【某通航機(jī)場的業(yè)務(wù)量預(yù)測及場道設(shè)計(jì)（論文）19000字】

某通航機(jī)場的業(yè)務(wù)量預(yù)測及場道設(shè)計(jì)摘要眾所周知，隨著"一帶一路"發(fā)展戰(zhàn)略的發(fā)展，民航承擔(dān)著構(gòu)建我國與"一帶一路"沿線國家空中運(yùn)輸大通道的建設(shè)、促進(jìn)與沿線國家經(jīng)濟(jì)社會層面深入合作的重任。建設(shè)通航機(jī)場是我國“十四五”規(guī)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目，也是我國未來建設(shè)發(fā)展的熱點(diǎn)。在陜北某通航機(jī)場場道設(shè)計(jì)中，充分運(yùn)用在校所學(xué)的土木工程道橋方向的專業(yè)知識，更深層次的理解并掌握在大學(xué)期間所學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生對機(jī)場場道的設(shè)計(jì)流程熟悉了解，為今后的工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)主要工作有以下幾點(diǎn)：找出與本次設(shè)計(jì)的通航機(jī)場周圍環(huán)境和運(yùn)輸條件類似的且有較長歷史數(shù)據(jù)的陜北其他通航機(jī)場，調(diào)查該機(jī)場的歷史數(shù)據(jù)，從而掌握該機(jī)場的使用機(jī)型、年起飛架次等情況，然后運(yùn)用趨勢外推法，通過直線模型和指數(shù)曲線模型相比較的方式，對設(shè)計(jì)的陜北某通航機(jī)場的航空業(yè)務(wù)量及其各機(jī)型的高峰每小時起落架次進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)預(yù)測所得出的結(jié)論，對機(jī)場停機(jī)坪、停機(jī)位個數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)趨勢外推法預(yù)測得出來的結(jié)論，對跑道系統(tǒng)和滑行道系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)風(fēng)力荷載等因素確定跑道方向，通過高程修正、溫度修正坡度修正，確定跑道長度。通過查詢民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（MH5001-2013），確定升降帶、跑道端安全區(qū)、道肩、防吹坪、滑行道寬度及其所需的滑行道數(shù)量的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行設(shè)計(jì)。調(diào)查陜北該地區(qū)的地質(zhì)情況，并通過查詢相應(yīng)的規(guī)范，確定使用強(qiáng)夯地基處理方法。設(shè)計(jì)三種道面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并分別確定其土基反應(yīng)模量、基頂反應(yīng)模量、相對剛度半徑。并通過諾謨圖法和板邊彎矩影像圖法確定各方案的疲勞損耗比，通過比較各方案所需的材料價格，選擇相對經(jīng)濟(jì)的方案。采用當(dāng)量單輪荷載法、評價機(jī)型法分別對道面進(jìn)行道面強(qiáng)度通報并對兩者結(jié)果進(jìn)行比較。通過查詢《民用機(jī)場排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，確定暴雨強(qiáng)度公式、暴雨重現(xiàn)期、雨水流量計(jì)算公式，并對總匯流時間和設(shè)計(jì)流量進(jìn)行計(jì)算，通過比較設(shè)計(jì)流量與輸出流量的大小，進(jìn)行排水設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：場道工程；航空業(yè)務(wù)量預(yù)測；飛行區(qū)設(shè)計(jì);道面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；排水設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u22636第一章緒論 緒論通航機(jī)場設(shè)計(jì)背景眾所周知，十四五期間將會出現(xiàn)機(jī)場建設(shè)的熱潮,相關(guān)航空樞紐建設(shè)進(jìn)入各級"十四五"規(guī)劃的可能性很大。REF_Ref8542\w\h[1]隨著"一帶一路"發(fā)展戰(zhàn)略的發(fā)展，民航承擔(dān)著構(gòu)建我國與"一帶一路"沿線國家空中運(yùn)輸大通道的建設(shè)、促進(jìn)與沿線國家經(jīng)濟(jì)社會層面深入合作的重任。REF_Ref8902\w\h[2]我國現(xiàn)有的通用航空機(jī)場與其他發(fā)達(dá)國家相比，發(fā)展及其緩慢，機(jī)場數(shù)量無法滿足我國人民的需求。截止到2019年底，我國在冊的通航機(jī)場數(shù)量僅有246個，而美國公共機(jī)場目前約有5000多個，其中4000多個為通航機(jī)場REF_Ref9009\w\h[3]，我國的通航擁有數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國等發(fā)達(dá)國家的水平。故此，前中國民航局局長李家祥在“一帶一路”通航發(fā)展戰(zhàn)略論壇上表示，中國將要實(shí)行“縣縣通”計(jì)劃。中國擁有接近2800個縣，而可以正常使用的通航機(jī)場僅有78個，所以必須加快通航機(jī)場建設(shè)，這對于拉動中國經(jīng)濟(jì)將是很好的基礎(chǔ)投資，再加上其它配套設(shè)施建設(shè)，各方面的資金投入，將是一個巨大的拉動經(jīng)濟(jì)增長的基礎(chǔ)建設(shè)增長點(diǎn)。設(shè)計(jì)依據(jù)根據(jù)所學(xué)的土力學(xué)、機(jī)場規(guī)劃設(shè)計(jì)、場道設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)工程等相關(guān)知識，參考《場道工程理論技術(shù)》、《民用機(jī)場水泥混凝土道面設(shè)計(jì)規(guī)范》、《民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《國際民用航空公約（附件14）》、《地基處理手冊》等文獻(xiàn)，完成場道設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)任務(wù)依據(jù)項(xiàng)目任務(wù)書要求和給定資料，完成航空業(yè)務(wù)量預(yù)測分析，及對飛行區(qū)平面設(shè)計(jì)、地基處理及地勢設(shè)計(jì)、道面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和排水設(shè)計(jì)。第二章航空業(yè)務(wù)量預(yù)測和分析2.1概述在人們進(jìn)行機(jī)場機(jī)場道的規(guī)劃設(shè)計(jì)時，首先需要對該機(jī)場的未來航空業(yè)務(wù)量、高峰小時客運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測和分析，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果確定該機(jī)場所需的設(shè)施、規(guī)模及其等級。航空業(yè)務(wù)量的預(yù)測和分析是機(jī)場規(guī)劃和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。REF_Ref9111\w\h[4]通常常用的預(yù)測方法包括專家判斷法、市場分析法、計(jì)量經(jīng)濟(jì)法、類比法、趨勢外推法五種。本次設(shè)計(jì)主要采用趨勢外推法。2.2預(yù)測客運(yùn)量趨勢外推法2.2.1直線1.