民用運輸機場瀝青混凝土道面設(shè)計方法分析

文/姜成龍

1 前言

從宏觀視角展開闡釋分析，我國民用機場設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)計領(lǐng)域的理論研究存在著明顯的局限性。受此情況的影響制約，我國的設(shè)計人員在制定民用機場設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)計領(lǐng)域的技術(shù)指導(dǎo)規(guī)范過程中，通常需要參考結(jié)合國外相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)形成的設(shè)計方法以及公路路面結(jié)構(gòu)組成部分的設(shè)計方法，且其實際具備的技術(shù)可信度，依然需要運用數(shù)量眾多的具體工程項目加以驗證和確認。從上述分析可知，要想切實改善提升我國民用機場設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)計領(lǐng)域的綜合技術(shù)水平，建構(gòu)并形成具備現(xiàn)代化特點和充足應(yīng)用價值的設(shè)計工作理論指導(dǎo)系統(tǒng)，就必須優(yōu)先針對國外民用機場設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)計領(lǐng)域目前已經(jīng)形成的設(shè)計工作實施方法開展全面性、系統(tǒng)性以及綜合性的研究分析工作。本文以國內(nèi)的民用運輸機場舉例，分析瀝青混凝土道面設(shè)計的方法。

2 民用機場設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)計領(lǐng)域現(xiàn)存基本方法概述

2.1 經(jīng)驗性設(shè)計方法

在現(xiàn)代民用機場設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)計領(lǐng)域，經(jīng)驗性設(shè)計方法最為典型的代表是CBR 設(shè)計法。在CBR設(shè)計法的具體運用過程中，通常傾向于將CBR 技術(shù)參數(shù)設(shè)定值視作路基結(jié)構(gòu)組成部分土質(zhì)材料，且是道面結(jié)構(gòu)施工應(yīng)用技術(shù)材料應(yīng)當滿足的技術(shù)參數(shù)控制標準，同時將土基結(jié)構(gòu)組成部分所具備的抗剪度技術(shù)性能視作基本的設(shè)計指導(dǎo)標準，重點控制規(guī)避土基變形病害技術(shù)問題以及路面輪轍病害技術(shù)問題。

借由開展實驗技術(shù)環(huán)節(jié)以及針對目前已經(jīng)存在的機場道面結(jié)構(gòu)設(shè)施開展研究分析工作環(huán)節(jié)，建構(gòu)形成穩(wěn)定且清晰的“CBR 技術(shù)參數(shù)項目-輪載運用數(shù)量技術(shù)參數(shù)項目-道面結(jié)構(gòu)層厚度技術(shù)參數(shù)項目（借由粒料層組成部分總厚度技術(shù)參數(shù)項目具體加以顯示）”的技術(shù)關(guān)系制約結(jié)構(gòu)[1]。另外，利用多種飛機設(shè)備的起落結(jié)構(gòu)型相關(guān)性技術(shù)描述曲線，并基于目前已經(jīng)具備的年度性飛機設(shè)備累計使用數(shù)量信息以及土基結(jié)構(gòu)組成部分的CBR 數(shù)量技術(shù)參數(shù)，具體確定現(xiàn)代民用機場設(shè)施道面結(jié)構(gòu)組成部分的厚度技術(shù)參數(shù)項目以及建構(gòu)層厚度技術(shù)參數(shù)項目，具體如圖1所示。

圖1 現(xiàn)代民用機場瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)組成部分的經(jīng)驗設(shè)計方法實施流程

2.2 力學(xué)-經(jīng)驗設(shè)計方法

在傳統(tǒng)化力學(xué)-經(jīng)驗設(shè)計方法的具體實施思路中，一般傾向于將彈性層狀結(jié)構(gòu)技術(shù)原理視作基本性的技術(shù)原理應(yīng)用參考模型，將彈性模量技術(shù)參數(shù)以及泊松比技術(shù)參數(shù)視作設(shè)計工作具體開展過程中需要關(guān)注的基本技術(shù)參數(shù)項目。同時將瀝青施工應(yīng)用技術(shù)材料底部空間位置形成的水平拉應(yīng)變技術(shù)因素以及分布在土基結(jié)構(gòu)組成部分頂層空間位置的豎直壓應(yīng)變技術(shù)因素，視作設(shè)計監(jiān)控工作開展過程中需要關(guān)注和考量的標準化技術(shù)因素項目，并在此基礎(chǔ)上，具體關(guān)注和把握土基結(jié)構(gòu)組成部分的長久變形技術(shù)問題以及瀝青混凝土結(jié)構(gòu)組成部分的過勞開裂技術(shù)問題。兩種具體類型的毀壞技術(shù)問題表現(xiàn)形式，具體如圖2所示。

