• ISSN 0258-2724
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基于足尺试验的机场沥青道面轮辙发展与预测

李岳 刘文俊 蔡靖 赵夫朋

李岳, 刘文俊, 蔡靖, 赵夫朋. 基于足尺试验的机场沥青道面轮辙发展与预测[J]. 西南交通大学学报, 2023, 58(6): 1378-1384. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210606
引用本文: 李岳, 刘文俊, 蔡靖, 赵夫朋. 基于足尺试验的机场沥青道面轮辙发展与预测[J]. 西南交通大学学报, 2023, 58(6): 1378-1384. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210606
LI Yue, LIU Wenjun, CAI Jing, ZHAO Fupeng. Development and Prediction of Ruts in Airport Asphalt Pavement Based on Full-Scale Test[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2023, 58(6): 1378-1384. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210606
Citation: LI Yue, LIU Wenjun, CAI Jing, ZHAO Fupeng. Development and Prediction of Ruts in Airport Asphalt Pavement Based on Full-Scale Test[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2023, 58(6): 1378-1384. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210606

基于足尺试验的机场沥青道面轮辙发展与预测

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210606
基金项目: 中央高校基本科研业务费专项资金(3122019103);天津市教委科研计划(2020KJ021);天津市研究生科研创新项目(2021YJSS133)
详细信息
    作者简介:

    李岳(1984―),男,副教授,研究方向为机场工程与场道工程,E-mail:leoliyue@163.com

    通讯作者:

    蔡靖(1975―),女,教授,研究方向为机场工程与场道工程,E-mail:jcai@cauc.edu.cn

  • 中图分类号: U416.217;V351.11

Development and Prediction of Ruts in Airport Asphalt Pavement Based on Full-Scale Test

  • 摘要:

    轮辙是引起沥青道面过早破坏的重要因素,飞机地面滑行渠化交通显著,由轮辙病害引起的道面平整度与舒适性问题突出. 为此,建立飞机轮组-地基-沥青道面结构体系仿真分析模型,提出适应轮组荷载特征的等效循环加载方式,依托NAPTF (National Airport Pavement Test Facility)足尺沥青道面轮辙试验,验证仿真结果的适用性与可靠性,并开展加载时间间隔与环境温度等多因素分析. 研究结果表明:考虑轮载作用横向偏移效应,轮辙总宽度达到轮组宽度的3倍,轮辙断面曲线有多处转折点与以往单一凹陷面特征明显不同;循环加载时间间隔对轮辙发展影响显著,经过150 s间隔后沥青面层回弹变形趋于稳定,可兼顾分析效率需要;前10%循环加载次数对轮辙变形的贡献超过40.4%,可基于初始轮辙建立指数型轮辙发展预测公式,对循环加载全过程拟合度高于96.4%,轮辙分析效率有明显提高.

     

  • 图 1  CC5试验沥青道面及加载测试车

    Figure 1.  Asphalt pavement of CC5 test and loading vehicle

    图 2  加载路径横向分布与加载顺序

    Figure 2.  Translational distribution of wheel track and loading sequence

    图 3  有限元模型体系三维视图(单位:m)

    Figure 3.  3D graph of FEM model system(unit: m)

    图 4  轮组加载等效关系

    Figure 4.  Equivalent relation of wheel set loading

    图 5  飞机轮组等效加载曲线

    Figure 5.  Equivalent loading curve of aircraft wheel loads

    图 6  回弹变形随加载时间间隔变化曲线

    Figure 6.  Variation curves of rebound deformation versus loading interval

    图 7  轮辙横断面特征比较

    Figure 7.  Comparison of section characteristics of rutting deformation

    图 8  CC5试验轮辙深度增长曲线

    Figure 8.  Curves of rutting depth of CC5 test

    图 9  轮辙增长率及各阶段贡献率曲线

    Figure 9.  Curves of rutting growth ratio and contribution rate at different stages

    图 10  初始阶段轮辙公式拟合结果

    Figure 10.  Fitting formula results of rutting at initial stage

    图 11  不同温度下的轮辙公式预测结果

    Figure 11.  Predication results of rutting formula under different temperatures

    表  1  道面结构层组成

    Table  1.   Consisting of pavement structure

    结构层材料编号结构层厚度/mm
    LFC1-NWLFC2-NE
    沥青混凝土面层P-401127.0127.0
    密级配碎石基层P-209203.0203.0
    碎石底基层P-154863.6965.2
    低强度土基DPC762.0762.0
    注:道面各结构层厚度由FAARFIELD软件计算.
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    表  2  循环加载参数

    Table  2.   Parameters of accumulative loading

    轮载等级/kN累积作用次数/次
    226.750~7920
    263.037921~13038
    294.7813039~18612
    317.5118613~27918
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    表  3  加载测试车参数

    Table  3.   Parameters of loading vehicle

    性能指标参数取值
    轮印宽度/cm30.5
    轮印长度/cm53.3
    机轮数量/个6
    轮胎胎压/kPa1670
    横向轮隙宽度/cm106.5
    纵向轮隙长度/cm91.7
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    表  4  沥青混凝土面层材料参数[25]

    Table  4.   Material parameters of asphalt surface course[25]

    温度/℃瞬态模量/
    MPa
    泊松比fnm
    208700.256.54 × 10−110.937−0.592
    306200.303.33 × 10−90.862−0.587
    405540.351.45 × 10−80.792−0.577
    505300.401.39 × 10−60.414−0.525
    注:f、n、m均为蠕变模型参数,均采用国际单位1,无量纲.
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    表  5  基层及底基层材料参数[26]

    Table  5.   Material parameters of base course and subbase course[26]

    材料类型弹性模量/MPa泊松比
    密级配碎石基层5180.35
    碎石底基层2760.35
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    表  6  轮辙曲线特征点结果

    Table  6.   Results at feature points of rutting curve mm

    特征点断面中心距 轮辙深度
    试验仿真试验仿真
    R10.0250 −172.4−170.2
    R20.500−0.505−150.4−140.4
    R30.899−0.892−121.8−130.9
    R4−1.125−1.133−101.9−105.0
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    表  7  不同温度下公式系数

    Table  7.   Fomula coefficients under different temperatures

    温度/℃rpqρ
    3024.3590.003524.0770.998
    4032.8320.003831.4710.998
    5037.3490.005235.0330.997
    CC5 试验30.4810.003329.5700.998
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-27
  • 修回日期:  2022-02-25
  • 网络出版日期:  2023-05-13
  • 刊出日期:  2022-03-05

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