年客運(yùn)量直線模型參數(shù)計(jì)算表2-12010-2020年直線模型年份xyxxab2010-50.2936-1.468250.37240.02142011-40.2743-1.09716--2012-30.2981-0.8949--2013-20.3122-0.624442014-10.3459-0.34591--201500.371100--201610.39860.39861201720.42150.82304--201830.44361.33089--201940.45381.815216--202050.48322.41625N=114.09592.35431102.直線模型計(jì)算公式如下y=a+b×式中y——客(或貨）運(yùn)量，單位萬人X——時間b——參數(shù)，為常數(shù)，由客運(yùn)量求得為簡化計(jì)算，設(shè)2015年的X=0a=x2=b=n=所以，該機(jī)場每年客運(yùn)量增加0.0214萬人該機(jī)場年客運(yùn)量計(jì)算式為y=0.3724+0.0214X計(jì)算相關(guān)系數(shù)r值r=n==0.9757 預(yù)測2031年的航空業(yè)務(wù)量2031年X=16,y=0.3724+0.0214×16=0.7148萬人預(yù)測2041年的航空客運(yùn)量2041年X=26,y=0.3724+0.0214×26=0.9288萬人2.2.2曲線模型1.年客運(yùn)量指數(shù)曲線模型參數(shù)計(jì)算表2-22010-2020年指數(shù)曲線模型年份xYlnxab2010-50.2936-1.2266.130.09871.1442011-40.2743-1.2945.176--2012-30.2981-1.213.63--2013-20.3122-1.1642.3282014-10.3459-1.0621.062--201500.3711-0.9910--201610.3986-0.920-0.92201720.4215-0.864-1.728--201830.4436-0.813-2.439--201940.4538-0.79-3.16--202050.4832-0.727-3.635N=11∑X=0∑y=4.0959∑lny∑xlnyyabx為了計(jì)算方便，直接把指數(shù)方程轉(zhuǎn)化變成直線方程計(jì)REF_Ref9339\w\h[5]。因此，指數(shù)方程兩邊需要取對logy=loga(logb)xlogy=y',loga=a',logb=b',代入上述公式，即可獲得直線方程式如下，用直線法求出a',b'a,b的值a’=x2y'?=a=log?1a’=log?1（-1.0055）=0.0987b’=n=0.0586b=log?1b’=log?10.0586=1.144客運(yùn)量每年增長b-1=14.4%年客運(yùn)量計(jì)算式為y=0.09871.144x計(jì)算相關(guān)系數(shù)r值r=n=預(yù)測2031年的航空業(yè)務(wù)量2031年X=16，y=0.8494萬人預(yù)測2041年的航空業(yè)務(wù)量2041年X=26，y=3.2613萬人因?yàn)橹本€模型的相關(guān)系數(shù)為0.9757，相比之下，直線模型相關(guān)系數(shù)小于指數(shù)曲線相關(guān)系數(shù)，相比較而言，指數(shù)曲線模型預(yù)測更加精準(zhǔn)。所以，2031年的陜北某通航機(jī)場航空客運(yùn)量為0.8494萬人，2041年的陜北某通航機(jī)場航空客運(yùn)量為3.2613萬人。2.3高峰小時客運(yùn)量和起降架次2.3.1高峰小時客運(yùn)量高峰小時客運(yùn)量為高峰月份日均高峰小時客運(yùn)量，一般使用年最大高峰小時客運(yùn)量。但是，如果數(shù)據(jù)缺少或丟失，不能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析REF_Ref9545\w\h[6]，高峰小時客運(yùn)量也被允許采用當(dāng)年客運(yùn)量的0.03％~0.05％。但隨著年客運(yùn)量的增加，采用百分?jǐn)?shù)應(yīng)遞減。本次設(shè)計(jì)的陜西某通航機(jī)場，因資料不全，采用當(dāng)年客運(yùn)量0.05％來計(jì)算其高峰每小時客運(yùn)量。2031年高峰每小時客運(yùn)量為4.247人2041年高峰每小時客運(yùn)量為16.3人2.3.2高峰每小時飛機(jī)的起降架次本次設(shè)計(jì)的陜西某通航機(jī)場，為A1級通航機(jī)場。該機(jī)場主要為SF3、YU7、AN4、SA365、EC155等機(jī)型。表2-3預(yù)計(jì)2031年機(jī)型組成表機(jī)型(人數(shù))機(jī)種比例滿座率YU7(50)10%70%AN4(50)15%70%SF3(30)30%70%EC155（14）22%70%SA365（13）23%70%預(yù)計(jì)2031年陜西某通航機(jī)場平均客座數(shù)：（50×0.1+50×0.15+30×0.3+14×0.22+13×0.23）×0.7飛機(jī)起降架次：8494÷19.3≈表2-4預(yù)計(jì)2041年機(jī)型組成表機(jī)型(人數(shù))機(jī)種比例滿座率YU7(50)30%70%AN4(50)20%70%SF3(30)30%70%EC155（14）10%70%SA365（13）10%70%預(yù)計(jì)2041年陜西某通航機(jī)場平均客座數(shù)：(50×0.3+50×0.2+30×0.3+14×0.1+13×0.1)×0.7=25.69座飛機(jī)起降架次：32613÷25.69≈1270架表2-52041年高峰小時各機(jī)型起降架次表機(jī)型總起降架次機(jī)型比例年起降架次高峰小時起降架次高峰小時年起降總架次YU7127030%3810.171AN420%2540.11SF330%3810.17EC15510%1270.057SA36510%1270.0572.4航站樓和機(jī)坪停機(jī)位數(shù)量2.4.1航站樓通常，航站樓面積的大小由高峰每小時客運(yùn)量來決定。2041年的高峰小時的客運(yùn)量經(jīng)預(yù)測是16.3人，按照規(guī)定建筑面積配置標(biāo)準(zhǔn)為24㎡/人，24×17=408㎡。由于客運(yùn)量過少，因此不能按照此標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，所以航站樓建筑面積定為1000㎡。2.4.2機(jī)坪停機(jī)位數(shù)量按照規(guī)定，機(jī)坪所需的停機(jī)位數(shù)量由高峰每小時飛機(jī)起落架次決定，用以下公式計(jì)算在式中N－機(jī)坪所需的停機(jī)位數(shù)量U－機(jī)位所得到利用的系數(shù)，一般U取值為0.7~0.5ni—第i類飛機(jī)高峰時間的出動架次最大值；ti——i類飛機(jī)所占用機(jī)坪所需的時間本次設(shè)計(jì)中飛機(jī)起降架次占飛機(jī)總起降架次的0.65倍，機(jī)位利用系數(shù)0.62041年陜北某機(jī)場所需停機(jī)位數(shù)量YU7:N=,取1機(jī)位AN4:N=,取1機(jī)位SF3:N=，取1機(jī)位EC155:N=,取1機(jī)位SA365:N=,取1機(jī)位表2-62041年各機(jī)型所需的機(jī)位機(jī)型占用時間高峰小時起降架次機(jī)位YU70.90.171AN40.90.111SF30.80.171EC1550.750.0571SA3650.750.05712041年陜西某通航機(jī)場機(jī)坪停機(jī)位需要5個。第三章飛行區(qū)平面設(shè)計(jì)通常飛行區(qū)平面設(shè)計(jì)包括以下幾個部分，跑道、跑道端安全地區(qū)、凈空道、滑行道、升降帶等等。REF_Ref9689\w\h[7]關(guān)于飛行區(qū)平面設(shè)計(jì)最重要的部分為跑道長度設(shè)計(jì)。