第四章 民航機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面設(shè)計(jì)

民航機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面設(shè)計(jì)1.道面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)2、板厚設(shè)計(jì)（重點(diǎn)）3、分塊設(shè)計(jì)4、接縫設(shè)計(jì)5、水泥混凝土加鋪層設(shè)計(jì)民用機(jī)場(chǎng)剛性道面設(shè)計(jì)內(nèi)容：根據(jù)機(jī)型、交通量大小、土基土質(zhì)條件、水文地質(zhì)情況、材料供應(yīng)等情況，并結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境等因素，初步確定面層、基層、墊層及土基等結(jié)構(gòu)層類(lèi)型、材料、厚度等，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較。見(jiàn)《民用機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)水泥混凝土道面面層施工技術(shù)規(guī)范》(MH5006-2002)將水泥混凝土道面分割成有限尺寸板，以減小混凝土內(nèi)部的溫度應(yīng)力，防止混凝土道面出現(xiàn)斷裂。分塊原則：1）正方形或接近正方形，矩形板的長(zhǎng)寬比1.25：1～1：1，板寬4-6m。2）平面尺寸種類(lèi)不宜過(guò)多，以減少模板種類(lèi)，便于施工。3）規(guī)則板的尺寸應(yīng)與跑道、滑行道、停機(jī)坪等尺寸協(xié)調(diào)。4）雙面坡跑道的中心線(xiàn)應(yīng)與縱縫重合，切忌將跑道中心線(xiàn)位于板中。5）滑行道、聯(lián)絡(luò)道上的板，應(yīng)保證使用該機(jī)場(chǎng)主要飛機(jī)的主輪位于板的中部6）分塊接縫宜采用“井”字形。把獨(dú)立的板塊用適當(dāng)形式的接縫聯(lián)結(jié)為一個(gè)整體，使板間提供足夠的傳遞荷載的能力，從而提高道面的整體強(qiáng)度。按功能劃分：縮縫、脹縫、傳力桿縫和拉桿接縫。按接縫形式：企口縫、平縫和假縫。道面出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷、功能下降；或隨著交通量增加，當(dāng)初設(shè)計(jì)的加道面強(qiáng)度不能滿(mǎn)足使用要求時(shí)，需要進(jìn)行加鋪。內(nèi)容一、道面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)二、普通混凝土板厚計(jì)算

三、分塊設(shè)計(jì)

四、接縫設(shè)計(jì)五、水泥混凝土加鋪層設(shè)計(jì)六、其他設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介及進(jìn)展面層基層墊層壓實(shí)土基道面結(jié)構(gòu)層指根據(jù)機(jī)型、交通量大小、土基土質(zhì)條件、水文地質(zhì)情況、材料供應(yīng)等情況，并結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境等因素，初步確定面層、基層、墊層及土基等結(jié)構(gòu)層類(lèi)型、材料、厚度等，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較一、土基要求土基干燥、密實(shí)、有足夠的承載強(qiáng)度及水穩(wěn)定性。路基干燥狀態(tài)？密實(shí)程度衡量？承載強(qiáng)度衡量？表4-2土基干濕類(lèi)型劃分土基干濕類(lèi)型砂質(zhì)土粘質(zhì)土粉質(zhì)土干燥中濕潮濕過(guò)濕稠度表4-3道床最小強(qiáng)度要求填挖類(lèi)型土基頂面以下深度（m）填料最小強(qiáng)度（CBR）(%)飛行區(qū)指標(biāo)ⅡA、BC、D、E、F填方0～0.3680.3～0.845挖方及零填0～0.3680.3～0.8/4表4-4道床最小壓實(shí)度要求填挖類(lèi)型土基頂面以下深度（m）壓實(shí)度（%）飛行區(qū)指標(biāo)ⅡA、BC、D、E、F填方0～0.395960.3～0.89596挖方及零填0～0.394960.3～0.8/94表4-5土基填方壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)土基頂面以下深度壓實(shí)度（%）飛行區(qū)指標(biāo)ⅡA、BC、D、E、F0.8～4.094954.0以下9293二、墊層什么情況下設(shè)墊層？水、溫或土質(zhì)狀況不良的地區(qū)；表4-6最小防凍層厚度土基干濕類(lèi)型土基土質(zhì)當(dāng)?shù)刈畲髢錾睿╩）0.50～1.001.01～1.501.51～2.00>2.00中濕地段低、中、高液限粘土0.30～0.500.40～0.600.50～0.700.60～0.95粉土，粉質(zhì)低、中液限粘土0.40～0.650.50～0.800.60～0.950.70～1.20潮濕地段低、中、高液限粘土0.40～0.650.50～0.800.60～1.100.75～1.30粉土，粉質(zhì)低、中液限粘土0.50～0.800.60～0.900.80～1.200.90～1.50最小防凍層厚度與土基干濕類(lèi)型、土質(zhì)及當(dāng)?shù)刈畲髢錾钣嘘P(guān)道面結(jié)構(gòu)總厚度不滿(mǎn)足最小防凍層厚度。墊層材料：可采用顆粒材料（砂、砂礫、碎石、爐渣、山皮石、混渣、分解穩(wěn)定的鋼渣等），也可采用石灰、粉煤灰穩(wěn)定土或水泥穩(wěn)定土等。壓實(shí)度：比基層要求稍低。三、水泥混凝土道面板------機(jī)輪荷載主要靠道面板承受及擴(kuò)散，主要受力構(gòu)件。材料要求：高強(qiáng)度、抗腐蝕、耐磨、抗凍（寒冷地區(qū)年最低月平均氣溫0～-10℃的地區(qū)，道面混凝土抗凍標(biāo)號(hào)應(yīng)不低于F200；年最低月平均氣溫小于-10℃的地區(qū)，道面混凝土抗凍標(biāo)號(hào)應(yīng)不低于F300

