基于离散事件模拟的航站楼运行韧性分析

提高航站楼运行韧性是减少偶然事件下人员财产损失、减轻破坏程度、尽快恢复功能的最佳办法。目前,对航站楼缺乏基于运行性能指标时变过程的韧性定量分析理论与技术。基于此,提出综合体现鲁棒性、快速性与系统性能损失的航站楼系统综合韧性指标的航站楼运行韧性理论框架,基于离散事件模拟,得出航站楼运行系统在设备损坏、人员缺席2种扰动情景及不同扰动时间、旅客到达率下的韧性变化规律,并提出提高安检效率及设备冗余率2种韧性提升策略。结果表明:系统鲁棒性指标、性能损失指标均与扰动时间及旅客到达率呈负相关;对于设备损坏和人员缺席2种情景,提升安检效率使系统综合韧性水平分别从原有的0.325、0.054提升至0.834、0.913,提升设备冗余率使系统综合韧性水平从0.22提升至0.638。

饱和砂土的剪切波速与其抗液化强度关系研究

根据饱和砂土剪切波速与其抗液化强度的相关性原理,利用剪切波速与振动三轴联合实验装置,进行了控制饱和砂土初始剪切波速的振动液化实验,依据实验结果建立了剪切波速与抗液化强度的定量关系。最后用现场勘查数据对此定量关系进行验证,结果表明:该关系式对实际66个未液化地点的判别准确率达到81.2%;对108个实际液化地点的判别准确率达到62.8%;平均判别准确率达到69.5%。

机场道面脱空范围定量分析模型研究

为定量评价机场水泥混凝土道面板板下脱空程度,结合机场水泥混凝土道面结构及弯沉测试的实际,通过采用有限元方法分析了板底脱空范围随板边/板中及板角/板中弯沉比、接缝弯沉比传递系数、地基板相对刚度半径的变化规律,得到水泥混凝土道面板底脱空范围的定量分析模型,在此基础上提出基于现有机场道面弯沉测试的板底脱空范围定量评估方法及流程。分析表明弯沉比不仅与板底脱空尺寸有关,还受到接缝传荷能力、地基板相对刚度半径的影响,不能仅通过弯沉比一个参数判断板底脱空。

荷载级位对接缝传荷能力影响规律的试验研究

接缝传荷能力的测试是机场刚性道面评价的重要内容。采用重型落锤式弯沉仪,研究了冲击荷载级位对于机场刚性道面道接缝传荷系数测试结果的影响规律。结果表明:采用的冲击荷载越小,测试结果出现异常的几率越大;随着冲击荷载的增大,传荷系数测试结果的随机性逐渐减小。结合目前国内机场刚性道面结构检测的技术状况并根据本次研究结果,当荷载级位取140 kN时,传荷系数测试误差最大可达20%左右。

应用剪切波速判别砂土液化的研究综述

首先介绍了应用剪切波速判别饱和砂土振动液化的原理;然后从临界剪应变取值、砂土的抗液化能力与剪切波速相关关系的研究方法与设备、用剪切波速进行扰动评价、建立适用于不同土类的统一判别式四方面总结了国内外学者在该领域的一些研究成果及存在问题;最后针对以上问题提出作者的一些看法。

基底完全粗糙时太沙基地基承载力系数的解析解

当前普遍采用的太沙基极限承载力公式中并未给出承载力系数Nγ的解析形式,而且Nc的表达方式在不同资料中不统一。针对以上情况,根据地基土的极限平衡原理,研究得出了条形基础底面完全粗糙条件下太沙基极限承载力系数Nγ′、Nc′的解析解。然后计算得出太沙基极限承载力系数的曲线以供查用。以上成果可为太沙基地基极限承载力公式的应用及研究工作提供参考。

两种土样剪切波速测试方法的对比试验研究

扭剪波传感器是一种刚刚兴起的土样剪切波速测试装置。将扭剪波测试方法与弯曲单元测试方法通过试验进行了对比,对比结果表明:无论对于粘性土还是砂性土,弯曲单元方法测试结果比扭剪型剪切波速传感器测试结果偏低20%左右。然后用理论剪切波速已知的有机玻璃棒对扭剪型剪切波速传感器的测试结果进行了验证,发现该方法测试结果与理论值相差仅1.2%。这表明用扭剪波测试土样的剪切波速是一种更加可靠的方法。