3.1跑道設(shè)計(jì)3.1.1風(fēng)力荷載表3-1陜西某地區(qū)全年風(fēng)向風(fēng)頻率統(tǒng)計(jì)表風(fēng)速風(fēng)向北北東北東北東東北東東東南東南南東南南0.5~1.86.0~7.93.10003.104.3008.0~9.90001.50000010.0~12.900000000013.0~14.900000000015.0~17.9000000000≥18.0000000000共計(jì)風(fēng)向風(fēng)速南西南西南西西南西西西北西北北西北無風(fēng)共計(jì)0.5~1006.0~00000008.0~9.900000000010.0~12.900000000013.0~14.900000000015.0~17.9000000000≥18.0000000000共計(jì)8.58.7100根據(jù)相關(guān)規(guī)定，飛機(jī)在起飛降落時遭遇的最大逆風(fēng)風(fēng)速不得超過15m/s，遭遇的最大90°側(cè)風(fēng)風(fēng)速不得超過8m/s，如果超過該規(guī)定，飛機(jī)可能會遭遇危險，固不能正常起飛降落。REF_Ref9760\w\h[8]根據(jù)對陜西某地區(qū)全年風(fēng)速風(fēng)向頻率統(tǒng)計(jì)，全年風(fēng)速均為超過8m/s，故可認(rèn)為無論機(jī)場跑道的方向如何布置，飛機(jī)均可正常起飛降落，不會受到風(fēng)速影響。3.1.2跑道長度的確定由預(yù)測的2041年陜西某通航機(jī)場航空業(yè)務(wù)量和高峰小時飛機(jī)起降架次可知，高峰小時總起降架次為1，由于航空量較小，設(shè)計(jì)的通航機(jī)場構(gòu)型較為簡單，因此不需要設(shè)計(jì)平行滑行道。該機(jī)場預(yù)計(jì)所使用飛機(jī)為SF3、YU7、AN4、SA365、EC155等機(jī)型。表3-2各機(jī)型數(shù)據(jù)YU7AN4SF3最大載油量4790Kg4600Kg3200Kg最大商載4700Kg5500Kg3850Kg起飛所需滑跑距離640m600m385m最大起飛重量21800Kg21000Kg5000kg該機(jī)場所需的YU7、AN4、SF3等機(jī)型飛機(jī)的年起降次數(shù)均達(dá)到250架次/年，因此，按照規(guī)范要求，可認(rèn)定以上三種型號飛機(jī)均為關(guān)鍵飛機(jī)。其中，YU7起飛所需距離最長，為640m。所以通常不記降落滑行跑道的長度。所以該機(jī)場預(yù)設(shè)跑道長度為1000m。經(jīng)過查詢數(shù)據(jù)，陜西某地區(qū)的標(biāo)高為48.5m，所以修正后的機(jī)場場地長度為FL=1.07H300因此，該機(jī)場跑道起飛高程修正后為647.03m。該機(jī)場基準(zhǔn)氣溫為20°，根據(jù)規(guī)范，海拔升高1000米，溫度降低5度，該區(qū)域海拔48.5米，因此標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度降低為0.25°。所以經(jīng)過溫度修正后跑道長度為647774.82/647.03=1.198<1.35因此，按照規(guī)范所定的修正長度與原長度對比校核的要求校驗(yàn)，高程與溫度的修正長度滿足此規(guī)范要求。該通航機(jī)場的跑道有效縱坡，設(shè)計(jì)按照預(yù)計(jì)有效縱坡0.5%和加長10%跑道長度來修正跑道的長度。774.82×所以，經(jīng)過坡度修正后的跑道長度為813.56m。因?yàn)樾拚蟮呐艿篱L度為813.56m，小于預(yù)設(shè)跑道長度1000m，所以預(yù)設(shè)跑道長度滿足要求。3.1.3跑道寬度設(shè)計(jì)表3-3跑道的最小寬度飛行區(qū)等級ABCD1181823-2232328-3282828454--4545經(jīng)查詢，國際民航組織公約規(guī)定，A1級通航機(jī)場的跑到寬度不得小于18m。REF_Ref9865\w\h[9]跑道最小寬度公式為式中：——外側(cè)輪間距,經(jīng)檢查，該機(jī)場飛機(jī)外側(cè)車輪間距為4米至7米——飛機(jī)主起落架的外輪與機(jī)場跑道道邊之間的凈距，按照規(guī)范要求，飛行區(qū)指標(biāo)為A的跑道凈距為1.5m所以跑道最小寬度為6+2×1.5=9m故此，設(shè)定機(jī)場跑道寬度為30m。3.2跑道系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1升降帶為了避免飛機(jī)沖出跑道，釀成重大安全事故，為保證飛機(jī)可以正常起飛，故設(shè)置升降帶。該機(jī)場為A1級通航機(jī)場，按照相關(guān)規(guī)范向外延伸30m為60m。表3-4升降帶寬度飛行區(qū)基準(zhǔn)代碼4321每側(cè)擴(kuò)展距離(距儀表跑道150757575非儀表跑道75754030m3.2.2跑道端安全區(qū)設(shè)計(jì)跑道端安全區(qū)場地必須平整壓實(shí)，不能有雜物或障礙物在安全區(qū)內(nèi)。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，通航機(jī)場飛行區(qū)指標(biāo)Ⅰ為機(jī)沖出跑道對飛機(jī)造成巨大損傷伸90m，并且寬度至少為跑道的兩倍以上設(shè)計(jì)為30m。跑道端安全寬度為60m。3.2.3道肩設(shè)計(jì)按照規(guī)范要求，A1級通航機(jī)場其跑道道肩寬應(yīng)為1.5m。道肩的顏色應(yīng)與跑道顏色有所區(qū)別，有明顯不同，方便辨認(rèn)。3.2.4防吹坪設(shè)計(jì)根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，A1級通航機(jī)場未設(shè)計(jì)停止道和凈空道，但需要設(shè)計(jì)防吹坪，防止飛機(jī)的發(fā)動機(jī)氣流對地面進(jìn)行吹蝕，所以在跑道端外進(jìn)行加固。通常防吹坪的長度應(yīng)沿著跑道端向外繼續(xù)延伸不少于60米。3.3滑行道系統(tǒng)設(shè)計(jì)滑行道在設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)要求：節(jié)約經(jīng)濟(jì)滑行道應(yīng)既暢通又短，盡量延直線設(shè)計(jì)，避免轉(zhuǎn)彎、交叉、穿越跑道應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范，使設(shè)計(jì)的滑行道可以安全使用與機(jī)場的其他設(shè)施系統(tǒng)能夠相互適應(yīng)，不會對跑道、導(dǎo)航設(shè)備造成影響3.3.1滑行道寬度表3-5滑行道面、道肩滑行帶最小寬度飛行區(qū)基準(zhǔn)代字ABCDE滑行道面7.510.515/1818/2323最小寬滑行道面和道肩--253844度(m)滑行帶2739578593滑行帶平整部分2225253844主起落架外輪緣到滑行道邊緣最小凈距（m） 4.54.5因?yàn)楸緳C(jī)場為A1級通航機(jī)場，經(jīng)查表可得知，滑行道的直線部分的最小寬度為7.5米，且當(dāng)滑行道的寬度為飛機(jī)正處于中線位置時，飛機(jī)的主起落架外輪緣到滑行道邊緣的最小凈距為1.5米。本機(jī)場預(yù)計(jì)起飛降落的最大機(jī)型為YU7 型號飛機(jī)。根據(jù)相關(guān)參數(shù)，該機(jī)型飛機(jī)翼展是29.2m，兩側(cè)輪距是5.2m?；械乐本€部分寬度=5.2+1.5×2=8.2m>7.5m所以，設(shè)計(jì)的滑行道寬度為8.2m3.3.2滑行道數(shù)量設(shè)計(jì)由于本次設(shè)計(jì)的為陜西某地區(qū)A1級通航機(jī)場，預(yù)計(jì)2041年客運(yùn)量為3.2613萬人，高峰小時總起降架次為1架，因此，如下圖所示，僅需設(shè)計(jì)一條聯(lián)絡(luò)滑行道，即可滿足該機(jī)場需求。第四章地基處理陜西某地區(qū)地質(zhì)情況本次設(shè)計(jì)的陜西某通航機(jī)場選址陜西中部某地區(qū)，該地區(qū)區(qū)別于陜西北部的黃土高原區(qū)和陜西南部的秦巴山區(qū)，該地勢較為平坦，屬于關(guān)中平原地區(qū)。由于該地區(qū)屬于平原，地勢平坦土地肥沃，盛產(chǎn)糧食木材。該地區(qū)屬于低級黃土塬，地層土質(zhì)分布較為穩(wěn)定，主要為濕陷性黃土層，厚度高達(dá)20m。