）；厚度要求：新建道面水泥混凝土板的厚度，飛行區(qū)指標(biāo)Ⅱ?yàn)锳、B時(shí)不應(yīng)小于200mm，飛行區(qū)指標(biāo)Ⅱ?yàn)镃、D、E、F時(shí)不應(yīng)小于240mm。施工要求：紋理、刻槽五、道肩------保護(hù)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)；保護(hù)道面板、車(chē)輛交通、防止雜草遮掩燈。跑道橫斷面圖內(nèi)容一、道面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)二、普通混凝土板厚計(jì)算

三、分塊設(shè)計(jì)

四、接縫設(shè)計(jì)五、水泥混凝土加鋪層設(shè)計(jì)六、其他設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介及進(jìn)展要點(diǎn)：1、臨界荷位：主起落架機(jī)輪位于半無(wú)限大板自由邊的邊緣（在板底產(chǎn)生的彎拉應(yīng)力最大）。2、采用“板邊彎矩影響圖”計(jì)算多輪荷載產(chǎn)生的荷載應(yīng)力；3、接縫傳荷系數(shù)采用0.25（考慮實(shí)際道面接縫情況，近似認(rèn)為25%的荷載傳到鄰板上）；4、根據(jù)混凝土的疲勞方程分別確定各種飛機(jī)容許作用次數(shù)Nei，設(shè)計(jì)的板厚應(yīng)使各機(jī)型疊加的疲勞程度比等于1左右。一、設(shè)計(jì)參數(shù)二、新修道面厚度計(jì)算三、道面減薄四、板厚設(shè)計(jì)例題1.設(shè)計(jì)荷載2.設(shè)計(jì)年限3.累計(jì)作用次數(shù)4.土基反應(yīng)模量k05.基層頂面反應(yīng)模量kj6.水泥混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)cm、彎拉彈性模量Ec及泊松比uc一、設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)飛機(jī)主起落架上的輪載1.設(shè)計(jì)荷載-飛機(jī)主起落架上的輪載（KN）；-飛機(jī)重量（KN）；-主起落架荷載分配系數(shù)；-主起落架個(gè)數(shù)；-一個(gè)主起落架的輪子數(shù)

2.設(shè)計(jì)年限水泥混凝土道面設(shè)計(jì)壽命宜為30年，也可按特定使用要求確定。3.累計(jì)作用次數(shù)ne—設(shè)計(jì)年限內(nèi)某機(jī)型累計(jì)作用次數(shù)；WT—飛機(jī)主起落架一個(gè)輪印寬度(mm)；nw