圖2 現(xiàn)代民用機場瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)組成部分的力學(xué)-經(jīng)驗設(shè)計方法實施流程

全世界范圍內(nèi)現(xiàn)代民用機場瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)組成部分的設(shè)計方法研究分析工作，已經(jīng)形成和展示出了全新的歷史發(fā)展演化趨勢，大部分國家借由開展基于有限元分析方法的技術(shù)研究工作環(huán)節(jié)以及室內(nèi)外相結(jié)合的實驗性技術(shù)研究工作環(huán)節(jié)，建構(gòu)形成了更適宜現(xiàn)代民用機場瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)特點的現(xiàn)實受力技術(shù)情況研究分析模型[2]。有限元分析方法的基本理念，在于將具體涉及的現(xiàn)代民用機場瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)組成部分，劃分成數(shù)量眾多的微小單元，然后運用標準化的數(shù)量模擬分析工作方法，定量性地計算求解原有的運用彈性層狀技術(shù)系統(tǒng)方法無法揭示的材料非線性技術(shù)因素以及幾何非線性技術(shù)因素等具備復(fù)雜化表現(xiàn)特點的技術(shù)影響因素。

3 國內(nèi)民用運輸機場瀝青混凝土道面設(shè)計因素分析

3.1 道面設(shè)計

民用運輸機場瀝青混凝土的設(shè)計方法主要是采用上述的兩種方法確定機場道面所需要的相關(guān)參數(shù)，同時利用機場常用的設(shè)計軟件計算出柔性道面結(jié)構(gòu)所需的整體強度，以此明確機場道面設(shè)計中的平衡條件。

3.2 荷載分析

民用運輸機場內(nèi)使用功能不同的道面，道面承受的荷載也不盡相同，其中尤為突出的是單一與混合的交通方式，因此機場內(nèi)飛機的運行方式也是設(shè)計中的重要因素之一。以單一飛機機型舉例，我們可以通過分析所使用的機型參數(shù)來獲得設(shè)計荷載的重要數(shù)據(jù)。

3.3 結(jié)構(gòu)分析

國內(nèi)民用運輸機場瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)形式多樣，在各類結(jié)構(gòu)層上選用的材料也不同。國內(nèi)民用運輸機場的道面結(jié)構(gòu)設(shè)計年限基本為20年，為了保證道面的長久使用，要在結(jié)構(gòu)參數(shù)的選用上進行充分考慮。比如：在飛機運行方式為混合交通時，對于道槽區(qū)下土基的承載力為12%，基層可采用36～40cm 碾壓混凝土或水泥穩(wěn)定碎石，面層選用15～18cm 的瀝青混凝土或復(fù)合瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，用來支撐混合交通中最大機型的荷載。而單一機型運行方式下，則可以按照3%、8%、12%的土基承載力設(shè)計優(yōu)化瀝青混凝土道面的結(jié)構(gòu)形式。

3.4 道面厚度確定

根據(jù)機場交通量、設(shè)計荷載、飛機運行方式、土基承載力以及道面結(jié)構(gòu)等因素，通過計算機軟件和相關(guān)技術(shù)標準繪制關(guān)系圖，計算機場道面的最終道面厚度。

