机场道路路面的设计要求

机场道路路面的设计要求分类：路面施工|标签：路面机场路面的表面要求现代飞机对机场道面的要求不仅要有足够的强度，而且要有满足飞机高速滑行的通行性，滑行路面要有适度的粗糙度(抗滑性)和良好的平坦度。 跑道路面必须同时满足强度、粗糙度和整度三项技术指标的要求，才能保证现代飞机起飞、着陆时的安全舒适，延长飞机和路面的寿命。 一个完整的机场道面设计应包括上述三个方面的设计内容，本间探讨机场道面表面的粗糙度和整齐度。4-1机场道面防滑要求一、概要为了完成作战和训练任务，并满足持续发民航空事业的需要，飞机在机场道路上要求在比较严峻的气象条件下允许起飞和着陆。 这样，车轮和路面之间有足够的摩擦阻力是防止飞机刹车时打滑和方向失控的重要保证。 另外，无论是高速喷气战斗机、高品质轰炸机还是大型客机，飞机着陆时的操纵和制动的可靠性都要求很高。 这种可靠性很大程度上取决于车轮与路面之间是否有足够的摩擦阻力。 因此，机场路面防滑问题是飞机滑行的安全问题。 据美国空军武器试验研究所的报告，美国空军在积水层的某条跑道上滑行而发生的“水上滑行”事故，1973年一年达到了20次。 另一方面，航空航天局的报告显示，35%的飞行事故与路面摩擦阻力有不恰当的关系。 其中28%发生在跑道上冰雪，42%发生在引水道上滑行。 在这两种情况下，路面摩擦系数都可能小于0.1。 其馀30%的事故发生在湿路上，摩擦系数可能在0.10.2之间。 据报告，飞机在潮湿的跑道上滑行，路面摩擦系数低于0.2是很危险的。表示机场路面抗滑性能的主要指标有面摩擦系数和路面粗糙度。 影响轮胎与路面之间摩擦系数大小的因素很多。 例如飞机的滑行速度、路面粗糙度、路面状态(干燥、湿气和污染)、轮胎的构成、胎面的花纹、轮胎的磨损状况、轮胎压力、制动效率、制动协调扭矩、季节要素等。 摩擦系数的测量方法和仪器有很多，但目前我国已广泛应用摆式摩擦系数测量仪器。 该机器是可携带的室内机器，在其旋转锤的底面安装由轮胎胎面构成的滑块，在一定高度自由下降，通过湿路面时因摩擦损失一部分能量。 从回滚高度可知损耗能量的大小，根据功能原理决定路面的抗滑性能，试验条件相当于以大致50km/h的速度滑行时的摩擦状况。测量道路面摩擦系数的方法很多，表4-1显示了几个国家采用的测量滑动阻力的机器。 道面粗糙度也称为纹理深度，指道面的表面结构，包括宏观结构(粗纹理)和微观结构(细纹理)。 粗纹理是指露出路面表面的骨料之间的平均深度，用砂入法测量的细纹理是指骨料表面的粗糙度，用研磨值表示。 路面表面的纹理构造，使路面表面的雨天不会形成厚厚的水膜，飞机滑行时不会发生“水上浮游”现象。 飞机滑行速度不高时，路面表面的水可以从滚动的车轮下排除，部分水被控制在骨料表面的质感之中。 此时，轮胎同道面的表面保持着摩擦阻力作用的接触。 细小的潮湿表面的滑动阻力起着决定的作用。 滑行速度高时，粗纹理作用于路面滑动阻力。 其功能提供了通道，将路面表面的水从高速滚轮协同的车轮下快速排除，避免形成蜡，防止轮胎仍与同道面接触，这种微细纹理提供的低速滑动阻力性能在高速滑动条件下也起作用。 显然，飞机的滑行速度越大，迅速排除表面水所需的纹理深度越大。 因此，在设计和施工路面时，必须有效地控制路面表面纹理深度，控制路面摩擦阻力。测量各国路面打滑性的仪表表4-1二、水泥混凝土路面防滑要求水泥混凝土路面表面均有35mm左右的水泥砂浆层，由水泥石和砂粒构成。 其表面的纹理形成多个微细凸体，轮胎接触时发生在接触面的情况如图4-1所示。 产生于接触面的摩擦阻力分别由粘接作用和变形作用产生的两个摩擦阻力构成。 道面光滑(无纹理)时，变形分力减少道面湿(有水膜)或有其他介质(土等污染物)时，附着分力减少。 因此，通过增大道路面的纹理深度，使道路面处于干燥清洁的状态，能够有效地增大水泥混凝土道路面的摩擦系数。水泥混凝土路面的摩擦系数和纹理深度的关系如图42所示。 图中的136个测量点是基于9个机场跑道现场的测量绘制的。 纵轴是路面湿润状态下的钟摆式摩擦系数的测定值()，横轴是用砂入法测定的地点的表面纹理深度(Hmm )。 