摘要 機場水泥道面的分倉設(shè)計一直是一項重要內(nèi)容。文章從分倉設(shè)計的目的與需求出發(fā)，考慮到機場道面輪跡橫向偏移情況，對測試偏移的方法、實際偏移的規(guī)律等進行了分析，最后綜合分析了分倉設(shè)計方法，同時對該方法的可行性進行了探究。

關(guān)鍵詞 輪跡橫向偏移;機場;道面分倉設(shè)計

中圖分類號 V351.11 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）06-0114-03

引言

機場水泥道面分倉設(shè)計以飛機輪跡橫向偏移為基礎(chǔ)，可提升設(shè)計的可靠性，通常來說飛機輪跡橫向偏移是符合正態(tài)分布特點的?；诖?，該文對機場水泥道面考慮輪跡橫向偏移的分倉設(shè)計方法進行了簡要描述。

1 機場水泥道面分倉

在機場水泥道面的整體設(shè)計內(nèi)容當中，分倉設(shè)計的目的在于提升后續(xù)施工的合理性，確保機場道面不會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫問題。具體的分倉就是將整體水泥道面采用接縫來劃分為數(shù)量較多、尺寸頗小的板塊，各個板塊的形狀一般為矩形，在進行了分倉之后，機場道面內(nèi)部的溫度應(yīng)力可以得到降低，甚至于直接消除應(yīng)力，避免后續(xù)施工出現(xiàn)不規(guī)則裂縫情況，也會提升施工效率。但分倉時，接縫位置成為了整體面板中最為薄弱的部分，若外部的荷載力過大，接縫位置很容易出現(xiàn)損壞問題，同時道面的整體性也會降低，因此，須合理選擇臨界荷位，通常是選擇在接縫的板邊中部。在機場水泥道面分倉設(shè)計當中，須充分考慮不同機型飛機通過時的荷載作用，尤其重點考慮道面軌跡橫向的偏移情況，保證分倉設(shè)計的實用性[1]。

2 飛機輪跡橫向偏移測試方法

飛機輪跡橫向偏移的測試主要分為兩種方法。

一是非接觸性測試方法，這類方法從目前的機場飛機輪跡橫向偏移測試情況來看，主要是運用紅外測試技術(shù)、激光測試技術(shù)、視頻測試技術(shù)以及埋入式傳感器測試技術(shù)四種。

二是飛機輪跡測試系統(tǒng)方法，即以上述選擇的非接觸測試技術(shù)為根本構(gòu)建適合進行研究的測試系統(tǒng)，該文中的測試工作所構(gòu)建的系統(tǒng)包括六項功能模塊，即數(shù)據(jù)存儲模塊、激光測距模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、供電系統(tǒng)模塊、控制系統(tǒng)模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊等。系統(tǒng)的整體部件包括距離測量單元、供電蓄電池、數(shù)據(jù)采集軟件、數(shù)據(jù)回放軟件以及數(shù)據(jù)分析軟件等等。在開展飛機輪跡橫向偏移數(shù)據(jù)測試的過程中，可將該系統(tǒng)直接放在機場跑道的側(cè)面，然后系統(tǒng)會以較高頻率發(fā)射出一種測試光，而飛機的輪胎在測試斷面上經(jīng)過時，就會被系統(tǒng)自動化測量記錄，獲得的數(shù)據(jù)包括飛機具體機型、在跑道上的偏移距離、運行速度等等[2]。

3 飛機輪跡橫向偏移的規(guī)律分析

3.1 飛機輪跡橫向偏移相關(guān)研究綜述

某大學(xué)的研究團隊以虹橋機場的西滑行道軌跡作為研究對象，開展了飛機道面輪跡的橫向偏移規(guī)律研究，通過對各項數(shù)據(jù)的實測與深入研討得出結(jié)論，虹橋機場的西滑行道飛機輪跡的橫向偏移并不完全符合正態(tài)分布，獲得了標準差值為92.5 cm，若是其具有助航燈光，則飛機輪跡的橫向分布情況呈現(xiàn)出正態(tài)分布特點。隨后，該團隊也研究了具有助航燈光條件下，不同型號飛機在飛機道面上軌跡的橫向偏移情況，最后獲得了兩項偏移規(guī)律。

一是通過構(gòu)建相關(guān)輪跡數(shù)據(jù)分布直方圖來觀察分析，得出若是在起飛的狀態(tài)下，該機場不同型號飛機的軌跡橫向分布都更加傾向于中心線左側(cè)偏移，而這種情況的原因可能是由于滑行道上飛機的起飛在道口位置處都會向左轉(zhuǎn)彎然后進入到滑行道當中，而測試的位置也與道口頗近，所研究的輪跡數(shù)據(jù)分布直方圖橫坐標為偏移量，縱坐標則為頻率，大部分圖像都是呈現(xiàn)出中間高而兩頭減小的情況，因此也得知飛機輪跡的橫向偏移具有正態(tài)分布特點。