4 國內(nèi)外現(xiàn)有設(shè)計工作技術(shù)實施方法的綜合性評述

對于現(xiàn)代民用機場應(yīng)用設(shè)施而言，道面結(jié)構(gòu)組成部分之上的交通流量，客觀上是經(jīng)具備多樣化型號表現(xiàn)特征的飛機設(shè)備綜合構(gòu)成的。而對于具備不同型號表現(xiàn)特點的飛機設(shè)備而言，其對應(yīng)需要運用的起落架技術(shù)設(shè)施，在基本的幾何結(jié)構(gòu)表現(xiàn)特征方面，通常存在著顯著差異；另外，客觀上引致其在具體的技術(shù)應(yīng)用過程中，針對民用機場道面設(shè)施結(jié)構(gòu)組成部分所施加的力學(xué)作用效果也存在著顯著差異。在具體化組織推進的民用機場設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)施結(jié)構(gòu)組成部分設(shè)計工作實踐過程中，我們必須充分關(guān)注分析混合交通問題表現(xiàn)特征、不同表現(xiàn)類型起落架技術(shù)結(jié)構(gòu)以及針對民用機場設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)施結(jié)構(gòu)所施加的技術(shù)影響作用。

運用設(shè)計性飛機模型工具，具體分析思考經(jīng)由多樣化型號的飛機設(shè)備所建構(gòu)形成的交通綜合表現(xiàn)形式，遵照結(jié)合不同類型的飛機設(shè)備起落架技術(shù)設(shè)施，在民用機場設(shè)施瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)上發(fā)生的疲勞技術(shù)現(xiàn)象，具體將相關(guān)機型的現(xiàn)實運行架次數(shù)據(jù)信息，轉(zhuǎn)變處理成設(shè)計飛機的年作用數(shù)量信息。

從實質(zhì)性層面展開闡釋分析，民用機場設(shè)施瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)，是包含多個結(jié)構(gòu)層的復(fù)雜化技術(shù)系統(tǒng)，且其每一個具體結(jié)構(gòu)層中都具備著彼此存在差異的材料應(yīng)用類型以及力學(xué)技術(shù)性質(zhì)。另外，客觀上導(dǎo)致起落架技術(shù)設(shè)施的荷載因素，通常會針對道面設(shè)施的每一個具體構(gòu)造層產(chǎn)生具備不同表現(xiàn)特征的疲勞技術(shù)作用，僅使用一個轉(zhuǎn)換系數(shù)，無法全面準確反映揭示道面結(jié)構(gòu)自身所具備的基本技術(shù)特點。

源于累積毀壞技術(shù)原理需要運用的新方法，在于將Miner 技術(shù)規(guī)律視作原則基礎(chǔ)，其根據(jù)不同水平的飛機設(shè)備載重程度針對道面設(shè)施結(jié)構(gòu)組成部分所引致的疲勞毀壞技術(shù)效果實施了線性疊加過程，同時借由疲勞毀壞發(fā)生的程度累計，具體判斷分析民用機場設(shè)施瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)設(shè)施是否發(fā)生疲勞毀壞技術(shù)情況。該設(shè)計工作技術(shù)操作方法不僅規(guī)避了不同飛機機型之間的換算過程，還能揭示材料技術(shù)參數(shù)伴隨時間因素所展示的變化規(guī)律，其在與傳統(tǒng)設(shè)計方法相對比條件下，具備充分的科學(xué)性和合理性。

5 民用運輸機場瀝青混凝土道面設(shè)計的管控措施

規(guī)范民用機場道面設(shè)計的方法和管控施工過程中的措施，有助于機場道面的長久使用。針對民用機場瀝青道面的設(shè)計與施工協(xié)調(diào)配合，提出三點管理方法：嚴格依照國家及行業(yè)標準制定技術(shù)規(guī)則，監(jiān)督土基施工的質(zhì)量，控制土基承載力必須達到設(shè)計標準；由于民用運輸機場瀝青道面要求比較高，因此要嚴格把控原材料的質(zhì)量，以消除材料對于道面質(zhì)量的影響；落實設(shè)計管理中的風(fēng)險預(yù)防措施，分析各類隱藏的影響因素，并制定相應(yīng)的處理方案。

6 結(jié)語

綜合梳理現(xiàn)有研究成果可以知道，針對民用機場設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)計領(lǐng)域的相關(guān)思想觀念和應(yīng)用方法展開分析，有助于提升民用機場設(shè)施瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)組成部分的施工建設(shè)質(zhì)量，支持我國現(xiàn)代民用機場工程項目，同時能夠在規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié)以及施工建設(shè)環(huán)節(jié)順利獲取到優(yōu)質(zhì)且良好的綜合收益。