一种适用于4F级机场道面混凝跑道的优化方法与流程

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术一种适用于4f级机场道面混凝跑道的优化方法技术领域1.本发明涉及混凝土施工技术领域，具体是一种适用于4f级机场道面混凝跑道的优化方法。背景技术：2.在机场建设领域，需要耗用大量的地产类资源，常规跑道等线性结构设计，考虑到跑道结构层的均匀性，根据国际民用航空组织相关规定，跑道长度的设计与使用该跑道的最大机型有关，同时需要考虑的当地条件包括标高、气温、跑道坡度、湿度和跑道的表面特性；跑道宽度以使用该跑道的最大机型外侧主起落架的距离确定；通常断面结构形式设计为全宽全厚，优化空间较小。技术实现要素：3.本发明的目的在于克服上述缺陷，提出一种在道面结构设计阶段，使道面结构在满足功能的前提情况下，进行跑道道面结构减薄设计，实现资源节约，满足绿色机场全生命周期内资源节约的总体约束的方法。4.为了达到上述目的，本发明是这样实现的：一种适用于4f级机场道面混凝跑道的优化方法，包括步骤1、确定跑道整体结构厚度：根据faarfield计算软件确定道面厚度；步骤1.1、机场刚性路面由混凝土组成，混凝土结构层设置在颗粒状或稳定的基层上，支撑在夯实的路基上；步骤1.2、faarfield的设计过程目前只考虑刚性路面的一种破坏模式，即混凝土板自下而上的开裂，通过限制混凝土板底部的水平应力来控制裂缝，不考虑底层和路基层的破坏，faarfield对混凝土层厚度进行迭代，直到cdf即累计损伤系数达到满足设计条件的值1.0，在混凝土最低厚度控制下，faarfield不会将混凝土最低厚度降低到6英寸或150毫米以下，如果所有飞机的总重量低于12,500磅或5,760公斤，faarfield不会将混凝土最低厚度降低到5英寸或125毫米以下，如果达到了最小厚度，设计过程将在cdf即累计损伤系数《 1.0时中止，设计报告将显示“达到了最小层厚度”；步骤1.3、混凝土路面地基模量即e值的测定：在刚性路面设计中，地基模量的确定不仅需要进行地基土的调查、分析和路基条件的分类；地基模量分配给路基层；即所有结构层下面的层，地基模量可以表示为地基反力模量k=50mn/m3，直接输入到faarfield；公式如下:k = 28.6926ꢀ×ꢀcbr0.7788, (k, pci)；步骤1.4、faarfield采用三维有限元模型计算混凝土板的边缘应力，该模型的优点是可以考虑板坯设计中临界应力发生的位置，临界应力通常发生在板的边缘，或者位于板的中心与某些飞机齿轮配置；faarfield使用leaf计算内部应力，并将内部或3d-fem计算的边缘应力的95%(减少25%)中的较大部分作为设计应力；步骤1.5、faarfield不计算刚性路面结构中除混凝土板以外的层的厚度，faarfield要求以下五个领域的设计输入数据，在初步设计中，约定设计寿命为20年、混凝土抗弯强度为5.15mpa、结构层数据：由p209级配碎石、p304水稳、p501混凝土组成、路基模量k=50mn/m3和飞机交通组合：4f类型机场、最大飞机a380、2050年飞机起降架次为198068架次，增长率5%；步骤1.6、计算出混凝土板厚度为44cm；步骤2、确定可减薄设计范围：步骤2.1、根据faa有关规定，依据断面确定跑道可减薄的范围；步骤2.2、根据减薄的设计范围，60m道面结构考虑到使用的最大机型为a380,外侧主轮距宽度为12.46m，考虑飞机起飞、降落滑跑过程中的荷载扩散效应，以及faa有关规定，跑道中部至少11.4m宽不允许减薄，混凝土道面分块尺寸通常为5×5m，考虑飞机轮迹不与混凝土板缝重合，以5的整数倍确定跑道厚度不进行优化的范围，最终跑道中线两侧各15m范围内不减薄优化；步骤3、根据道面分块尺寸确定跑道边部厚度：道面分块尺寸以及faa的有关规定，道面边部按跑道结构厚度使用飞机起飞降落权重和机场飞机起降架次1%的预估频率，确定为36cm，步骤4、完成优化设计：确定跑道横断面后，跑道全长结构完成优化设计，60m宽度跑道范围内，中间30m为全厚，两侧边部5m板块为36cm厚，连接段采用过渡设置。