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弯沉盆面积指数法的改进

2018-05-28程国勇刘保龙廖梦羽

中国民航大学学报 2018年2期

程国勇,刘保龙,廖梦羽

(中国民航大学机场学院,天津 300300)

重型弯沉仪(HWD,heavy weight deflectormeter)测试是机场道面结构性能无损检测的重要手段[1]。弯沉盆面积指数法是目前国内外普遍采用的基于弯沉数据对道面结构参数进行分析的方法[2],其依据是温克尔地基上的弹性小挠度薄板理论。

已知圆形均布荷载作用于温克尔地基上无限大板的解析解,即

其中:ω(r)为距圆形均布荷载中心为r处的挠度,m;q为圆形均布荷载,MPa;R为圆形均布荷载半径,m;k为地基反应模量,MN/m3;l为温克尔地基板的相对刚度半径,m;J0为0阶贝塞尔函数;J1为1阶贝塞尔函数;r为距圆形均布荷载中心的距离,m;t为积分变量。

用距荷载中心不同距离处的若干弯沉值构造弯沉盆面积指数Aω,从而实现解析解表达式中相对刚度半径l与温克尔基床系数k的分离。然后通过相对刚度半径l与弯沉盆面积指数Aω的相关关系分析得到相对刚度半径l。进而通过距荷载中心特定距离r0处的弯沉系数f(l)与相对刚度半径l之间的相关关系计算得到f(l),即

基层顶面的温克尔基床系数k[3-4]为

最后将相对刚度半径l与弯沉系数f(l)代入式(3),即可得到系数k。

由于构造弯沉盆面积指数法时采用的弯沉采集点数量、采集点间距、采集点位置等因素不同,导致该类方法存在多种形式。国外可分为4种[5],美国空军(USAF)的6个远端传感器构造的弯沉盆面积指数法,美国公路战略研究计划(SHRP,strategic highway research program)的3种弯沉盆面积指数法,分别使用4个近端传感器(SHRP 4-in)、7个近端传感器(SHRP 7-in)和5个远端传感器(SHRP 5-outer)。国内主要是使用6个近端传感器的中国民航规范法,其中雷亚伟[6]、程国勇等[7]对中国民航规范法的相关公式进行了修改,在此采用其改进式。……

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