相对密集的点可见路面摩擦系数随路面纹理深度的增加而增大的趋势。 变化规律可以用直线表示。 图中的测量点偏差的原因主要是风速、温度、路面上水膜的厚度和污染程度、加沙垫的均匀性等。 图中所示的直线由以下公式表示式中通道面湿润状态下的摩擦系数用H砂充填法测量的路面纹理深度(mm )。用最小二乘法得到回归式的参数a、b，式(4-1)如下水泥混凝土路面干燥湿润状态下摩擦系数随速度的变化如图43所示。 干燥状态下路面摩擦系数几乎随速度的增加而变化，但湿润状态下的路面摩擦系数并不小于干燥状态，而且随速度的增加而急速减小。 因此，从防滑的观点出发，在进行路面设计时，必须合理地设计路面的纵横坡度。 通常，跑道是双面、面法、面法、面法、面法、面法、面法、面法、面法、面法、面法、面法、面法、面法、面法、面法、面法为了提高水泥混凝土路面的抗滑性能，通常采取表面处理措施，加大其纹理深度。 根据实施处理的时机分为两类，一类是在新铺路面时采用，混凝土初凝后强度不高时进行处理。 例如毛、沟、沟、裸石、嵌石等。 另一个是为了恢复旧路面的滑动性而时常采取的措施，如开沟、喷毛(喷砂、喷丸)、酸蚀、冷粘摩擦层等。 各种防滑措施的效果、费用状况如表4-2所示。 作为处理效果，浇铸法最好，其次是镶嵌法、浇铸法、裸石法。 费用情况比较，引水管法和拉毛引水管组合法最经济。 机场路面多采用引水法，嵌石法和裸石法不适合机场路面。 裸石材容易脱落，破坏飞机表皮和发动机，影响飞行安全。水泥混凝土路面各种防滑措施比较表4-2开槽法改善旧水泥混凝土路面抗滑性能效果明显，国外多应用于机场路面和高速公路。 槽的深度为24mm。 沟距为1021mm，可以等间距也可以随机间距，但1980年首都机场采用切沟法改善了滑行道的抗滑性能，其费用为7.33元/m。军用机场水泥混凝土道面设计规范(GJB1278-91)处的隧道表面粗糙度由平均纹理深度来表示。 用填土法测定的路面的平均纹理深度，跑道为0.400.65mm，跑道和停车场为0.300.40mm。国际民航组织规定机场道路表面平均纹理深度为0.81.2mm，地摩擦系数无具体规定，中国民航按此标准执行。三、沥青混凝土路面防滑要求与水泥混凝土路面一样，沥青混凝土路面也以摩擦系数和纹理深度表现出防滑性能。 摩擦系数用摆式仪表测量，纹理深度用砂入法测量，水泥混凝土路面上水泥硬化的水泥石具有较高的耐磨性，但沥青作为粘合剂在施工成形后的路面上比水泥石的耐磨性低得多，因此对沥青路面的耐滑性有影响1、石材的性质石材磨损值是评价石材摩擦阻力、冲击和剪切等综合作用性能的指标，石材破碎值是评价压力下破碎性能的指标。 沥青路面中骨料是承载车轮载荷的主要骨架，为了维持沥青路面表面抗滑性能的耐久性，必须要求石材的磨损值、破碎值和磨损值。 同时，石材与沥青的密合性好坏影响表面石材的稳定性，因此规定了石材与沥青的密合性。研究和实际观测表明，选用耐磨石材是提高沥青表面层滑动性的根本措施，安山岩、玄武岩和辉缘岩滑动性好于石灰岩，石材来源困难，大量选用耐磨骨材会增加工程成本。 可采用设置滑动表层的方法，表层石材可适当降低要求，保证滑动表层石材的质量。机场沥青路面对骨料要求，见第十一章表11-8。表4-3是江苏省100多个材料场的石材研磨值的试验结果，从表中的数据可知，分布于我国的石灰岩的研磨值低，不能满足表11-8的要求，其馀的石材适用，但对于酸性石材，在混炼前进行碱化处理，或者添加沥青的防剥离剂2、颗粒倾斜沥青路面表面的宏观结构是指表面石材之间的空隙，用纹理深度来表示。 图4-4表示在各种表面纹理情况下，湿摩擦系数随着速度的提高而变化的关系，可知粗糙的表面的速度高机场沥青路面的防滑标准由中国民航按照国际民航的规定执行(平均纹理深度为0.81.2mm )。 这项规定没有区别路面类型，对沥青路面似乎很严格。目前，我国尚未制定军用机场沥青路面防滑技术标准，1990年5月对使用中的机场沥青路面防滑性能进行了测定。 用摆式仪表测量摩擦系数，用加砂法测量纹理深度的结果如表4-6、4-7所示。 