且由于陜西地區(qū)黃河水沖洗，且雨季長，降水量大，故而對濕陷性黃土造成一定的影響,REF_Ref21402\w\h[10]土質(zhì)的結(jié)構(gòu)較為松散，孔隙比較大。濕陷性黃土的顆粒一般為粉土顆粒，質(zhì)量約占總體的50％－70％。在濕陷性黃土上進(jìn)行通航機(jī)場場道設(shè)計(jì)，必須要考慮由地基濕陷而引起的附加沉降等問題。由于地基沉降會給通航機(jī)場場道帶來很大的問題和苦腦，所以必須進(jìn)行地基處理，徹底消除因地基濕陷帶來的危害，以提高地基承載力。4.2地基處理4.2.1地基處理的目的在工程中，一般通過地基處理對地基內(nèi)的軟弱土進(jìn)行改善，以達(dá)到：提高地基土的地基承載力和抗剪強(qiáng)度，增加地基的穩(wěn)定性減小滲流量，改善土質(zhì)的滲透性，避免地基遭到破壞減少震動反應(yīng)，以改善土的動力性能，避免土質(zhì)液化4.減小土質(zhì)壓縮性，防止且避免地基變形REF_Ref22924\w\h[11]4.2.2地基處理的方法通過查詢規(guī)范和技術(shù)比較，確定采用強(qiáng)夯法來對地基進(jìn)行處理。表4-1處理規(guī)定處理方法適用范圍一般處理濕陷性黃土厚度強(qiáng)夯S<60%的濕陷性黃土3~6重錘夯實(shí)S<60%的濕陷性黃土3~6擠密法底下水位以下5~15墊層法地下水位以下1~3強(qiáng)夯法具體施工過程中，夯擊設(shè)備會將重量在10-25噸范圍內(nèi)的重錘提高至10-25米的高度，然后讓其自由下落，借助于比較強(qiáng)大的沖擊波和夯擊作用力對土壤進(jìn)行夯擊處理，REF_Ref16784\w\h[12]從而可達(dá)到提高地基承載力、對地基加固、消除濕陷性的作用。強(qiáng)夯因?yàn)槠涮幚砉に嚭唵?、施工方便，且對比其他濕陷性黃土地基處理辦法具備明顯的工期短、費(fèi)用低等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于濕陷性黃土地基的處理。REF_Ref18860\w\h[13]REF_Ref19236\w\h[14]REF_Ref19242\w\h[15]經(jīng)過粗略計(jì)算，強(qiáng)夯法與傳統(tǒng)的換土墊層和樁基進(jìn)行比較，工期大約縮短4個月，造價節(jié)約50%。REF_Ref22191\w\h[16]當(dāng)然，由于強(qiáng)夯法本身自有的特點(diǎn)，會產(chǎn)生巨大的噪音，對周圍居民平時的生活起居造成較大的影響。但由于本次通航機(jī)場的選址在陜西某地郊區(qū)，離周圍居民區(qū)和商場較遠(yuǎn)，因此不會對其造成較大影響。4.2.3夯點(diǎn)布置根據(jù)規(guī)范，第一遍的夯點(diǎn)間距為夯錘的直徑的2.5——3.5倍。重錘直徑為2.52m，錘底面積5m2。REF_Ref20389\w\h[17]第一遍夯點(diǎn)間距設(shè)置為7.5m，采用正方形矩陣排列。同時第二遍、第三遍夯點(diǎn)間距在第一遍之間，盡量使處理范圍內(nèi)的地基夯點(diǎn)分布均勻，以達(dá)到消除濕陷性、提高地基承載力的目的。4.2.4強(qiáng)夯的有效加固深度采用單點(diǎn)夯擊能量為2000KN?m進(jìn)行單點(diǎn)夯擊，滿夯時采用1000KN?m進(jìn)行夯擊。根據(jù)查詢強(qiáng)夯法的有效加固深度表格可得知，本次強(qiáng)夯的預(yù)計(jì)有效加固深度為4.0m至5.0m，滿足要求。第五章道面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1交通量根據(jù)第二章對航空業(yè)務(wù)量的預(yù)測，陜西某通航機(jī)場未來在2041年預(yù)計(jì)飛機(jī)年起降架次達(dá)到1270架。故此，2041年各型號飛機(jī)起降架次如下：表5-1預(yù)計(jì)2041年飛機(jī)機(jī)型起降架次機(jī)型(人數(shù))機(jī)種比例起降架次YU7(50)30%381AN4(50)20%254SF3(30)30%381EC155（14）10%127SA365（13）10%127按照ICAO的國際標(biāo)準(zhǔn)分類的機(jī)型情況為：表5-2ICAO標(biāo)準(zhǔn)分類的機(jī)型情況機(jī)型分類：ICAO（A、B、C、D、E、F）ASA365、EC155BYU7、AN4、SF3因此，預(yù)計(jì)2041年，A類機(jī)型占總比重的20％，共254架，B類機(jī)型占總比重的80％，起降1016架。該通航機(jī)場場道使用水泥混凝土道面結(jié)構(gòu)。5.2道面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)5.2.1水泥混凝土的道面土基設(shè)計(jì)根據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，土基應(yīng)滿足緊湊、密實(shí)、均勻的特點(diǎn)。通過排水設(shè)計(jì)減少地下水冰凍等情況對土基的危害。在經(jīng)過處理后的土基的工作區(qū)深度范圍內(nèi)的回彈模量預(yù)計(jì)可達(dá)到30MPa左右。5.2.2基層設(shè)計(jì)基層需要滿足抗凍性和水穩(wěn)定性的特點(diǎn)，起到穩(wěn)定跑道路面的作用。表5-3不同等級飛行區(qū)基層厚度飛行區(qū)等級基層厚度A、B150mmC、D、E300mm經(jīng)過查詢規(guī)范，可知該機(jī)場基層厚度為150mm。5.2.3墊層設(shè)計(jì)由于設(shè)計(jì)的該陜西某通航機(jī)場選址地處于低級黃土塬，土基較為濕潤，為了改善土基的狀況條件，滿足所需的要求，所以需要設(shè)計(jì)墊層。墊層法為傳承多年的黃土地基處置措施，廣為運(yùn)用。REF_Ref27015\w\h[18]墊層一般用灰土、碎石或混凝土組成。按照相關(guān)規(guī)定，設(shè)計(jì)的墊層應(yīng)該比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)層至少寬300mm，并且設(shè)計(jì)墊層的厚度應(yīng)該不小于150mm。5.2.4面層設(shè)計(jì)由于水泥混凝土板具有一定的強(qiáng)度，同時具有抗腐蝕性能、抗裂性、耐磨性、耐久性、抗凍性，故此選用水泥混凝土作為面層。根據(jù)規(guī)范，查詢下表可得知，該機(jī)場的水泥混凝土拉彎強(qiáng)度為4.5MPa，REF_Ref27064\w\h[19]水泥混凝土板的最小的厚度為200mm。表5-4飛行區(qū)水泥混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范飛行區(qū)等級水泥混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度水泥混凝土板最小厚度A、B4.5MPa200mmC、D、E5.0MPa240mm5.2.5道面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案根據(jù)相關(guān)規(guī)定和要求，共設(shè)計(jì)出三種不同的方案。表5-5道面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案方案編號基層墊層方案一水泥穩(wěn)定碎石2級配碎石20方案二水泥穩(wěn)定220片石、卵石20方案三碾壓混凝土180石灰205.3土基的反應(yīng)模量K0確定根據(jù)之前對道面結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)，確定該機(jī)場的水泥混凝土強(qiáng)度為4.5MPa，回彈模量預(yù)估可達(dá)30Mpa，水泥混凝土的泊松比為0.35，承載板的直徑為74cm，用圓形承載板來測試計(jì)算土基回彈模量，公式如下：EK0為土基反應(yīng)模量，K0=D－承載板直徑P－承載板的壓力值L－回彈變形E0－μ0－水泥混凝土K5.4道面結(jié)構(gòu)計(jì)算由之前計(jì)算可得以下表格：表5-6ICAO標(biāo)準(zhǔn)分類的機(jī)型情況機(jī)型分類：ICAO（A、B、C、D、E、F）ASA365、EC155BYU7、AN4、SF3因此，預(yù)計(jì)在2041年，A類機(jī)型占總比重的20％，共起降254架，B類機(jī)型占總比重的80％，共起降1016架，客運(yùn)量年增漲量為14.4％。