二是根據(jù)不同型號飛機軌跡的橫向偏移研究發(fā)現(xiàn)，不管飛機的體型之間差距有多大，在機場路面上軌跡的橫向偏移標準差基本在0.7～1.2 m的范圍之內(nèi)，但體型不同的飛機其偏移最值之間有著較大差異，不過標準差都是相對較小的，大部分情況下的橫向軌跡偏移都集中在均值附近[3]。

3.2 影響飛機輪跡橫向偏移的因素

實際情況來看，對飛機輪跡橫向偏移產(chǎn)生影響的因素具有眾多復(fù)雜的特征，比如說機場滑行道的寬度、飛機具體機型、環(huán)境與天氣情況、滑行道上的助航燈等。該文中研究輪跡橫向偏移的主要目的是用于探析機場道面分倉設(shè)計的合理性，因此研究飛機輪跡橫向偏移因素時著重于機場跑道的平面寬度對其影響，平面尺寸的是直接影響飛機側(cè)向偏移的因素之一，具體影響可根據(jù)實測的偏移量計算反向推導(dǎo)，符合實際情況的要求。

4 飛機輪跡橫向偏移的通行—覆蓋率

飛機運行當中，機輪本身會在機場道面的最大應(yīng)力點位置通過一次，這種經(jīng)過一次的情況被稱為一次覆蓋。機場道面上某種機型飛機的作用次數(shù)，以及在最大應(yīng)力點位置覆蓋次數(shù)，都和飛機輪跡橫向偏移分布之間有著密切聯(lián)系，同時機輪輪胎與道面之間的接觸面積、主起落架的輪距以及數(shù)量也會影響飛機輪跡橫向偏移分布，綜合以上因素的影響，在研究機場道面的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可以通行—覆蓋率總結(jié)上述因素，將通行—覆蓋率作為主要研究參數(shù)因素。

研究的過程中假定飛機輪跡橫向偏移可近似看作符合正態(tài)分布規(guī)律，那么可結(jié)合正態(tài)分布曲線來對通行—覆蓋率值進行計算。對于飛機的單輪來說，輪胎覆蓋頻率最高的位置位于正態(tài)分布曲線的中點，那么假設(shè)輪胎的位置接觸面積寬度可通過測量獲得，則單輪中心概率最大的中心點可畫出中心線，在該中心線的兩側(cè)位置上，只有是在二分之一寬度的位置范圍之內(nèi)，實際作用的輪胎都會在該中心點產(chǎn)生一定次數(shù)的覆蓋，將此在正態(tài)分布曲線上的最大覆蓋概率密度進行確定，主要是結(jié)合主起落架輪距值的測定來計算，就可以通過一定公式來計算通行—覆蓋率值，該值計算主要為1/正態(tài)分布曲線上的最大覆蓋概率密度*實際輪胎與道面之間的接觸面積，多輪的計算方法與其相同[4]。

5 基于飛機輪跡橫向偏移研究的機場水泥道面分倉設(shè)計

機場水泥道面的分倉設(shè)計須考慮跑道橫向分布與縱向分布，以上述分析的飛機輪跡橫向偏移研究結(jié)果作為基礎(chǔ)，開展合理的分倉設(shè)計。

5.1 計算荷載作用最小位置的覆蓋次數(shù)

充分考慮飛機輪跡橫向偏移，同時結(jié)合上述計算通行—覆蓋率值的方法，對荷載作用最小的覆蓋次數(shù)位置計算方法加以研究，計算當中須考慮到的因素較多，包括飛機的具體類型、該類型飛機的運行架次、主起落架軸數(shù)量等。而對于體型相對較大的飛機，主起落架的計算還應(yīng)當分開進行，主要是劃分為機腹主起落架以及機翼主起落架。計算中還須考慮該類飛機主起落架單個輪印的寬度值，再結(jié)合輪跡橫向分布的相關(guān)概率密度函數(shù)，須注意的是，在多輪主起落架計算當中要充分考慮疊加帶來的影響，橫向的寬度值范圍應(yīng)當按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范來界定，一般最小設(shè)計寬度值為4 m，最大設(shè)計寬度值則為5 m[5]。

5.2 分倉設(shè)計的具體步驟

機場水泥道面的分倉設(shè)計在實施過程中可分為四個步驟。

一是通過調(diào)查及數(shù)據(jù)收集來對新建機場的交通量進行估算，同時對設(shè)計年限進行確定，在該年限條件下，分析內(nèi)部可能運行的飛機類型，再根據(jù)該類型結(jié)果計算每種飛機的運行交通總量值，同時確定主起落架的相關(guān)構(gòu)型參數(shù)。