—一個(gè)主起落架的輪子數(shù)T—通行寬度(m)，是指飛機(jī)主起落架75%輪跡所占的寬度，可取2.3m；Ns—設(shè)計(jì)年限內(nèi)該飛機(jī)年均運(yùn)行次數(shù)，根據(jù)調(diào)查和預(yù)測(cè)確定；t—設(shè)計(jì)年限，水泥混凝土道面的設(shè)計(jì)年限宜采用30年，也可按特定使用要求確定。4.土基反應(yīng)模量k0試驗(yàn)方法測(cè)試設(shè)備：承載板直徑D=76cm。k值與承載板直徑也有關(guān)，D越小，k越大，但當(dāng)D≧76cm時(shí)，k趨于穩(wěn)定。測(cè)試方法：采用一次加載法分級(jí)逐級(jí)加載，得到P-l曲線(xiàn)。K0取值：軟基，取l=1.27mm；堅(jiān)硬地基，取P=0.07MPa時(shí)的值。不利季節(jié)修正：5.基層頂面反應(yīng)模量kj可根據(jù)土基反應(yīng)模量k0和基層當(dāng)量厚度hje查圖確定?；鶎赢?dāng)量厚度hje由基層各材料層厚度乘以其當(dāng)量系數(shù)相加而得。材料名稱(chēng)當(dāng)量系數(shù)材料名稱(chēng)當(dāng)量系數(shù)天然砂礫0.6～0.9石灰粉煤灰碎（礫）石1.2～1.4混石0.6～0.8水泥砂礫1.2～1.4級(jí)配碎（礫）石0.8～1.0水泥碎石1.3～1.5干壓碎石（填隙碎石）0.9～1.1瀝青碎石1.3～1.5石灰土0.9～1.3瀝青混凝土1.6～1.8二灰土1.0～1.3貧混凝土1.6～1.8石灰碎（礫）石土1.1～1.3碾壓混凝土1.8～2.06.水泥混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)cm、彎拉彈性模量Ec及泊松比uc設(shè)計(jì)強(qiáng)度?cm(MPa)4.55.05.5彎拉彈性模量Ec(MPa)360003700038000水泥混凝土彎拉彈性模量飛行區(qū)指標(biāo)Ⅱ?yàn)锳、B的機(jī)場(chǎng)，其水泥混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度不應(yīng)低于4.5MPa；飛行區(qū)指標(biāo)Ⅱ?yàn)镃、D、E、F的機(jī)場(chǎng)，其水泥混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度不應(yīng)低于5.0MPa。準(zhǔn)備數(shù)據(jù)：1、交通調(diào)查及預(yù)測(cè)。確定機(jī)型（m種）及相應(yīng)的年均運(yùn)行次數(shù)Ns；2、土基模量k0→基頂模量kj。擬定板厚h第1種機(jī)型ne1板邊彎矩影響圖→Me1→σe1→σp1第2種機(jī)型ne2板邊彎矩影響圖→Me2→σe2→σp2第m種機(jī)型ne板邊彎矩影響圖→Me2→σe2→σp2NOOKh二、新修道面厚度計(jì)算1、臨界荷位臨界荷位為飛機(jī)荷載在半無(wú)限大彈性地基板內(nèi)產(chǎn)生最大彎拉應(yīng)力時(shí)的荷載位置，一般為機(jī)輪位于板縫處且與板縫相切或成垂直的位置，具體要通過(guò)計(jì)算確定。2、輪印計(jì)算LT—輪印長(zhǎng)度(mm)；WT—輪印寬度(mm)；Pt—主起落架上的輪載(kN)；q—飛機(jī)主起落架輪胎壓力(MPa)。3、混凝土道面板剛度半徑－Winkler地基板的相對(duì)剛度半徑4、板邊彎矩及應(yīng)力計(jì)算－板邊彎矩影響圖法根據(jù)板邊彎矩影像圖中比例尺，在透明質(zhì)上繪制一個(gè)輪印：按照上述比例尺將一個(gè)起落架按照比例（輪距）繪制在透明質(zhì)上：0點(diǎn)板邊彎矩影響圖1951年G.皮克特和G.K.雷將H.M.S.韋斯特加德和A.H.A.霍格的理論公式,制成24張影響圖，其中最有用的為板邊彎矩影響圖和板中彎矩影響圖。將帶有輪印的透明紙0點(diǎn)與板邊彎矩影響圖0點(diǎn)疊合，數(shù)輪印覆蓋格數(shù)Nb：板邊彎矩板邊應(yīng)力考慮接縫傳荷能力的影響5、根據(jù)各機(jī)型的計(jì)算應(yīng)力計(jì)算容許作用次數(shù)6、板厚驗(yàn)算三、道面減薄跑道端部、平行滑行道以及其它主要滑行道可采用相同的混凝土板厚度。跑道寬度不小于45m并且設(shè)有平行滑行道時(shí)，跑道中段（距離跑道兩端入口的距離不小于800m的范圍）的混凝土板可減薄至跑道端部混凝土板厚度的0.9倍。跑道寬度不小于45m并且設(shè)有平行滑行道時(shí)，跑道橫斷面兩側(cè)的混凝土板經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較可適當(dāng)減薄，并滿(mǎn)足以下要求：(1)距跑道中心線(xiàn)0.3倍跑道寬度范圍內(nèi)不應(yīng)減薄；(2)在有滑行道或者規(guī)劃滑行道穿越處，減薄后的混凝土板厚度不應(yīng)小于相連接的滑行道混凝土板厚度；(3)兩側(cè)混凝土板減薄后的厚度不應(yīng)小于同一橫斷面處中部混凝土板厚度的0.8倍；(4)兩側(cè)混凝土板的減薄應(yīng)采用一塊或兩塊過(guò)渡板，不應(yīng)突變，并且減薄后基層頂面應(yīng)有坡向跑道外側(cè)的橫坡。四、板厚設(shè)計(jì)例題內(nèi)容一、道面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)二、普通混凝土板厚計(jì)算

