民用运输机场沥青混凝土道面设计方法分析

2021-12-07姜成龙

运输经理世界 2021年15期

文/姜成龙

1 前言

从宏观视角展开阐释分析，我国民用机场设施沥青混凝土道面设计领域的理论研究存在着明显的局限性。受此情况的影响制约，我国的设计人员在制定民用机场设施沥青混凝土道面设计领域的技术指导规范过程中，通常需要参考结合国外相关领域已经形成的设计方法以及公路路面结构组成部分的设计方法，且其实际具备的技术可信度，依然需要运用数量众多的具体工程项目加以验证和确认。从上述分析可知，要想切实改善提升我国民用机场设施沥青混凝土道面设计领域的综合技术水平，建构并形成具备现代化特点和充足应用价值的设计工作理论指导系统，就必须优先针对国外民用机场设施沥青混凝土道面设计领域目前已经形成的设计工作实施方法开展全面性、系统性以及综合性的研究分析工作。本文以国内的民用运输机场举例，分析沥青混凝土道面设计的方法。

2 民用机场设施沥青混凝土道面设计领域现存基本方法概述

2.1 经验性设计方法

在现代民用机场设施沥青混凝土道面设计领域，经验性设计方法最为典型的代表是CBR 设计法。在CBR设计法的具体运用过程中，通常倾向于将CBR 技术参数设定值视作路基结构组成部分土质材料，且是道面结构施工应用技术材料应当满足的技术参数控制标准，同时将土基结构组成部分所具备的抗剪度技术性能视作基本的设计指导标准，重点控制规避土基变形病害技术问题以及路面轮辙病害技术问题。

借由开展实验技术环节以及针对目前已经存在的机场道面结构设施开展研究分析工作环节，建构形成稳定且清晰的“CBR 技术参数项目-轮载运用数量技术参数项目-道面结构层厚度技术参数项目（借由粒料层组成部分总厚度技术参数项目具体加以显示）”的技术关系制约结构[1]。另外，利用多种飞机设备的起落结构型相关性技术描述曲线，并基于目前已经具备的年度性飞机设备累计使用数量信息以及土基结构组成部分的CBR 数量技术参数，具体确定现代民用机场设施道面结构组成部分的厚度技术参数项目以及建构层厚度技术参数项目，具体如图1所示。

图1 现代民用机场沥青混凝土道面结构组成部分的经验设计方法实施流程

2.2 力学-经验设计方法

在传统化力学-经验设计方法的具体实施思路中，一般倾向于将弹性层状结构技术原理视作基本性的技术原理应用参考模型，将弹性模量技术参数以及泊松比技术参数视作设计工作具体开展过程中需要关注的基本技术参数项目。同时将沥青施工应用技术材料底部空间位置形成的水平拉应变技术因素以及分布在土基结构组成部分顶层空间位置的竖直压应变技术因素，视作设计监控工作开展过程中需要关注和考量的标准化技术因素项目，并在此基础上，具体关注和把握土基结构组成部分的长久变形技术问题以及沥青混凝土结构组成部分的过劳开裂技术问题。两种具体类型的毁坏技术问题表现形式，具体如图2所示。

图2 现代民用机场沥青混凝土道面结构组成部分的力学-经验设计方法实施流程

全世界范围内现代民用机场沥青混凝土道面结构组成部分的设计方法研究分析工作，已经形成和展示出了全新的历史发展演化趋势，大部分国家借由开展基于有限元分析方法的技术研究工作环节以及室内外相结合的实验性技术研究工作环节，建构形成了更适宜现代民用机场沥青混凝土道面结构特点的现实受力技术情况研究分析模型[2]。有限元分析方法的基本理念，在于将具体涉及的现代民用机场沥青混凝土道面结构组成部分，划分成数量众多的微小单元，然后运用标准化的数量模拟分析工作方法，定量性地计算求解原有的运用弹性层状技术系统方法无法揭示的材料非线性技术因素以及几何非线性技术因素等具备复杂化表现特点的技术影响因素。

3 国内民用运输机场沥青混凝土道面设计因素分析

3.1 道面设计

民用运输机场沥青混凝土的设计方法主要是采用上述的两种方法确定机场道面所需要的相关参数，同时利用机场常用的设计软件计算出柔性道面结构所需的整体强度，以此明确机场道面设计中的平衡条件。