机场刚性道面接缝弯沉测试的非零截距问题

采用HWD对1126个机场刚性道面板接缝进行弯沉测试,研究了机场刚性道面板接缝两侧弯沉随荷载级位变化的规律,结果表明:道面板两侧弯沉-荷载之间存在良好的线性关系;但接缝两侧弯沉-荷载回归直线在弯沉轴均存在非零截距,对于受荷板一侧此值在-136.82～+75.23μm范围内,未受荷板一侧此值在-52.95～+97.98μm范围内,此非零截距对于弯沉比传递系数的影响最大可达130%。分析指出弯沉-荷载曲线的非零截距为HWD车架及轮胎回弹和道面板回弹综合作用的结果,在弯沉比传递系数计算中应予以修正,提出了修正的弯沉比传递系数计算公式及根据接缝两侧弯沉-荷载回归直线斜率之比定义弯沉比传递系数的方法,可以彻底消除荷载级位对于道面传荷能力测试结果的影响。

单次飞行事件噪声等值线计算新方法的研究

针对现行单次飞行事件噪声等值线计算中存在的需要布点、插值繁琐等缺点,提出单次飞行事件噪声等值线的分段函数计算模型,将航迹各分段产生的噪声等值线表示成函数形式。该模型具有在计算单次飞行事件噪声影响等值线时不需要布点、程序设计简单等优点。根据某型飞机的基础飞行数据,将分段函数模型与常规模型的计算结果进行了对比,结果表明两种模型的计算误差在±1%之内,从而验证单次飞行事件噪声等值线分段函数模型的有效性。该方法在机场噪声影响范围评价中值得推广。

用剪切波速评价饱和砂土液化性能的试验研究

应用剪切波速和振动三轴联合试验装置,通过对原状和重塑饱和砂土的联合对比试验,研究了剪切波速与饱和砂土抗液化强度之间的相关关系。在此基础上,对一种饱和细砂的剪切波速与液化强度之间的定量关系进行了联合试验研究。结果表明,利用剪切波速作为一个控制参数,有可能依据重塑土样的剪切波速与抗液化强度之间的定量关系评价原位饱和砂土的抗液化强度。

扭剪法测试土层剪切波速的技术

提出利用扭剪波测试土样剪切波速的新技术,并且从理论上证明对于圆柱形试件,当扭剪波的频率小于所测试件的第一阶扭转截止频率时,所测得的波速就是材料的真实剪切波速.根据以上原理,用扭剪振动模式的压电陶瓷复合材料开发出扭剪波传感器.用该传感器对有机玻璃棒剪切波速的测试结果表明,测试剪切波速与材料真实剪切波速的误差仅为1.2%,从而证明了该方法及测试装置的可靠性.

基于多自由度飞机模型的机场道面平整度评价方法

从三自由度飞机模型出发,提出了新的机场道面平整度评价理论,以不同平整度等级的3条测线的道面高程作为输入,在Matlab/Simulink环境中对飞机的三自由度振动方程进行求解,得到飞机机身的3个振动响应量:纵向俯仰角φ、横向滚转角θ及质心处竖向位移。在此基础上计算出道面整机平整度指数(Full aircraft roughness index,FARI)沿跑道纵向的分布曲线;同时计算出相同道面的国际平整度指数(International roughness index,IRI)。分别将FARI,IRI与在相应道面上滑行的飞机加权加速度均方根值进行了相关性分析,相关系数分别为0.980 6和0.886 9。结果表明整机平整度指数FARI更能够客观反应飞机所有机轮覆盖范围内道面起伏情况对飞机滑行过程中颠簸量的影响效果,更适合于机场道面平整度的评价。

基于统计原理的板边弯矩计算方法

板边弯矩的计算是机场刚性道面板设计的重要内容,传统采用手工在板边弯矩影响图上数格的方法,计算效率低且误差在所难免。首先建立板边弯矩影响图数据库,然后用excel内嵌的VBA功能,通过程序判断板边弯矩影响图每个网格的结点与轮印的相对位置以及在不完整网格内均匀布点的方式,采用程序计算出不同机型一个主起落架轮印覆盖的格数,即可精确计算出板边弯矩。通过算例验证表明,该方法的计算误差随着在不完整网格内均匀布点的密度增大而减小,当按照0.02网格长×0.02网格宽的密度布点时,计算误差在0.001以内。上述方法不仅可彻底避免主观因素带来的误差而且大大提高计算效率,基于上述原理还可开发出机场刚性道面设计软件。

