PDF《许巍简易机场道面结构的疲劳特性试验_许巍》

11 15.

33 代表弯沉值/ 0. 01mm 67.

85 91.

84 41 第6期许巍, 等: 简易机场道面结构的疲劳特性试验

1 .

3 .

2 疲劳试验 将2种代表机型主起落架荷载(

90 、150 kN , 单 轴单轮) 换算为直径

30 cm 的圆形均布荷载, 并用相 同直径的承载板进行模拟 .试验采用人工与疲劳试 验机加载

2 种方式.室外试验由于条件限制采用千 斤顶人工加载, 每次加荷时间较长(

1 ~

2 min) ,通常 只加载几十至几百次, 至肉眼观察到道面出现一定 程度的裂纹或沉陷变形即告终止.室内试验采用济 南试验机厂生产的 WPS-500 型脉动数显疲劳试验 机,按照

10 Hz 频率进行重复加载( 相当于飞机以

20 km ・h -1 速度滑行) ,加载次数为几万至十几万次, 重复加载至道面产生严重的沉陷变形, 甚至剪切破 坏为止.通过加载点累积塑性变形 、 弯沉盆曲线与 道面开裂状况等指标来反映道面结构在疲劳荷载下 的破坏情况,评估道面使用性能[ 6] .

2 试验数据分析

2 .

1 人工加载 西安室内试验段分别于基层龄期

28 、826 d 时,耒阳试验段于基层龄期

60 d( 南端) 、

70 d( 北端) 时,按照不同大小荷载(

90 、150 kN) , 采用人工方式进 行了疲劳加载试验.累积塑性变形曲线见图

1 、

2 . 图1西安人工加载 累积塑性变形 Fig .

1 Cumulative plastic deformations under manual loading in Xi an 图2耒阳人工加载 累积塑性变形 Fig .

2 Cumulative plastic deformations under manual loading in Leiyang 在90 kN 荷载作用下 ,道面累积塑性变形最大 为4mm 左右 ,此时, 累积塑性变形趋于稳定 , 表明 道面结构仍具备承载能力, 这个阶段内的分级塑性 变形( 累积塑性变形曲线的斜率) 较小.在150 kN 荷载作用下,分级塑性变形要大得多,累积塑性变形 随加载次数增多而不断增长, 表明道面结构在不断 下陷变形 ,直至结构失稳破坏 .

2 .

2 疲劳试验机加载 西安室内试验段,基层龄期

826 d 时采用疲劳试 验机进行加载试验,结果见图

3 、

4 .在90 kN 荷载作 用下,加荷

50 000 次后,加载点产生了

3 mm 的塑性 变形;

加荷100

000 次后,累积塑性变形不到4 mm ,肉 眼观察到加载点周围的道面出现细微裂纹, 略有凹 陷,但对道面承载能力并无明显影响.加载点弯沉盆 曲线表明,疲劳试验机与人工加载产生的弯沉盆影响 范围都在中心点径向

1 m 范围内.加载

125 000 次后,加载点最大累积塑性变形约为4 .

2 mm. 在150 kN 荷载作用下,加载

10 000 次内, 分级 塑性变形超过

0 .

5 μ m ・ 次-1 , 累积塑性变形大于

8 mm . 加载

10 000 ~

20 000 次过程中, 道面保持一 定的承载能力 , 累积塑性变形不再明显增大 ;

加载

20 000 次后, 分级塑性变形曲线出现明显拐点, 每 次加荷所导致的塑性变形不断增大, 肉眼观察到承 载板被明显压入道面, 随加载次数增多 ,不断下陷, 累积塑性变形出现明显增长 ,沥青面层出现明显环 状裂纹 ,道面结构失去承载能力[ 7-8] . 图3西安试验机加载 累积塑性变形 Fig .

3 Cum ulative plastic deformations under mechanical loading in Xi an 图4西安试验机 加载分级塑性变形 Fig .

4 Grading plastic deformations under mechanical loading in Xi an

2 .

3 人工与疲劳试验机加载对比分析 利用室内反力架, 疲劳试验机以

10 Hz 频率重 复加载时,加载点的单次承载时间( 小于