地102ChinaHighw。y应力吸收层结构层沥青玛蹄脂混合料水泥

6、混凝土水泥稳定碎石二灰土土基橡胶沥青混凝土高黏性沥青混凝土合成土工材料厚度1622620(cm)弹性模量16001200140020003000070001000100(MPa)表1材料计算参数取值序号试件编号应力吸收层材料类型沥青玛蹄脂面层厚度(cm)接缝类型1DBCZ．(对比参照试件)18企口缝无拉杆2ⅪQK橡胶沥青混凝土16企口缝无拉杆3NXQK高黏性沥青混凝土16企口缝无拉杆4TGQK合成土工材料16企口缝无拉杆5X1ZF橡胶沥青混凝土16胀缝无拉杆6NXZF高黏性沥青混凝土16胀缝无,jA4r7TGZF合成土工材

7、料16胀缝无144-ra)伦口缝无拉m干型(b)胀缝无拉秆型图2道面接缝构造示意图表2试件{贰验参数设置表减小模型选取的边界对计算结果造成的影响，计算范围选取缝两侧板块全长，于半宽处设置镜面对称约束以缩减计算工作量。两种缝对应的计算模型如图3所示。刨3J皂衄接缝区域lT舁模型I)土：目上i11]、依圳J,Ji#J商曲J云、眦／j峨蚁层、水泥湿凝土舨．水泥稳定碎石、=灰土、夯实士基)计算结果与分析六组试件的弯拉破坏应变值计算结果如图4所示。将计算结果与无应力吸收层参照试件计算结果进行对比，可见：胀缝的存在会减低应力吸收层的工

8、作性能，橡胶沥青混凝土应力吸收层由于弯折模量较低，抗弯拉破坏能力被削弱至2418¨8，降幅达18．5％，低于参照试件弯拉破坏应变2572IXe，降幅在三种应力吸收层中最为明显。根据弯拉破坏应变的分析结果可知，选取土工合成材料作为应力吸收层的效呆最佳，局部应力集中现象明显改善，大大提高了试件的弯拉破坏应变