3.2 荷载分析

民用运输机场内使用功能不同的道面，道面承受的荷载也不尽相同，其中尤为突出的是单一与混合的交通方式，因此机场内飞机的运行方式也是设计中的重要因素之一。以单一飞机机型举例，我们可以通过分析所使用的机型参数来获得设计荷载的重要数据。

3.3 结构分析

国内民用运输机场沥青混凝土道面结构形式多样，在各类结构层上选用的材料也不同。国内民用运输机场的道面结构设计年限基本为20年，为了保证道面的长久使用，要在结构参数的选用上进行充分考虑。比如：在飞机运行方式为混合交通时，对于道槽区下土基的承载力为12%，基层可采用36～40cm 碾压混凝土或水泥稳定碎石，面层选用15～18cm 的沥青混凝土或复合沥青混凝土结构，用来支撑混合交通中最大机型的荷载。而单一机型运行方式下，则可以按照3%、8%、12%的土基承载力设计优化沥青混凝土道面的结构形式。

3.4 道面厚度确定

根据机场交通量、设计荷载、飞机运行方式、土基承载力以及道面结构等因素，通过计算机软件和相关技术标准绘制关系图，计算机场道面的最终道面厚度。

4 国内外现有设计工作技术实施方法的综合性评述

对于现代民用机场应用设施而言，道面结构组成部分之上的交通流量，客观上是经具备多样化型号表现特征的飞机设备综合构成的。而对于具备不同型号表现特点的飞机设备而言，其对应需要运用的起落架技术设施，在基本的几何结构表现特征方面，通常存在着显著差异；另外，客观上引致其在具体的技术应用过程中，针对民用机场道面设施结构组成部分所施加的力学作用效果也存在着显著差异。在具体化组织推进的民用机场设施沥青混凝土道面设施结构组成部分设计工作实践过程中，我们必须充分关注分析混合交通问题表现特征、不同表现类型起落架技术结构以及针对民用机场设施沥青混凝土道面设施结构所施加的技术影响作用。

运用设计性飞机模型工具，具体分析思考经由多样化型号的飞机设备所建构形成的交通综合表现形式，遵照结合不同类型的飞机设备起落架技术设施，在民用机场设施沥青混凝土道面结构上发生的疲劳技术现象，具体将相关机型的现实运行架次数据信息，转变处理成设计飞机的年作用数量信息。

从实质性层面展开阐释分析，民用机场设施沥青混凝土道面结构，是包含多个结构层的复杂化技术系统，且其每一个具体结构层中都具备着彼此存在差异的材料应用类型以及力学技术性质。另外，客观上导致起落架技术设施的荷载因素，通常会针对道面设施的每一个具体构造层产生具备不同表现特征的疲劳技术作用，仅使用一个转换系数，无法全面准确反映揭示道面结构自身所具备的基本技术特点。

源于累积毁坏技术原理需要运用的新方法，在于将Miner 技术规律视作原则基础，其根据不同水平的飞机设备载重程度针对道面设施结构组成部分所引致的疲劳毁坏技术效果实施了线性叠加过程，同时借由疲劳毁坏发生的程度累计，具体判断分析民用机场设施沥青混凝土道面结构设施是否发生疲劳毁坏技术情况。该设计工作技术操作方法不仅规避了不同飞机机型之间的换算过程，还能揭示材料技术参数伴随时间因素所展示的变化规律，其在与传统设计方法相对比条件下，具备充分的科学性和合理性。

5 民用运输机场沥青混凝土道面设计的管控措施

规范民用机场道面设计的方法和管控施工过程中的措施，有助于机场道面的长久使用。针对民用机场沥青道面的设计与施工协调配合，提出三点管理方法：严格依照国家及行业标准制定技术规则，监督土基施工的质量，控制土基承载力必须达到设计标准；由于民用运输机场沥青道面要求比较高，因此要严格把控原材料的质量，以消除材料对于道面质量的影响；落实设计管理中的风险预防措施，分析各类隐藏的影响因素，并制定相应的处理方案。