表数据显示，摆动值超过45点，4个机场均在90%以上，平均纹理深度均在0.3mm左右，通过与飞行员协商，他们发现4个机场的抗滑性能能满足使用要求， 因抗滑能力不足飞机撞击跑道事故尚未发生，参照国际民航规定和我国沥青路面抗滑标准，提出军用机场沥青路面摩擦系数竣工检测摆动仪测量值在52以上，纹理深度在0.8mm以上。 使用中的钟摆值不能小于45，纹理深度不能小于0.3mm。机场沥青路面纹理深度试验结果表4-6机场沥青路面钟摆式仪表测量结果表4-64-2机场路面平整度要求一、概要机场路面表面平整度是表现路面表面特性的重要指标，路面平整度是路面表面偏离理想平面的指标，在飞机滑行过程中的动力性能、行驶质量和路面承受的动力负荷三个数值特征中起着决定性作用。人为或自然因素引起的道路面上的大隆起或凹陷，如弹仓或不均匀冻胀引起的道路面突然隆起称为障碍。 障碍在机场的道路上是绝对不允许的，不属于道路平坦度的范畴。实践表明，机场道路面不是理想的平面。 机场路面不平整度主要由以下诸因素引起：首先，即使道路面固有的不平面度、例如道路面设计中的纵断面坡度、施工中的道路面板未达到接缝处允许的相邻板的高度差或设计高度的偏差等这些偏差在设计和施工规范规定的允许范围内，也不能忽视对道路面的不平面度的影响。其次，道路面在使用中受到负荷和自然要素的长期反复作用的影响，产生新的凹凸，产生固有的凹凸，固有的凹凸增大，例如， 由于飞机载荷的反复作用，道路面在垂直方向上产生塑性累积变形，即地下水位的变化引起的地基和基层的不均匀下沉冻结引起的道路膨胀温度应力引起的道路面板的翘曲、提升路面表层的磨损、剥落、腐蚀、包裹引起的表面缺损等。路面平整度影响飞机滑行的稳定性和舒适性。 飞机穿过路面凹凸时会产生冲击和振动。 随着道路表面平整度的恶化，不仅会影响乘客的舒适度和货物的健全性，还会导致驾驶员驾驶飞机和仪表，造成零部件磨损，危及飞行安全。 某机场的跑道由于平坦度的恶化，飞机的空调管有时会因为振动而折断。道路面平坦度的显示方法很多，可以总结如下1 .以一定区间内的间隙显示2 .以跑道路面的实际高程表示(以容易使用的路面的纵剖面表示)3 .用读取基准线和实际道路面上的高度差来表示4 .用飞机在跑道上滑行时飞机的加速度振动速度响应来表示5 .用跑道高程功率谱密度函数表示6 .用连接标准线和路面表面各点间的交角值表示。以上六种方法中，前三种是我们熟悉的方法，其他几种在中国还不广泛应用。用一定区间内的间隙表示道路面的平坦度是我们经常使用的直尺法。 其测量工具为直尺，直尺有无脚直尺和有脚直尺(或滚动协直尺或滑动直尺)，直尺除3m外，尚有4m和5m尺，我国机场和道路采用无脚3m长直尺。用跑道面的实际标高表示和跑道面的标高的功率谱密度函数表示平坦度的方法，通常采用的测定器是水平仪、塔尺和卷尺，近年来开发了新的测定器，在测定标高等数据的同时可以描绘出初次亮相面的纵剖面，从60年代开始用强光源变直，电位计、 进入80年代，利用跟踪轮、水平伺服系统、光传感器元件、数字编码器和磁带系统等测量手段，再用激光笔直，用数字存储示波器进行数据采集和用微机进行数据处理后，进行现场截面显示和现场数据处理飞机在跑道上滑行的振动和加速度响应，这是测试研究路面平整度飞机影响的最直接的方法。 测量仪器包括压力计、加速度计、位移传感器等，这些仪器设置在飞机的重心、驾驶舱、起落架等相应部位，选择各种平坦度的路线，以不同的速度滑行、起落、着陆进行测量。 各种测试仪器自动记录数据后进行分析整理，或将各种测试数据直接输入微机整理存储。 这项测试工作必须由空勤、机械事务、指挥和测试人员配合完成，费用高。 美国航空航天局、美国空军和美军工兵、雅茨威斯试验所都进行过这项测试。标准线与实际道路面的差别表示平坦度的方法，采用平坦度计进行测试，平坦度计的种类很多，普遍应用于国外有加利福尼亚州公路局和密安大学共同开发的纵断面测量仪器的英国道路研究室尺度检测仪(RRL )等。我国近年开发的路面平坦度测量仪器有西安道路研究所开发的，中国船舶工业总公司东风仪表厂生产的1.0XLPY-D型平坦度测量仪器，上海市政管理所开发的L0LPY-3型平坦度测量仪器，江苏沐阳道路工程仪器石生产的P-1路面平坦度测量仪器等。 上述设备的基准长度全部为3m，进行连续的路面平坦度测定。