机场水泥混凝土道面脱空区动水压力分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com64道路交通城市道桥与防洪203年4月第4期机场水泥混凝土道面脱空区动水压力分析摘力为兰量妻季，我国近70％的机场道面存在普妻壁害象．空率大于30％)，近30％的机场荐(脱空率大于60％)Ⅲ要结构～一一一～一～一～～～～～～～。脱妄；茎璺兰妻有隐承载能力，缩短道面使用磊蔽性，检测和处置难度脱空病害是机场，：道面维护工程中的难。⋯～’图1唧泥形成脱空示意图窨一璺宴形成机理来看，可以分为唧泥型脱、温度翘曲型脱空和基础变形型脱空三种类共以唧况型脱空最为普遍。唧泥是指飞机荷载行驶通讨时其犀络暗I士

2、望变皇泵引效应产生动水压力，导致基层要表层曼出，形成唧泥现象。基层材

3、若发展现空隙，长期作用下空隙茎送二，形成脱空现象。～～唧泥的产生通常要具备以下几个条件：水。唧泥是水将基层内粒料带到道面表面～～一一、。的过程。r．一⋯‘)渗水通道。水必须通过通道才能将粒料格⋯。()基层抗冲刷性能不足。一般形成唧泥现象要常窨好的道面是不具备渗水通道。的。。。道iIJ．堡裂缝，接缝也采用嵌缝料进看手蔷量基层。由于基层整体性差，粒料粘结嵌缝料脱落等璺过程中性能会不断衰减，出：煮：粒料容易被水带出。而对于半刚崔：芊层现象，形成渗水通道。⋯⋯胶结材料凝结是一个胶凝整体，各种集料通过成整体，较难形成唧泥现象⋯～载作用。当飞机荷载通过接缝／裂缝处由于道面板会产生一定挠度因此，对于二灰稳定

4、碎石、二灰土等柔性基层，对孑L隙中⋯．兰麓曼：昱孔隙中的水产生较高压力并篙。竺粤，多雨季节极易出现唧泥现象，尤其是面破损严重、飞机荷载作用频繁的区域。⋯～：_=分水通过渗水通道喷出。示意一⋯场实景分别如图1和图2所示。1脱空区水行为分析收稿日期：2012～12—05通过以上分析可知，唧泥型脱空必须要有水工程监理工作纂g~(1969一)，男，湖北武汉人，工程师，从事机场一⋯以分为⋯用。水在整个脱空的形成过程当中的行为亩五个阶段，如图3[3i所示．学兔兔www.xuetutu.com2013年4月第4期城市道桥与防洪道路交通65究，并取得了宝贵数据。试验数据如表l所列。由lIIU厂一Ⅳ．v于机场运

5、行安全控制严格，无法进行现场动水压力测试，本文通过采用ElmerC．Hansen测试的公路动水压力数据，通过数据分析与模拟，来测算机场脱空区域内动水压力值。图3唧泥过程中水运行过程划分图表1动水压力测试结果一览表第一阶段：为飞机轮载从非脱空区驶近脱空区。道面板块在飞机轮载作用下产生微小振动，脱空区内的水受振产生往返运动，强度较弱。第二阶段：飞机轮载在第一块板(图中后板)脱空区行驶，至接缝处。脱空使基层对道面板的支撑下降，道面板在荷载作用下产生的挠度迅速增加，脱空区内的水受到迅速挤压，水的流动加剧。当飞机轮载抵达接缝处时板的挠度量最大，水带着粒料沿接缝缝隙排出至道面。对表1中数据进行分析，可以得

6、出以下结论。第三阶段：飞机轮载驶过接缝的缝隙，后板迅2．1动水压力与车速的关系速反弹，呈有阻尼自由振动状态，脱空区呈现负压从表1数据可以看出，车速对脱空区域动水吸水状态。压力影响较大。通过对数据进行回归分析可以得第四阶段：飞机轮载在第二块板(图中前板)出，动水压力与车速呈二次多项式关系。以第一轴的脱空区行驶。板块受荷载作用产生挠度，脱空区测试数据为例，拟合结果如图4所示。水受挤压作用，水带着粒料沿接缝缝隙排出至道面。第五阶段：飞机轮载驶入了前板的非脱空区。Y=0004xO．297x+19．79J呈有阻尼自由振动状态，脱空区水呈紊流状态。／．r-一。。hL。-!：：：-．◆2脱空区水压力分析r行

7、车速度／km．h—水是形成唧泥的首要条件，脱空区内水在荷l的6070809010载通过时产生的动水压力越大，越容易形成唧泥。y：．0o3x．275x一1-’，--、一因此，脱空区内动水压力的大小是形成唧泥的一个重要参数。脱空区域内动水压力值的测试方法分为两图4动水压力与行车速度相关性回归曲线图(单位：kPaJ种，一是直接测量；二是间接推算。直接测量法是2．2动水压力与轴重的关系通过钻孔将测试仪器插入脱空区域内，以测试荷第二轴轴重为79kN，第一轴轴重为31kN，轴载通过时该点的压力大小。该方法较为直观，但也重比为2．5。计算第二轴40km／h、72km／h、97km／h有一定缺陷。首先是只能测

8、试某一点的压力值，该车速对应的压力差与第一轴对应的压力差的比点未必是最大值。其次是测试仪器对仪器周围的值，分别为2．1、2_3和2_3，接近于轴重比值的2．5。水流有一定的干扰作用，导致实测值与真实值有近似认为，压力差与轴重呈线性关系。而根据一定差别。间接推算方法是通过现场观测唧泥时Westergaard公式，荷载与道面板的挠度也呈线性接缝中喷出水的高度，进而通过伯努利方程来反关系。因此，可以近似