5.本发明提供一种 4f级机场道面混凝土跑道的设计优化方法，解决在满足节约资源和环境保护的大背景下，优化道面结构，满足跑道使用功能的前提下，进行部分区域减薄设计并能有效降低工程造价。附图说明6.图1为本优化方法的效果示意图（图中文字对技术方案不构成实质影响）。7.具体实施方式8.以下通过具体实施例进一步说明本发明。9.如图1所示，一种适用于4f级机场道面混凝跑道的优化方法，包括步骤1、确定跑道整体结构厚度：根据faarfield计算软件确定道面厚度；步骤1.1、机场刚性路面由混凝土组成，混凝土结构层设置在颗粒状或稳定的基层上，支撑在夯实的路基上；步骤1.2、faarfield的设计过程目前只考虑刚性路面的一种破坏模式，即混凝土板自下而上的开裂，通过限制混凝土板底部的水平应力来控制裂缝，不考虑底层和路基层的破坏，faarfield对混凝土层厚度进行迭代，直到cdf即累计损伤系数达到满足设计条件的值1.0，在混凝土最低厚度控制下，faarfield不会将混凝土最低厚度降低到6英寸或150毫米以下，如果所有飞机的总重量低于12,500磅或5,760公斤，faarfield不会将混凝土最低厚度降低到5英寸或125毫米以下，如果达到了最小厚度，设计过程将在cdf即累计损伤系数《 1.0时中止，设计报告将显示“达到了最小层厚度”；步骤1.3、混凝土路面地基模量即e值的测定：在刚性路面设计中，地基模量的确定不仅需要进行地基土的调查、分析和路基条件的分类；地基模量分配给路基层；即所有结构层下面的层，地基模量可以表示为地基反力模量k=50mn/m3，直接输入到faarfield；公式如下:k = 28.6926ꢀ×ꢀcbr0.7788, (k, pci)；步骤1.4、faarfield采用三维有限元模型计算混凝土板的边缘应力，该模型的优点是可以考虑板坯设计中临界应力发生的位置，临界应力通常发生在板的边缘，或者位于板的中心与某些飞机齿轮配置；faarfield使用leaf计算内部应力，并将内部或3d-fem计算的边缘应力的95%(减少25%)中的较大部分作为设计应力；步骤1.5、faarfield不计算刚性路面结构中除混凝土板以外的层的厚度，faarfield要求以下五个领域的设计输入数据，在初步设计中，约定设计寿命为20年、混凝土抗弯强度为5.15mpa、结构层数据：由p209级配碎石、p304水稳、p501混凝土组成、路基模量k=50mn/m3和飞机交通组合：4f类型机场、最大飞机a380、2050年飞机起降架次为198068架次，增长率5%；步骤1.6、计算出混凝土板厚度为44cm；步骤2、确定可减薄设计范围：步骤2.1、根据faa有关规定，依据断面确定跑道可减薄的范围；步骤2.2、根据减薄的设计范围，60m道面结构考虑到使用的最大机型为a380,外侧主轮距宽度为12.46m，考虑飞机起飞、降落滑跑过程中的荷载扩散效应，以及faa有关规定，跑道中部至少11.4m宽不允许减薄，混凝土道面分块尺寸通常为5×5m，考虑飞机轮迹不与混凝土板缝重合，以5的整数倍确定跑道厚度不进行优化的范围，最终跑道中线两侧各15m范围内不减薄优化；步骤3、根据道面分块尺寸确定跑道边部厚度：道面分块尺寸以及faa的有关规定，道面边部按跑道结构厚度使用飞机起飞降落权重和机场飞机起降架次1%的预估频率，确定为36cm，步骤4、完成优化设计：确定跑道横断面后，跑道全长结构完成优化设计，60m宽度跑道范围内，中间30m为全厚，两侧边部5m板块为36cm厚，连接段采用过渡设置。10.本发明提供一种 4f级机场道面混凝土跑道的设计优化方法，解决在满足节约资源和环境保护的大背景下，优化道面结构，满足跑道使用功能的前提下，进行部分区域减薄设计并能有效降低工程造价。









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