已知該通航機(jī)場場道的道面設(shè)計(jì)壽命為30年，則在設(shè)計(jì)年限內(nèi)的年均運(yùn)行次數(shù)Ns為：N表5-6交通組成機(jī)型PG(kN)St(m)SL1(m)q(MPa)NsncnwYU70.95218.000.401.21490322AN40.95210.000.301.19326822EC1550.957163422SA3650.957163422SF30.95158.000.301.13490322表中：－主起落架的荷載分配系數(shù)；－飛機(jī)起飛時最大重量；－起落架輪之間的凈距；－起落架輪軸之間的凈距；－飛機(jī)主起落架輪胎的壓力；－在設(shè)計(jì)年限內(nèi)飛機(jī)年均運(yùn)行次數(shù)；－主起落架的個數(shù)；－單個主起落架的輪子數(shù)5.4.1基頂反應(yīng)模量Kj為基層頂面的反應(yīng)模量，K0為土基的反應(yīng)模量，?je為基層的當(dāng)量厚度。Kj由K表5-7基層反應(yīng)模量因?yàn)樗喾€(wěn)定碎石的當(dāng)量系數(shù)為1.5，水泥穩(wěn)定沙礫的當(dāng)量系數(shù)為1.4，碾壓混凝土的當(dāng)量系數(shù)為2.0，所以可求得：方案一的基層當(dāng)量厚度：hje1=方案二的基層當(dāng)量厚度：h方案三的基層當(dāng)量厚度:h由前文計(jì)算可得，土基反應(yīng)模量K0為58.8MN/m3，方案一的基層頂面反應(yīng)模量：75MN/方案二的基層頂面反應(yīng)模量：78MN/方案三的基層頂面反應(yīng)模量：83MN/m表5-8基層頂面反應(yīng)模量最低值飛行區(qū)指標(biāo)ⅡA、BC、D、E、F基層頂面的反應(yīng)模量kj（MN/m3）5080經(jīng)過查詢規(guī)范，三種方案的基層頂面的反應(yīng)模量均大于50，故此三種方案均滿足要求。5.4.2各類機(jī)型的輪印尺寸及其累計(jì)作用的次數(shù)1、YU7機(jī)型主起落架輪載：；輪印：；；累計(jì)作用次數(shù)：次。2、AN4機(jī)型主起落架輪載：；輪?。?；累計(jì)作用次數(shù)：次。3、SF3機(jī)型主起落架輪載：；輪?。?；累計(jì)作用次數(shù)：次。4、EC155機(jī)型主起落架輪載：；輪印：；累計(jì)作用次數(shù)：次。5、SA365機(jī)型主起落架輪載：；輪印：；累計(jì)作用次數(shù)：次。由此可得：機(jī)型（kN）(m）（mm）（次）YU751.78286.13171.6816469AN449.88283.18169.910863SF337.53252.07151.2414508EC15511.69144.5786.742773SA36510.09134.3280.5925765.4.3各方案板厚的相對剛度半徑方案一：板厚h=200mm，基頂?shù)姆磻?yīng)模量為75MN/?，水泥混凝土的泊松比為0.15，水泥混凝土的拉彎強(qiáng)度為4.5MPa，彎拉彈性模量為35000MPa。則它的相對剛度半徑為：l方案二：板厚h=220mm，基頂?shù)姆磻?yīng)模量為78MN/?，水泥混凝土的泊松比為0.15，水泥混凝土的拉彎強(qiáng)度為4.5MPa，彎拉彈性模量為35000MPa，則它的相對剛度半徑為：l方案三：板厚h=200mm，基頂?shù)姆磻?yīng)模量為83MN/?，水泥混凝土的泊松比為0.15，水泥混凝土的拉彎強(qiáng)度為4.5MPa，彎拉彈性模量為35000MPa。,則它的相對剛度半徑為：l5.4.4邊板彎矩的計(jì)算已知方案一的板厚相對剛度半徑為751.1mmEC155機(jī)型EC155機(jī)型，G=49.2KN,通過查詢諾謨圖，得到其板邊彎矩M表5-9諾謨圖由此可得;板邊彎拉應(yīng)力為σ板邊計(jì)算應(yīng)力：σ飛機(jī)的容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：nSA365機(jī)型SA365機(jī)型，G=42.5N,通過查詢諾謨圖，得到其板邊彎矩M由此可得;板邊彎拉應(yīng)力為σ板邊計(jì)算應(yīng)力：σ飛機(jī)的容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：nYU7機(jī)型YU7機(jī)型，G=218KN,通過查詢諾謨圖，得到其板邊彎矩M由此可得;板邊彎拉應(yīng)力為σ板邊計(jì)算應(yīng)力：σ飛機(jī)的容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：nAN4機(jī)型AN4機(jī)型，G=210KN,通過查詢諾謨圖，得到其板邊彎矩M由此可得;板邊彎拉應(yīng)力為σ板邊計(jì)算應(yīng)力：σ飛機(jī)的容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：nSF3機(jī)型SF3機(jī)型，G=158KN,通過查詢諾謨圖，得到其板邊彎矩M由此可得;板邊彎拉應(yīng)力為σ板邊計(jì)算應(yīng)力：σ飛機(jī)的容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：n方案二：已知方案二的板厚相對剛度半徑為798.9mmEC155機(jī)型EC155機(jī)型，G=49.2KN,通過查詢諾謨圖，得到其板邊彎矩M由此可得;板邊彎拉應(yīng)力為σ板邊計(jì)算應(yīng)力：σ飛機(jī)的容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：nSA365機(jī)型SA365機(jī)型，G=42.5KN,通過查詢諾謨圖，得到其板邊彎矩M由此可得;板邊彎拉應(yīng)力為σ板邊計(jì)算應(yīng)力：σ飛機(jī)的容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：nYU7機(jī)型YU7機(jī)型，G=218KN,通過查詢諾謨圖，得到其板邊彎矩M由此可得;板邊彎拉應(yīng)力為σ板邊計(jì)算應(yīng)力：σ飛機(jī)的容許作用次數(shù)為：Ne疲勞損耗比：neAN4機(jī)型AN4機(jī)型，G=210KN,通過查詢諾謨圖，得到其板邊彎矩M由此可得;板邊彎拉應(yīng)力為σ板邊計(jì)算應(yīng)力：σ飛機(jī)的容許作用次數(shù)為：Ne疲勞損耗比：neSF3機(jī)型SF3機(jī)型，G=158KN,通過查詢諾謨圖，得到其板邊彎矩M由此可得;板邊彎拉應(yīng)力為σ板邊計(jì)算應(yīng)力：σ飛機(jī)的容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：ne方案三：板厚相對剛度半徑為732.3mmEC155機(jī)型EC155機(jī)型，G=49.2KN,通過查詢諾謨圖，得到其板邊彎矩M由此可得;板邊彎拉應(yīng)力為σ板邊計(jì)算應(yīng)力：σ飛機(jī)的容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：nSA365機(jī)型EC155機(jī)型，G=42.5KN,通過查詢諾謨圖，得到其板邊彎矩M由此可得;板邊彎拉應(yīng)力為σ板邊計(jì)算應(yīng)力：σ飛機(jī)的容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：nYU7機(jī)型YU7機(jī)型，G=218KN,通過查詢諾謨圖，得到其板邊彎矩M由此可得;板邊彎拉應(yīng)力為σ板邊計(jì)算應(yīng)力：σ飛機(jī)的容許作用次數(shù)為：Ne疲勞損耗比：neAN4機(jī)型AN4機(jī)型，G=210KN,通過查詢諾謨圖，得到其板邊彎矩M由此可得;板邊彎拉應(yīng)力為σ板邊計(jì)算應(yīng)力：σ飛機(jī)的容許作用次數(shù)為：Ne疲勞損耗比：neSF3機(jī)型SF3機(jī)型，G=158KN,通過查詢諾謨圖，得到其板邊彎矩M由此可得;板邊彎拉應(yīng)力為σ板邊計(jì)算應(yīng)力：σ飛機(jī)的容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：neNe5.4.5板邊彎矩影響圖法方案一：板厚h=200mm，基頂?shù)姆磻?yīng)模量為75MN/?