水泥混凝土道面臨界荷位確定范文
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1．1幾點假設(shè)建模之前，考慮到有限元模型與道面實體模型之間的差異，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)力計算時，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)定義材料的實常數(shù):本模型中有水泥混凝土道面、基層、壓實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)實際受力情況，只建立一塊機場水泥混凝土面層(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算的準(zhǔn)確性和計算效率，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××三種機型分別代表殲擊機、轟炸機和運輸機，作為綜合保障基地中重載交通的代表機型進(jìn)行臨界荷位的研究，其部分參數(shù)見表1。本文中，主要考慮單個機輪的動荷載作用下，機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方向(說明如圖1所示)作為對象，分析不同荷位時，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，分別收集三個方向不同位置點的板底彎拉應(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)機輪荷載沿板縱縫中垂線(y=2．5m)由板縱縫邊緣中點(x=0)向板中部(x=2．5m)移動時，板底拉應(yīng)力呈減小趨勢，板縱縫邊緣中部時最大，在板中部時最小;(2)當(dāng)機輪荷載作用于橫縫邊緣(y=0)時，板底拉應(yīng)力明顯小于機輪荷載作用在板縱縫中垂線處時的應(yīng)力，在機輪荷載作用于板角隅處時的應(yīng)力比作用于板縱縫邊緣中部時的應(yīng)力小;(3)當(dāng)機輪荷載從板角(x=0，y=0)沿縱縫邊緣(y=0)向中部(y=2．5m)移動時，板底拉應(yīng)力呈增大趨勢，在縱縫邊緣中部時(x=0，y=2．5m)達(dá)到最大;(4)在機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，板底拉應(yīng)力達(dá)到最大值，且該點處于板底縱縫邊緣中部;(5)當(dāng)不同的機輪荷載作用于同一位置時，機輪荷載越大，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(圖1中的黑色圓)，板底產(chǎn)生的拉應(yīng)力最大，是機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，選取常見幾種飛機作為代表機型，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):相同機輪荷載作用在道面的不同位置時，最大板底拉應(yīng)力出現(xiàn)在板縱縫邊緣中部位置;不同的機輪荷載作用在板縱縫邊緣中部時，荷載值越大，其對應(yīng)的板底拉應(yīng)力也就越大。綜上，機場重載交通下，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 南京軍區(qū)空軍后勤部機場營房處