基于飞机竖向加速度的道面不平度限值标准研究

对于机场道面的平整性,目前国内外相关标准仅做了一般性规定,而未根据不同部位的重要性加以区分;实际上相同的不平整程度在飞机的不同滑行状态下导致的颠簸效果有很大的差别。针对这一问题,采用飞机整机模型建立飞机-道面振动方程,基于该振动方程构建了不均匀变形道面的Simulink仿真评价系统;以飞机竖向加速度0.4g作为评价标准,利用上述仿真评价系统求解在不同平整程度道面上的振动响应,选取飞机滑行时的三个代表速度分别为0.2v_0、0.5v_0和0.8v_0。分析结果表明:0.2v_0、0.5v_0和0.8v_0三种代表速度在3 m最不利波长条件下,其最大允许变形波幅分别为0.05 m、0.027 m和0.023 m;该结论可以为分析道面不同部位平整程度提供重要依据。

机场刚性道面地基的工作区深度研究

以附加应力等于地基自重应力的10%为标准,应用有限元软件分析了飞机荷载类型、道面板厚度、道面混凝土材料以及道面土基回弹模量对于道面地基的工作区深度的影响。结果表明:飞机荷载类型对工作区深度的影响较为显著,轻型飞机工作区深度在1.5 m左右,而重型飞机工作区深度可达6.0 m。道面板厚度在0.2～0.5 m范围内变化时,对于重型飞机,其影响深度在4.4～6.0 m范围内变化,变化幅度达36.4%;面层材料弯拉模量对影响深度影响很小。对于重型飞机作用下,土基回弹模量在18～80 MPa内变动时,路基工作区深度由4.4 m增为5.4 m,增幅为18.5%。上述结论对于场道地基处理及分析计算具有参考价值。

机场道面平整度评价技术进展及发展方向

分析了目前道面平整度评价中采用的方法、指标及各自的特点,并对其用于道面平整度评价的适用性进行了分析。结合1/4车模型从原理上推导了道面现行评价方法、指标的评价过程,总结其特点并设想了今后的发展方向。分析了机场道面平整度常见评价方法的原理、技术标准、优缺点及不同技术指标之间的换算关系,包括三米直尺法、水准仪法、连续式平整度仪法、递推式纵断面仪法、激光断面仪法、颠簸累积仪法。指出当前的国际平整度指数IRI在机场道面平整度评价中主要存在其所表征的平整度范围与飞机尺度不协调、无法衡量所有机轮下道面不平整情况所产生的耦合效果2个缺点。根据上述情况提出了通过建立飞机全尺寸模型研究与民航客机尺度相适应的机场道面平整度评价体系的技术思路。

机场混凝土道面板底竖向脱空量分析模型

通过设定不同温度梯度使道面板翘曲以模拟道面不同脱空程度,采用有限元方法分析了板底竖向脱空量与道面板厚度h、基层厚度、接缝传荷能力、基层反应模量及道面板材料参数、道面板角中弯沉比、边中弯沉比的相关关系,并通过大量数据分析得到了道面板竖向脱空量的理论分析模型。经机场道面钻芯及弯沉测试数据验证表明,本经验公式预测值完全符合实际情况,可以作为脱空量的判定公式。

基于HWD测试的弯沉盆面积指数法及改进

分析了目前国内民航机场刚性道面弯沉测试中的弯沉盆面积指数法,指出其存在的主要问题为反演的基顶模量的不确定性,与美国Ioannides的回归公式所反演的相对刚度半径和基顶模量相差1倍左右;此外其适用的道面板厚度范围缺乏定量指标。针对上述问题,采用有限元方法,分析了156种工况下的理论弯沉。以薄板理论弯沉值为基准,将误差在±10%范围内的数据进行了回归分析,得到修正的弯沉盆面积指数的回归系数。通过对美国联邦航空管理局（FAA）公开的HWD弯沉数据进行反算,表明采用修正后的回归公式反算的基顶模量与真实值之间的误差最大为6.9%。此外,基于薄板理论与有限元方法的计算弯沉值相对误差10%作为标准,提出弯沉盆面积指数法适用的机场刚性道面厚度范围为20~46 cm。

应用剪切波速判别饱和砂土振动液化的研究现状

介绍了应用剪切波速判别饱和砂土振动液化的原理 ;从临界剪应变取值、砂土的抗液化能力与剪切波速相关关系的研究方法与设备、用剪切波速进行扰动评价、建立适用于不同土类的统一判别式四方面总结了国内外学者在该领域的一些研究成果及存在问题 ;针对以上问题提出一些看法。