，水泥混凝土的泊松比為0.15，水泥混凝土的拉彎強(qiáng)度為4.5MPa，彎拉彈性模量為35000MPa。相對剛度半徑為751.1mm，采用直尺量板邊彎矩影像圖上的剛度半徑L′p=118mm。EC155機(jī)型，該機(jī)型的輪印為144.57mm。LWt表5-10數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)放置方式左下左上右下右上匯總輪子與0垂直2021252389輪子與0相切25232729104臨界荷位0點(diǎn)和影響圖0點(diǎn)垂直時，輪印覆蓋格數(shù)Nb板邊彎矩M板邊彎拉應(yīng)力：σe板邊計(jì)算應(yīng)力：σp飛機(jī)容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：nSA365機(jī)型，該機(jī)型的輪印為134.32mm。LWt放置方式左下左上右下右上匯總輪子與0垂直1819232181輪子與0相切2221242592臨界荷位0點(diǎn)和影響圖0點(diǎn)垂直時，輪印覆蓋格數(shù)Nb板邊彎矩M板邊彎拉應(yīng)力：σe板邊計(jì)算應(yīng)力：σp飛機(jī)容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：neNYU7機(jī)型，該機(jī)型的輪印為286.13mm。LWt放置方式左下左上右下右上匯總輪子與0垂直81518356271輪子與0相切89668661302臨界荷位0點(diǎn)和影響圖0點(diǎn)垂直時，輪印覆蓋格數(shù)Nb板邊彎矩M板邊彎拉應(yīng)力：σe板邊計(jì)算應(yīng)力：σp飛機(jī)容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：neAN4機(jī)型，該機(jī)型的輪印為283.18mm。LWt放置方式左下左上右下右上匯總輪子與0垂直80498152262輪子與0相切87668561299臨界荷位0點(diǎn)和影響圖0點(diǎn)垂直時，輪印覆蓋格數(shù)Nb板邊彎矩M板邊彎拉應(yīng)力：σe板邊計(jì)算應(yīng)力：σp飛機(jī)容許作用次數(shù)為：Ne疲勞損耗比：neSF3機(jī)型，該機(jī)型的輪印為252.07mm。LWt放置方式左下左上右下右上匯總輪子與0垂直63456844220輪子與0相切76538066262臨界荷位0點(diǎn)和影響圖0點(diǎn)垂直時，輪印覆蓋格數(shù)Nb板邊彎矩M板邊彎拉應(yīng)力：σe板邊計(jì)算應(yīng)力：σp=飛機(jī)容許作用次數(shù)為：Ne=疲勞損耗比：ne方案二：板厚h=220mm，基頂?shù)姆磻?yīng)模量為78MN/?，水泥混凝土的泊松比為0.15，水泥混凝土的拉彎強(qiáng)度為4.5MPa，彎拉彈性模量為35000MPa，相對剛度半徑為798.9mm，采用直尺量板邊彎矩影像圖上的剛度半徑L′p=118mm。EC155機(jī)型，該機(jī)型輪印為144.57mm。LWt放置方式左下左上右下右上匯總輪子與0垂直2319231984輪子與0相切2216221676臨界荷位0點(diǎn)和影響圖0點(diǎn)垂直時，輪印覆蓋格數(shù)Nb板邊彎矩M板邊彎拉應(yīng)力：σe板邊計(jì)算應(yīng)力：σp飛機(jī)容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：nSA365機(jī)型，該機(jī)型輪印為134.52mm。LWt放置方式左下左上右下右上匯總輪子與0垂直2117201775輪子與0相切2015201469臨界荷位0點(diǎn)和影響圖0點(diǎn)垂直時，輪印覆蓋格數(shù)Nb板邊彎矩M板邊彎拉應(yīng)力：σe板邊計(jì)算應(yīng)力：σp飛機(jī)容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：nYU7機(jī)型，該機(jī)型的輪印為286.13mm。LWt放置方式左下左上右下右上匯總輪子與0垂直65546554238輪子與0相切76577657266臨界荷位0點(diǎn)和影響圖0點(diǎn)垂直時，輪印覆蓋格數(shù)Nb板邊彎矩M板邊彎拉應(yīng)力：σe板邊計(jì)算應(yīng)力：σp飛機(jī)容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：neAN4機(jī)型，該機(jī)型的輪印為283.18mm。LWt放置方式左下左上右下右上匯總輪子與0垂直62526250226輪子與0相切75547453256臨界荷位0點(diǎn)和影響圖0點(diǎn)垂直時，輪印覆蓋格數(shù)Nb板邊彎矩M板邊彎拉應(yīng)力：σe板邊計(jì)算應(yīng)力：σp飛機(jī)容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：neSF3機(jī)型，該機(jī)型的輪印為252.07mm。LW放置方式左下左上右下右上匯總輪子與0垂直57455447203輪子與0相切63566155235臨界荷位0點(diǎn)和影響圖0點(diǎn)垂直時，輪印覆蓋格數(shù)Nb板邊彎矩M板邊彎拉應(yīng)力：σe板邊計(jì)算應(yīng)力：σp飛機(jī)容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：ne方案三：板厚h=200mm，基頂?shù)姆磻?yīng)模量為83MN/?，水泥混凝土的泊松比為0.15，水泥混凝土的拉彎強(qiáng)度為4.5MPa，彎拉彈性模量為35000MPa。它的相對剛度半徑732.3mm。采用直尺量板邊彎矩影像的圖上的剛度半徑L′p=118mm。EC155機(jī)型，該機(jī)型輪印為144.57mm。LWt放置方式左下左上右下右上匯總輪子與0垂直32242619101輪子與0相切2422251889臨界荷位0點(diǎn)和影響圖0點(diǎn)垂直時，輪印覆蓋格數(shù)Nb板邊彎矩M板邊彎拉應(yīng)力：σe板邊計(jì)算應(yīng)力：σp飛機(jī)容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：nSA365機(jī)型，該機(jī)型輪印為134.32mm。LWt放置方式左下左上右下右上匯總輪子與0垂直2922251894輪子與0相切2017231676臨界荷位0點(diǎn)和影響圖0點(diǎn)垂直時，輪印覆蓋格數(shù)Nb板邊彎矩M板邊彎拉應(yīng)力：σe板邊計(jì)算應(yīng)力：σp飛機(jī)容許作用次數(shù)為：N疲勞損耗比：nYU7機(jī)型，該機(jī)型的輪印為286.13mm。LWt放置方式左下左上右下右上匯總輪子與0垂直78667663283輪子與0相切95718967322臨界荷位0點(diǎn)和影響圖0點(diǎn)垂直時，輪印覆蓋格數(shù)Nb板邊彎矩M板邊彎拉應(yīng)力：σe板邊計(jì)算應(yīng)力：σp飛機(jī)容許作用次數(shù)為：Ne疲勞損耗比：neAN4機(jī)型，該機(jī)型的輪印為283.18mm。LWt放置方式左下左上右下右上匯總輪子與0垂直75617358267輪子與0相切87688463302臨界荷位0點(diǎn)和影響圖0點(diǎn)垂直時，輪印覆蓋格數(shù)Nb板邊彎矩M板邊彎拉應(yīng)力：σe板邊計(jì)算應(yīng)力：σp飛機(jī)容許作用次數(shù)為：Ne疲勞損耗比：neSF3機(jī)型，該機(jī)型的輪印為252.07mm。