二是基于飛機在道面上的軌跡橫向偏移研究，再參考美國hosang所系統(tǒng)性調(diào)查的數(shù)據(jù)結(jié)果以及已經(jīng)確定的調(diào)查結(jié)果數(shù)據(jù)，從而確定了不同類型飛機輪跡橫向分布時的偏移標準差值。其中，美國hosang所進行的研究內(nèi)容為：取9個機場作為軌跡橫向研究的對象，運用紅外線測試儀器對其進行現(xiàn)場軌跡偏移的實測調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括滑行道位置、跑道位置以及聯(lián)絡(luò)道位置等，測試的機型包括B727機型、B737機型、B747機型、DC-10-10機型以及DC-8-40機型等等，在調(diào)查的九個機場當中有七個機場的跑道寬度為46 m，只有兩個機場的跑道寬度為61 m，在這些跑道上利用測試儀器總共測試了4 359組相關(guān)起飛數(shù)據(jù)以及5 200組相關(guān)降落數(shù)據(jù)，綜合進行數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn)，飛機輪跡在橫向上的偏移并不是呈現(xiàn)出均勻分布狀態(tài)的，都是以中心線為起點進行道面上的偏移，產(chǎn)生一定痕跡，且為正態(tài)分布情況，為了更加直觀地呈現(xiàn)出美國hosang所研究中的對比數(shù)據(jù)情況，選擇起飛狀態(tài)下的四種機型相關(guān)偏移數(shù)據(jù)作為參考如表1所示。

三是結(jié)合所分析的荷載作用最小的覆蓋次數(shù)位置計算方法，計算出橫向位置分倉尺寸的結(jié)果。

四是充分考慮到后續(xù)機場水泥道面的順利施工，加工計算出的橫向位置分倉尺寸結(jié)果作為基礎(chǔ)，計算得出縱向位置分倉尺寸。此外，再結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求來確定分倉的橫縫間距參數(shù)，最終完成了整體機場水泥道面的分倉設(shè)計。

6 實際設(shè)計的可行性分析

為了判別上述機場水泥道面分倉設(shè)計的合理性與可行性，可通過案例來進行驗證。選取的案例當中，機場的跑道寬度為61 m，選擇三種機型作為研究對象，對不同類型飛機的交通量與主起落架構(gòu)型參數(shù)進行調(diào)查。

一是B737-300型飛機，交通量參數(shù)為120萬次，主起落架構(gòu)型為D，主起落架的具體間距為5.23 m，輪距為0.77 m，輪印寬度為29.1 m，飛機輪跡橫向偏移的標準差值為1.45 m。

二是B747-300型飛機，交通量參數(shù)為25萬次，主起落架構(gòu)型為2D或2D2，主起落架的具體間距為11 m或3.84 m，輪距為1.12 m，輪印寬度為36.6 m，飛機輪跡橫向偏移的標準差值為0.85 m。

三是A330型飛機，交通量參數(shù)為20萬次，主起落架構(gòu)型為2D，主起落架的具體間距為10.68 m，輪距為1.40 m，輪印寬度為38.8 m，飛機輪跡橫向偏移的標準差值為1.20 m。

結(jié)合相關(guān)計算方法以及以上數(shù)據(jù)，對不同類型飛機在跑道橫向位置的覆蓋次數(shù)進行準確求解，獲得該值為4.048 5 m，在4～5 m的合理范圍之內(nèi)，為了方便施工，確定最終縱向分倉尺寸參數(shù)為4 m，最后再結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求，即板寬和板長之間的比例保持在1∶1～1∶1.2的范圍之內(nèi)，因此可以設(shè)置其分倉橫縫的具體間距參數(shù)為5 m。以上分析的機場水泥道面分倉設(shè)計方法具有一定的合理性與可行性，可用于設(shè)計施工。

7 結(jié)論

綜上所述，機場水泥道面分倉設(shè)計的合理性，決定后續(xù)施工完成后整體道面的荷載能力，在實際設(shè)計時須充分考慮道面上的軌跡橫向偏移情況。由該文分析可知，實際研究基于輪跡橫向偏移情況的機場水泥道面分倉設(shè)計時，須合理測試機場軌跡橫向偏移數(shù)據(jù)，計算出通行-覆蓋率值，最后結(jié)合所分析的計算方法計算荷載作用最小位置的覆蓋次數(shù)，優(yōu)化道面分倉設(shè)計。

參考文獻

[1]趙志翔. 機場道面常見病害分析及維護方案研究[J]. 四川建材， 2021（7）： 163+171.

[2]游慶龍， 趙勝前， 羅志剛. 機場復(fù)合式道面力學(xué)響應(yīng)敏感性分析[J]. 公路交通科技， 2021（1）： 50-58.

[3]管曉煒. 機場飛行區(qū)工程關(guān)鍵節(jié)點施工測量方法和不停航施工組織實施研究[D]. 北京：北京建筑大學(xué)， 2020.

[4]張楊. 基于Winkler地基下機場道面彎沉曲線快速反演研究[D]. 天津：中國民航大學(xué)， 2020.

[5]張品峰， 蔣小偉. 考慮輪跡橫向偏移的機場水泥道面分倉設(shè)計[J]. 黑龍江交通科技， 2019（4）： 15-16.

收稿日期：2021-12-20

作者簡介：吳涵瑤（1988—），女，本科，中級工程師，研究方向：機場與公路工程。