水泥混凝土道面臨界荷位確定范文

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1機(jī)場重載交通水泥混凝土道面臨界荷位的確定

1．1幾點(diǎn)假設(shè)建模之前，考慮到有限元模型與道面實(shí)體模型之間的差異，有必要對各結(jié)構(gòu)層作如下基本假設(shè):(1)各層材料為均勻、連續(xù)、各向同性彈性體，以彈性模量和泊松比表征其彈性性質(zhì);(2)各結(jié)構(gòu)層之間的接觸面假定為完全連續(xù)，層間為連續(xù)接觸;(3)應(yīng)力計(jì)算時(shí)，各層材料的彈性模量、泊松比等參數(shù)不隨外界條件變化而改變;(4)不計(jì)各結(jié)構(gòu)層自重的影響［2］。

1．2確定參數(shù)及建立模型(1)定義材料的實(shí)常數(shù):本模型中有水泥混凝土道面、基層、壓實(shí)土基等幾種不同參數(shù)的材料，分別定義它們的彈性模量、泊松比、密度，具體參數(shù)見1。(2)幾何模型:根據(jù)實(shí)際受力情況，只建立一塊機(jī)場水泥混凝土面層(尺寸為5m×5m)進(jìn)行研究，為了準(zhǔn)確模擬，基層、壓實(shí)土基的長寬分別為面層的2倍。(3)有限元模型的建立:在有限元建立的過程中為了兼顧計(jì)算的準(zhǔn)確性和計(jì)算效率，在靠近新混凝土板的部分建立較密網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)離部分建立較為稀疏的網(wǎng)絡(luò)。

1．3機(jī)場重載交通道面荷載的確定綜合保障基地中的重載交通情況較為復(fù)雜，其所保障的機(jī)型種類較多，在此不便一一陳述、分析。本文擬采用××、××以及××三種機(jī)型分別代表殲擊機(jī)、轟炸機(jī)和運(yùn)輸機(jī)，作為綜合保障基地中重載交通的代表機(jī)型進(jìn)行臨界荷位的研究，其部分參數(shù)見表1。本文中，主要考慮單個(gè)機(jī)輪的動荷載作用下，機(jī)場水泥混凝土道面的臨界荷位。

1．4結(jié)果分析為最終確定臨界荷位，結(jié)合應(yīng)力云圖，分別選擇板中部、縱縫邊緣以及橫縫邊緣三個(gè)方向(說明如圖1所示)作為對象，分析不同荷位時(shí)，板底拉應(yīng)力的變化情況，以確定臨界荷位的位置。根據(jù)對稱性，擬選取板的左下角四分之一板進(jìn)行研究，如圖1中黑色陰影部分所示，分別收集三個(gè)方向不同位置點(diǎn)的板底彎拉應(yīng)力值進(jìn)行分析，見表2。通過表2，可以明顯得出以下結(jié)論:(1)當(dāng)機(jī)輪荷載沿板縱縫中垂線(y=2．5m)由板縱縫邊緣中點(diǎn)(x=0)向板中部(x=2．5m)移動時(shí)，板底拉應(yīng)力呈減小趨勢，板縱縫邊緣中部時(shí)最大，在板中部時(shí)最小;(2)當(dāng)機(jī)輪荷載作用于橫縫邊緣(y=0)時(shí)，板底拉應(yīng)力明顯小于機(jī)輪荷載作用在板縱縫中垂線處時(shí)的應(yīng)力，在機(jī)輪荷載作用于板角隅處時(shí)的應(yīng)力比作用于板縱縫邊緣中部時(shí)的應(yīng)力小;(3)當(dāng)機(jī)輪荷載從板角(x=0，y=0)沿縱縫邊緣(y=0)向中部(y=2．5m)移動時(shí)，板底拉應(yīng)力呈增大趨勢，在縱縫邊緣中部時(shí)(x=0，y=2．5m)達(dá)到最大;(4)在機(jī)輪荷載作用于板的不同位置中，當(dāng)作用于板縱縫邊緣中部時(shí)，板底拉應(yīng)力達(dá)到最大值，且該點(diǎn)處于板底縱縫邊緣中部;(5)當(dāng)不同的機(jī)輪荷載作用于同一位置時(shí)，機(jī)輪荷載越大，其所對應(yīng)的板底拉應(yīng)力也越大。綜上所述，當(dāng)輪載作用于板縱縫邊緣中部時(shí)(圖1中的黑色圓)，板底產(chǎn)生的拉應(yīng)力最大，是機(jī)場重載交通水泥混凝土道面的臨界荷位。

2結(jié)語

本文通過ANSYS，建立機(jī)場重載交通下水泥混凝土道面層狀結(jié)構(gòu)模型，選取常見幾種飛機(jī)作為代表機(jī)型，取其單輪動荷載，分別施加在四分之一道面板的不同位置，重點(diǎn)研究在不同荷載作用下，板底的不同位置處拉應(yīng)力的分布情況。通過分析，發(fā)現(xiàn):相同機(jī)輪荷載作用在道面的不同位置時(shí)，最大板底拉應(yīng)力出現(xiàn)在板縱縫邊緣中部位置;不同的機(jī)輪荷載作用在板縱縫邊緣中部時(shí)，荷載值越大，其對應(yīng)的板底拉應(yīng)力也就越大。綜上，機(jī)場重載交通下，水泥混凝土道面的臨界荷位處于板底縱縫邊緣中部。

作者：王建武 李楊 陳平 何波 單位：空軍勤務(wù)學(xué)院學(xué)院一大隊(duì) 南京軍區(qū)空軍后勤部機(jī)場營房處