LWt放置方式左下左上右下右上匯總輪子與0垂直66476249224輪子與0相切73527553253臨界荷位0點(diǎn)和影響圖0點(diǎn)垂直時，輪印覆蓋格數(shù)Nb板邊彎矩M板邊彎拉應(yīng)力：σe板邊計(jì)算應(yīng)力：σp飛機(jī)容許作用次數(shù)為：Ne=疲勞損耗比：neN方案一諾謨圖法和影響圖法邊板彎矩對比機(jī)型諾謨圖Me影響圖法Me差值EC1550.0090.006280.00363YU70.0220.02060.0014SA3650.0090.005550.00345AN40.0220.020070.00193SF30.0190.016730.00227方案二諾謨圖法和影響圖法邊板彎矩對比機(jī)型諾謨圖Me影響圖法Me差值EC1550.0110.005740.00526YU70.0240.02050.0035SA3650.0110.00450.0065AN40.0240.02020.0038SF30.020.0170.003方案三諾謨圖法和影響圖法邊板彎矩對比機(jī)型諾謨圖Me影響圖法Me差值EC1550.0080.00580.0022YU70.020.02090.0009SA3650.0080.005390.00261AN40.020.01930.0007SF30.0180.01530.0027表5-11各機(jī)型疲勞損耗值對比EC155YU7SA365AN4SF3疲勞損耗比第一種方案2.754×0.008990.005550.020070.016730.03127第二種方案3.800.008230.00450.02020.0170.04993第三種方案4.020.01160.005390.01930.01530.05159上述所設(shè)計(jì)的的三個方案，由于他們的疲勞損耗比均小于0.8，而規(guī)范中疲勞損耗比為0.8~1.1，故此三個方案均不滿足規(guī)范的要求。由于本次設(shè)計(jì)的是陜北某通航機(jī)場，級別為A1級，而小型通航機(jī)場的跑道設(shè)計(jì)需要考慮荷載和溫度影響，所以需要考慮溫度疲勞的影響因素。溫度應(yīng)變會對跑道道板產(chǎn)生脹應(yīng)力、縮應(yīng)力、翹曲應(yīng)力。道面板的線膨脹系數(shù)αc=0.00001。經(jīng)查詢，陜西某地區(qū)的年平均氣溫為6.8°，Vc=0.15，故此，溫度應(yīng)變產(chǎn)生的應(yīng)力為：σ飛機(jī)容許作用次數(shù)為：NeEC155機(jī)型，EC155的ne=2873疲勞損耗比：neYU7機(jī)型，YU7的ne=16469疲勞損耗比：neAN4機(jī)型，AN4的ne=10863疲勞損耗比：neSF3機(jī)型，SF3的ne=14508疲勞損耗比：neSA365機(jī)型，SA365的ne=2576疲勞損耗比：ne經(jīng)計(jì)算，溫度疲勞損耗比總和為1.037，在0.8至1.1之間，三種方案均滿足規(guī)范的要求。5.4.6技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析經(jīng)查詢，陜西某地區(qū)的材料價格如下：表5-12材料價格材料水泥穩(wěn)定碎石水泥穩(wěn)定沙礫碾壓混凝土石灰穩(wěn)定粒料片石卵石級配碎石價格220元/m3270元/m3680元/m3450元/m3150元/m3500元/m3擬定的方案為：方案編號基層墊層方案一水泥穩(wěn)定碎石2級配碎石20方案二水泥穩(wěn)定220片石、卵石20方案三碾壓混凝土180石灰20方案一：0.2×220+0.2×500=144元/㎡方案二：0.22×270+0.2×150=89.4元/㎡方案三：0.18×680+0.2×450=212.4元/㎡經(jīng)對比，方案二價格實(shí)惠，故選用方案二為最終方案。5.5PCN通報值計(jì)算5.5.1PCN通報要素道面類型表5-13道面類型道面類型代號剛性道面R柔性道面F該通航機(jī)場的跑道為水泥混凝土路面，查上表可得知，該道面類型為剛性道面，代號為R。土基的強(qiáng)度類型（K0=58.8MN/m3）表5-14土基強(qiáng)度類型土基強(qiáng)度剛性道面土基反量柔性道面CBR值土基強(qiáng)度號高強(qiáng)度150（>120）15（>13）A中強(qiáng)度80（60~120）10（8~13）B低強(qiáng)度40（25~60）6（4~8）C特低強(qiáng)度20（<25）3（<4）D之前算定土基的強(qiáng)度類型K0=58.8MN/m3，屬于低強(qiáng)度，經(jīng)查詢表格，代號為C。跑道道面的最大允許胎壓表5-15胎壓類型胎壓類型胎壓限制代號高胎壓無限制W中1.0~1.5MPaX低0.5~1.0MPaY特低<0.5MPaZ因?yàn)榍拔乃O(shè)計(jì)的道面上面層為水泥混凝土，經(jīng)查閱規(guī)范，水泥混凝土的最大允許胎壓為胎壓無限制，代號為W。評定方法表5-16評定方法評定方法代號經(jīng)驗(yàn)評定U技術(shù)評定T本次評定方法為技術(shù)評定，代號為T。5.5.2評價機(jī)型法評價機(jī)型法是對于在當(dāng)今的機(jī)場中現(xiàn)運(yùn)行的各類機(jī)型以及該機(jī)型的年起落架次。確定對于機(jī)場場道的道面結(jié)構(gòu)厚度要求最高的機(jī)型，一般會通過比較該機(jī)場的各機(jī)型的疲勞損耗比，疲勞損耗比最大的即為評價機(jī)型。REF_Ref32560\w\h[20]經(jīng)過比較，YU7機(jī)型是該機(jī)場所有機(jī)型中的疲勞損耗比是最高的，故此該機(jī)型對于通航機(jī)場場道的道面結(jié)構(gòu)厚度要求也是最高的，所以YU7為本次設(shè)計(jì)的陜西通航機(jī)場的評價機(jī)型，評價期確定為5年。1.確定評價期內(nèi)年運(yùn)行次數(shù)將評價期內(nèi)設(shè)計(jì)的陜西某通航機(jī)場內(nèi)所有機(jī)型的起落次數(shù)通過軸載公式進(jìn)行換算，轉(zhuǎn)化為評價機(jī)型YU7當(dāng)量運(yùn)行次數(shù)。Ns=Ns－評價機(jī)型的年運(yùn)行次數(shù)Ni－將要換算的機(jī)型的年運(yùn)行的次數(shù)Pi－將要換算的機(jī)型的輪載（KN)Ps－評價機(jī)型的輪載（KN)注：PiPs<0.75表5-17飛機(jī)主起落架換算系數(shù)δ機(jī)型的年運(yùn)行的次數(shù)為16469。Pi—飛機(jī)主起落架的單個飛機(jī)輪所分配的荷載G－飛機(jī)的最大重量P－飛機(jī)的主起落架荷載的分配系數(shù)nc－飛機(jī)主起落架的個數(shù)nw－飛機(jī)主起落架的輪數(shù)因?yàn)閅U7為評價機(jī)型，所以Pi/Ps=1。將上述所求數(shù)據(jù)代入公式，求得Ns=16469AN4機(jī)型δ機(jī)型的年運(yùn)行的次數(shù)為10863。Pi—飛機(jī)主起落架的單個飛機(jī)輪所分配的荷載G－飛機(jī)的最大重量P－飛機(jī)的主起落架荷載的分配系數(shù)nc－飛機(jī)主起落架的個數(shù)nw－飛機(jī)主起落架的輪數(shù)Pi/Ps=0.96將上述所求數(shù)據(jù)代入公式，求得Ns=8585。SF3機(jī)型δ機(jī)型的年運(yùn)行的次數(shù)為14508。Pi—飛機(jī)主起落架的單個飛機(jī)輪所分配的荷載G－飛機(jī)的最大重量P－飛機(jī)的主起落架荷載的分配系數(shù)nc－飛機(jī)主起落架的個數(shù)nw－飛機(jī)主起落架的輪數(shù)Pi/Ps=0.72由于Pi/Ps=0.72<0.75,所以不計(jì)入到評價其內(nèi)的年運(yùn)行次數(shù)。EC155機(jī)型δ機(jī)型的年運(yùn)行的次數(shù)為2773。Pi—飛機(jī)主起落架的單個飛機(jī)輪所分配的荷載G－飛機(jī)的最大重量P－飛機(jī)的主起落架荷載的分配系數(shù)nc－飛機(jī)主起落架的個數(shù)nw－飛機(jī)主起落架的輪數(shù)Pi/Ps=0.23由于Pi/Ps=0.23<0.75,所以不計(jì)入到評價其內(nèi)的年運(yùn)行次數(shù)。SA365機(jī)型δ機(jī)型的年運(yùn)行的次數(shù)為2576。Pi—飛機(jī)主起落架的單個飛機(jī)輪所分配的荷載G－飛機(jī)的最大重量P－飛機(jī)的主起落架荷載的分配系數(shù)nc－飛機(jī)主起落架的個數(shù)nw－飛機(jī)主起落架的輪數(shù)Pi/Ps=0.19由于Pi/Ps=0.19<0.75,所以不計(jì)入到評價其內(nèi)的年運(yùn)行次數(shù)。