《機場水泥混凝土道面損傷的空間效應及其表達》是依託同濟大學，由杜浩擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：機場水泥混凝土道面損傷的空間效應及其表達
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：杜浩
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
基於累積損傷原理的設計方法逐漸成為國際上水泥混凝土道面結構設計方法的主流。該方法核心是多機種荷載作用下道面累積損傷的計算。由於受飛機起落架構型、輪跡偏移以及接縫影響，水泥道面累積損傷在空間上具有顯著非均勻性，與道面上各機型荷載應力及作用次數峰值出現的位置、大小和數量有關。對此現行設計方法中僅在最不利荷載位置或最大通行位置上作粗略估算，使結果過於保守。改進的基礎是對輪跡分布的詳細測試、道面結構空間回響的分析及損傷效應的合理表達。本項目擬研發非接觸式輪跡分布測試儀，實現飛機輪跡空間分布的現場測試與分析；建立水泥道面結構回響有限元分析模型，對多工況結構回響進行模擬，進一步套用結構影響面法，揭示道面結構回響量隨荷載作用位置變化的規律；在此基礎上，計算混合交通條件下道面累積損傷量，構建水泥道面損傷曲面及其函式模型。預期成果對於改進機場水泥混凝土道面結構設計方法和評價技術，具有重要學術意義和套用價值。
結題摘要
基於累積損傷原理的設計方法逐漸成為國際上水泥混凝土道面結構設計方法的主流。水泥道面累積損傷在空間上具有顯著非均勻性，而現行設計方法中僅在最不利荷載位置或最大通行位置上作粗略估算，使結果過於保守。 本項目根據現行設計方法中存在的問題，自主研發了非接觸式雷射輪跡橫向分布測試系統一套，對上海虹橋國際機場西跑道進行了現場測試，歸納了其輪跡橫向偏移規律，建立了輪跡橫向偏移的分布模型；藉助大型有限元軟體ABAQUS，建立了考慮接縫傳荷行為的“水泥板－接縫－基礎” 的九塊板道面結構三維有限元模型，並使用接縫傳荷模型Crovetti和Zollinger模型、FAA物理微縮試驗以及DIA實測數據進行模型驗證；開發出基於Matlab 2014a版本的機場剛性道面九塊板三維inp模型自動生成軟體ARPNS和面向ABAQUS的自動提交工況軟體Autosubmit，實現了考慮接縫傳荷的機場剛性道面九塊板三維有限元模型的自動生成和自動提交求解器計算。 綜合考慮道面設計和分析的需要，最終選擇四種道面結構參數，生成並計算三種典型起落架構型下的112320種工況的道面結構回響；進一步套用結構影響面法，繪製出不同機型下典型機場道面結構的影響面圖形，分析並比較了B737-800、B767-200、B777-200三種機型下橫縫中點和縱縫中點的影響面特徵，揭示了道面結構回響量隨荷載作用位置變化的規律；利用多次降維的思路，將三次多項式插值算法套用於影響面分析中，實現了資料庫中未包含工況的多維插值計算。 從疲勞損傷的角度出髮結合Miner定律，在虹橋輪跡橫向分布測試成果的基礎上，研究了常態分配和極值分布及上述三種機型作用下，道面的損傷曲面的異同。利用python和flask程式語言，完成“基於Web端的機場剛性道面損傷曲面自動生成軟體”，為後續的道面損傷研究提供了極大的便利；以華東某4E機場的航空量數據為例，分別研究了常態分配和極值分布的混合交通條件下，道面板在設計壽命期內的累積損傷因子CDF，系統揭示了道面板損傷的空間分布規律。 研究成果對於改進機場水泥混凝土道面結構設計方法和評價技術，具有重要學術意義和套用價值。