三、分塊設(shè)計(jì)

四、接縫設(shè)計(jì)五、水泥混凝土加鋪層設(shè)計(jì)六、其他設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介及進(jìn)展1、基本要求水泥混凝土板宜具有矩形。矩形板的平面尺寸變化宜盡量減少。位于邊、角及彎道處的非矩形板，其短邊長(zhǎng)不宜小于1m，板角不宜成銳角或大于180°的角。分塊裂縫不應(yīng)錯(cuò)縫，在道面交接、交叉處出現(xiàn)錯(cuò)縫時(shí)，應(yīng)采取脹縫或平縫隔開(kāi)?；械赖姆謮K宜使主要飛機(jī)的主起落架在板的中部通過(guò)。雙面坡跑道的中心線(xiàn)應(yīng)與縱縫重合，切忌將跑道中心線(xiàn)位于板中。2、板的平面尺寸板的平面尺寸應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁亍搴?、所采用的集料和施工工藝確定。矩形板板寬宜取4～5m，板寬與板長(zhǎng)之比以1:1～1:1.25為宜。板長(zhǎng)不宜小于3m。厚度小于250mm的板，板長(zhǎng)不宜超過(guò)5m；厚度等于或大于250mm的板，板長(zhǎng)不宜超過(guò)6m。當(dāng)遇到下列情況時(shí)應(yīng)采用鋼筋混凝土板。(1)板的平面尺寸超過(guò)了上述規(guī)定的尺寸；(2)板下埋有排水管溝或其他設(shè)施，使板內(nèi)可能產(chǎn)生應(yīng)力集中而造成板的破壞；(3)預(yù)計(jì)基礎(chǔ)可能產(chǎn)生不均勻沉陷或在不良地質(zhì)條件的地段。3、道肩分塊當(dāng)采用現(xiàn)澆水泥混凝土作道肩面層時(shí)，其分塊應(yīng)視道肩寬度以及相鄰道面板的分塊尺寸而定，尺寸以1.5～3m為宜。分塊宜接近或?yàn)檎叫?。一、道面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)二、普通混凝土板厚計(jì)算

三、分塊設(shè)計(jì)

四、接縫設(shè)計(jì)五、水泥混凝土加鋪層設(shè)計(jì)六、其他設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介及進(jìn)展內(nèi)容接縫的作用隔離（避免不規(guī)則斷裂、施工）；連接（將板塊連接成一個(gè)整體，共同受力）；密封（防止漏水）按照方向分：縱縫(longitudinaljoint)、橫縫(transversejoint)按照功能：施工縫(constructionjoint)、脹縫(expansionjoint)、縮縫(contractionjoints)。接縫傳荷方式：骨料嵌鎖(aggregateinterlocking)縫、銷(xiāo)鍵(artificialshearkey)縫-企口、傳力桿(dowelbar)、拉桿。接縫種類(lèi)(1)縱向施工縫（企口縫）接縫構(gòu)造飛行區(qū)指標(biāo)Ⅱ?yàn)镃、D、E的機(jī)場(chǎng)：其跑道中間三條縱向施工縫、滑行道中間三條縱向施工縫飛行區(qū)指標(biāo)Ⅱ?yàn)镕的機(jī)場(chǎng)（跑道寬度為60m）：其跑道中間五條縱向施工縫、滑行道中間三條縱向施工縫。板厚中央設(shè)置拉桿；先鋪筑混凝土板凸榫的一邊，拆模后形成陽(yáng)企口；槽寬度可采用8mm?？p槽下部應(yīng)設(shè)置直徑不小于10mm的墊條，墊條可采用泡沫塑料或性能滿(mǎn)足使用要求的其它材料(2)橫向縮縫1—填縫料;2—墊條；3—下部鋸縫;4—傳力桿涂瀝青端；5—傳力桿假縫，槽寬度可采用8mm，縫槽下部應(yīng)設(shè)置直徑不小于10mm的墊條；在下列假縫內(nèi)，宜在板厚中央加設(shè)傳力桿：1)未設(shè)脹縫跑道及平行滑行道兩端各100mm范圍內(nèi)的假縫；2)鄰