民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)瀝青混凝土道面設(shè)計(jì)方法分析

文/姜成龍

1 前言

從宏觀視角展開(kāi)闡釋分析，我國(guó)民用機(jī)場(chǎng)設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)計(jì)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(guó)的設(shè)計(jì)人員在制定民用機(jī)場(chǎng)設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)指導(dǎo)規(guī)范過(guò)程中，通常需要參考結(jié)合國(guó)外相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)形成的設(shè)計(jì)方法以及公路路面結(jié)構(gòu)組成部分的設(shè)計(jì)方法，且其實(shí)際具備的技術(shù)可信度，依然需要運(yùn)用數(shù)量眾多的具體工程項(xiàng)目加以驗(yàn)證和確認(rèn)。從上述分析可知，要想切實(shí)改善提升我國(guó)民用機(jī)場(chǎng)設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)計(jì)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(diǎn)和充足應(yīng)用價(jià)值的設(shè)計(jì)工作理論指導(dǎo)系統(tǒng)，就必須優(yōu)先針對(duì)國(guó)外民用機(jī)場(chǎng)設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)計(jì)領(lǐng)域目前已經(jīng)形成的設(shè)計(jì)工作實(shí)施方法開(kāi)展全面性、系統(tǒng)性以及綜合性的研究分析工作。本文以國(guó)內(nèi)的民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)舉例，分析瀝青混凝土道面設(shè)計(jì)的方法。

2 民用機(jī)場(chǎng)設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)計(jì)領(lǐng)域現(xiàn)存基本方法概述

2.1 經(jīng)驗(yàn)性設(shè)計(jì)方法

在現(xiàn)代民用機(jī)場(chǎng)設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)計(jì)領(lǐng)域，經(jīng)驗(yàn)性設(shè)計(jì)方法最為典型的代表是CBR 設(shè)計(jì)法。在CBR設(shè)計(jì)法的具體運(yùn)用過(guò)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(dāng)滿(mǎn)足的技術(shù)參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)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(jì)指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)控制規(guī)避土基變形病害技術(shù)問(wèn)題以及路面輪轍病害技術(shù)問(wèn)題。

借由開(kāi)展實(shí)驗(yàn)技術(shù)環(huán)節(jié)以及針對(duì)目前已經(jīng)存在的機(jī)場(chǎng)道面結(jié)構(gòu)設(shè)施開(kāi)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(xiàng)目-輪載運(yùn)用數(shù)量技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目-道面結(jié)構(gòu)層厚度技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目（借由粒料層組成部分總厚度技術(shù)參數(shù)項(xiàng)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(jī)設(shè)備的起落結(jié)構(gòu)型相關(guān)性技術(shù)描述曲線(xiàn)，并基于目前已經(jīng)具備的年度性飛機(jī)設(shè)備累計(jì)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(jī)場(chǎng)設(shè)施道面結(jié)構(gòu)組成部分的厚度技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目以及建構(gòu)層厚度技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目，具體如圖1所示。

圖1 現(xiàn)代民用機(jī)場(chǎng)瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)組成部分的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法實(shí)施流程

2.2 力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

在傳統(tǒng)化力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的具體實(shí)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(jì)工作具體開(kāi)展過(guò)程中需要關(guān)注的基本技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目。同時(shí)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(jì)監(jiān)控工作開(kāi)展過(guò)程中需要關(guān)注和考量的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)因素項(xiàng)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(zhǎng)久變形技術(shù)問(wèn)題以及瀝青混凝土結(jié)構(gòu)組成部分的過(guò)勞開(kāi)裂技術(shù)問(wèn)題。兩種具體類(lèi)型的毀壞技術(shù)問(wèn)題表現(xiàn)形式，具體如圖2所示。

圖2 現(xiàn)代民用機(jī)場(chǎng)瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)組成部分的力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法實(shí)施流程

全世界范圍內(nèi)現(xiàn)代民用機(jī)場(chǎng)瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)組成部分的設(shè)計(jì)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(shì)，大部分國(guó)家借由開(kāi)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(shí)驗(yàn)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(jī)場(chǎng)瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的現(xiàn)實(shí)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(jī)場(chǎng)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(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)量模擬分析工作方法，定量性地計(jì)算求解原有的運(yùn)用彈性層狀技術(shù)系統(tǒng)方法無(wú)法揭示的材料非線(xiàn)性技術(shù)因素以及幾何非線(xiàn)性技術(shù)因素等具備復(fù)雜化表現(xiàn)特點(diǎn)的技術(shù)影響因素。

3 國(guó)內(nèi)民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)瀝青混凝土道面設(shè)計(jì)因素分析

3.1 道面設(shè)計(jì)

民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)瀝青混凝土的設(shè)計(jì)方法主要是采用上述的兩種方法確定機(jī)場(chǎng)道面所需要的相關(guān)參數(shù)，同時(shí)利用機(jī)場(chǎng)常用的設(shè)計(jì)軟件計(jì)算出柔性道面結(jié)構(gòu)所需的整體強(qiáng)度，以此明確機(jī)場(chǎng)道面設(shè)計(jì)中的平衡條件。