表5-18數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)機(jī)型起落架的構(gòu)型δPi(KN)Pi/PsNiNsYU7雙輪雙軸151.7811646916469AN4雙輪雙軸149.880.96108638585SF3雙輪雙軸137.530.72145080EC155雙輪雙軸111.690.2327730SA365雙輪雙軸110.090.1925760經(jīng)計(jì)算，該評價機(jī)型的總當(dāng)量的運(yùn)行次數(shù)為Ns=16469+8585=25054次。確定通航機(jī)場場道的道面結(jié)構(gòu)參數(shù)水泥混凝土的道面結(jié)構(gòu)有效厚度he=Cr×h上述式中：Cr—道面厚度損壞的折減系數(shù)he—水泥混凝土的道面結(jié)構(gòu)有效厚度h—水泥混凝土實(shí)際厚度表5-19道面厚度損害的折減系數(shù)Cr取值范圍道面損壞等級優(yōu)良中次或差Cr值1.000.75~1.000.5~0.750.35~0.5因?yàn)樵O(shè)計(jì)的陜北某通航機(jī)場場道道面的實(shí)際厚度為220mm，道面損害等級為優(yōu)，所以道面厚度損害的折減系數(shù)為1.00。帶入上述公式：he=Cr×h=1.00×220=220mm所以水泥混凝土的道面結(jié)構(gòu)有效厚度為220mm。水泥混凝土彎拉疲勞強(qiáng)度frmfrm=fcm(0.885-0.063logne)上述式中：frm—水泥混凝土彎拉疲勞強(qiáng)度fcm—水泥混凝土彎拉強(qiáng)度ne—評價機(jī)型累計(jì)作用次數(shù)前文設(shè)計(jì)中得知，水泥混凝土彎拉強(qiáng)度為4.5MPa，評價機(jī)型YU7的累計(jì)作用次數(shù)為16469次，代入式中:frm=fcm(0.885-0.063logne)=4.5(0.885-0.063×log16469)=2.785MPa求得水泥混凝土彎拉疲勞強(qiáng)度為2.785MPa。曲線法確定邊板計(jì)算所需的應(yīng)力p(1LT)e上述公式：p—板邊的計(jì)算應(yīng)力e—評價機(jī)型單個起落架在接近半無限大板的臨界荷載時所產(chǎn)生的板邊應(yīng)力LT—板邊的應(yīng)力折減率讓p=frm=2.785MPa，代入上述公式：e=2.785Me=e×?26×所以板邊彎矩Me為30KN?m/m。經(jīng)前文計(jì)算可得知，方案二的相對剛度半徑為798.9mm，通過查詢下面的圖片，可得知：當(dāng)G為300KN時，Me=34KN?m/m當(dāng)G為400KN時，Me=42KN?m/m前文求得Me為30KN?m/m，使用內(nèi)插法可求得：G=300+[（400-300）/（42-34）]×(34-30)=350KN道面PCN值因?yàn)椋襭-frm｜=｜2.785-2.785｜=0，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.025frm，故滿足規(guī)范要求。所以可確定評價機(jī)型YU7的最大的容許運(yùn)行重量為350KN。根據(jù)所確定的土基強(qiáng)度和道面層類型，采用內(nèi)插、外延方法，確定YU7最大容許重量G相對應(yīng)的ACN,即飛機(jī)等級，作為該通航機(jī)場場道的道面等級代碼PCN值。REF_Ref19806\w\h[21]通過查詢《機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（MH5001-2013）105號》可知表5-19YU7飛機(jī)在剛、柔性道面ACN值飛機(jī)機(jī)型胎壓MPa重量柔性道面土基CBR剛性道面土基K0，MN/m3最大/kN高中低特低高中低特低151063150804020182910111310111212YU70.7211055676677已知YU7的最大的容許運(yùn)行重量為350KN，土基反應(yīng)模量為58.8MN/m3，REF_Ref21338\w\h[22]根據(jù)查詢上表，利用內(nèi)插、外延的方法，可求得：最大重量：11最小重量：6?518.2所以跑道的PCN通報值確定為PCN6.535.5.3單輪荷載法G=上述式中：h—所需的水泥混凝土的道面厚度E—水泥混凝土彈性模量K—基礎(chǔ)反應(yīng)模量σ—混凝土容許抗彎應(yīng)力μ—混凝土泊松比a=G‘πPs上述式中：a—飛機(jī)輪胎接觸地面面積半徑Ps—胎壓已知標(biāo)準(zhǔn)的輪胎壓力為1.25MPa=12.75kg/cm3，假定G'=3500Kg，可得a=G‘π已知道面厚度為220mm，即22cm，代入下面公式，可得：b===10.13m已知基礎(chǔ)反應(yīng)模量K≈10kg/cm3，彈性模量為3500000kg/cm3，容許抗彎應(yīng)力為45×1.1/1.8=27.5kg/cm2，泊松比為0.15，代入公式求G：G=G?滿足其規(guī)范要求，PCN=6.8所以跑道的PCN通報值確定為PCN6.8第六章排水設(shè)計(jì)由于跑道上存在積水，會影響跑道濕度，對跑道使用壽命造成影響，加劇了對跑道的損害，破壞了跑道結(jié)構(gòu)，近而會影響飛機(jī)起降安全。所以跑道會設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)，避免了此類現(xiàn)象的發(fā)生。6.1排水工程概況經(jīng)查詢，陜北某地年降水量大多數(shù)集中在350mm—600mm之間，在全國范圍來看屬于平均水平，但近5年來單日最大降水量高達(dá)39.8mm，屬于特大暴雨。因此，為了避免跑道存在積水的現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)配套的排水工程。6.2相關(guān)水利計(jì)算通過查詢《民用機(jī)場排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，得知相關(guān)水利計(jì)算公式。6.2.1設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度公式q=167A?上述式中：q—設(shè)計(jì)的暴雨強(qiáng)度t—降雨歷時p—設(shè)計(jì)重現(xiàn)期6.2.2設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期通常依據(jù)機(jī)場的級別和水文條件確定。表6-1空側(cè)涉及暴雨重現(xiàn)期適用條件暴雨重現(xiàn)期運(yùn)輸機(jī)場5年通用機(jī)場1年至3年由于本機(jī)場為通用機(jī)場，故暴雨重現(xiàn)期為1-3年。6.2.3機(jī)場內(nèi)澇防治設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期表6-2機(jī)場內(nèi)澇防治設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期適用條件重現(xiàn)期備注飛行區(qū)指標(biāo)為4C及4C以上50年地面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：建筑物底層不進(jìn)水，車道積水深度≤150mm飛行區(qū)的指標(biāo)為4C20年該機(jī)場內(nèi)澇防治設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期為20年。6.2.4雨水流量計(jì)算Q=ψKaF上述式中：Q—雨水流量ψ—徑流系數(shù)K—換算系數(shù)a—暴雨強(qiáng)度F—雨水匯集面積6.2.5匯流時間計(jì)算τ?=[2.41nfL(上述式中：τ?—坡面的匯流時間nf—地面表面粗糙系數(shù)L—坡面徑流長度S—地面坡度經(jīng)查詢相關(guān)規(guī)范，徑流系數(shù)確定為0.95，粗糙系數(shù)確定為0.011，暴雨強(qiáng)度確定為8.22，地面坡度為0.005。τ?=[2.41nfL(=[2.41×0.011=3.17min<5min符合規(guī)范要求。設(shè)安全水深為2.5m，溝長為200m，排水溝寬50m，起始水深為