3.2 荷載分析

民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)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(jī)場(chǎng)內(nèi)飛機(jī)的運(yùn)行方式也是設(shè)計(jì)中的重要因素之一。以單一飛機(jī)機(jī)型舉例，我們可以通過(guò)分析所使用的機(jī)型參數(shù)來(lái)獲得設(shè)計(jì)荷載的重要數(shù)據(jù)。

3.3 結(jié)構(gòu)分析

國(guó)內(nèi)民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)形式多樣，在各類(lèi)結(jié)構(gòu)層上選用的材料也不同。國(guó)內(nèi)民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)的道面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限基本為20年，為了保證道面的長(zhǎng)久使用，要在結(jié)構(gòu)參數(shù)的選用上進(jìn)行充分考慮。比如：在飛機(jī)運(yùn)行方式為混合交通時(shí)，對(duì)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(lái)支撐混合交通中最大機(jī)型的荷載。而單一機(jī)型運(yùn)行方式下，則可以按照3%、8%、12%的土基承載力設(shè)計(jì)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(jī)場(chǎng)交通量、設(shè)計(jì)荷載、飛機(jī)運(yùn)行方式、土基承載力以及道面結(jié)構(gòu)等因素，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)繪制關(guān)系圖，計(jì)算機(jī)場(chǎng)道面的最終道面厚度。

4 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有設(shè)計(jì)工作技術(shù)實(shí)施方法的綜合性評(píng)述

對(duì)于現(xiàn)代民用機(jī)場(chǎng)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(hào)表現(xiàn)特征的飛機(jī)設(shè)備綜合構(gòu)成的。而對(duì)于具備不同型號(hào)表現(xiàn)特點(diǎn)的飛機(jī)設(shè)備而言，其對(duì)應(yīng)需要運(yùn)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(guò)程中，針對(duì)民用機(jī)場(chǎng)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(jìn)的民用機(jī)場(chǎng)設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)施結(jié)構(gòu)組成部分設(shè)計(jì)工作實(shí)踐過(guò)程中，我們必須充分關(guān)注分析混合交通問(wèn)題表現(xiàn)特征、不同表現(xiàn)類(lèi)型起落架技術(shù)結(jié)構(gòu)以及針對(duì)民用機(jī)場(chǎng)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(yùn)用設(shè)計(jì)性飛機(jī)模型工具，具體分析思考經(jīng)由多樣化型號(hào)的飛機(jī)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(lèi)型的飛機(jī)設(shè)備起落架技術(shù)設(shè)施，在民用機(jī)場(chǎng)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(jī)型的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行架次數(shù)據(jù)信息，轉(zhuǎn)變處理成設(shè)計(jì)飛機(jī)的年作用數(shù)量信息。

從實(shí)質(zhì)性層面展開(kāi)闡釋分析，民用機(jī)場(chǎng)設(shè)施瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)，是包含多個(gè)結(jié)構(gòu)層的復(fù)雜化技術(shù)系統(tǒng)，且其每一個(gè)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(lèi)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(huì)針對(duì)道面設(shè)施的每一個(gè)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(gè)轉(zhuǎn)換系數(shù)，無(wú)法全面準(zhǔn)確反映揭示道面結(jié)構(gòu)自身所具備的基本技術(shù)特點(diǎn)。

源于累積毀壞技術(shù)原理需要運(yùn)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(jī)設(shè)備載重程度針對(duì)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(shí)施了線(xiàn)性疊加過(guò)程，同時(shí)借由疲勞毀壞發(fā)生的程度累計(jì)，具體判斷分析民用機(jī)場(chǎng)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(jì)工作技術(shù)操作方法不僅規(guī)避了不同飛機(jī)機(jī)型之間的換算過(guò)程，還能揭示材料技術(shù)參數(shù)伴隨時(shí)間因素所展示的變化規(guī)律，其在與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相對(duì)比條件下，具備充分的科學(xué)性和合理性。

5 民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)瀝青混凝土道面設(shè)計(jì)的管控措施

規(guī)范民用機(jī)場(chǎng)道面設(shè)計(jì)的方法和管控施工過(guò)程中的措施，有助于機(jī)場(chǎng)道面的長(zhǎng)久使用。針對(duì)民用機(jī)場(chǎng)瀝青道面的設(shè)計(jì)與施工協(xié)調(diào)配合，提出三點(diǎn)管理方法：嚴(yán)格依照國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；由于民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)瀝青道面要求比較高，因此要嚴(yán)格把控原材料的質(zhì)量，以消除材料對(duì)于道面質(zhì)量的影響；落實(shí)設(shè)計(jì)管理中的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防措施，分析各類(lèi)隱藏的影響因素，并制定相應(yīng)的處理方案。

6 結(jié)語(yǔ)

綜合梳理現(xiàn)有研究成果可以知道，針對(duì)民用機(jī)場(chǎng)設(shè)施瀝青混凝土道面設(shè)計(jì)領(lǐng)域的相關(guān)思想觀念和應(yīng)用方法展開(kāi)分析，有助于提升民用機(jī)場(chǎng)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(guó)現(xiàn)代民用機(jī)場(chǎng)工程項(xiàng)目，同時(shí)能夠在規(guī)劃設(shè)計(jì)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。