Проектирование и строительство нормативно-методические документы arrow Объекты гражданской авиации arrow СООРУЖЕНИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ АЭРОПОРТОВ  
24.04.2018
    
СООРУЖЕНИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ АЭРОПОРТОВ

МИHИCTEPCTBO ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт гражданской авиации

СООРУЖЕНИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ АЭРОПОРТОВ

Труды ГосНИИ ГА

Выпуск 237

Москва 1984

СОДЕРЖАНИЕ

 TOC o "1-1" h z u 1. ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПЛАНИРОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ ВЕРТОДРОМОВ И ПОСАДОЧНЫХ ПЛОЩАДОК

2. ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ АЭРОДРОМОВ

3. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ УСИЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОНОМ ДВУХСЛОЙНЫХ ЖЕСТКИХ ПОКРЫТИЙ

4. РАСЧЕТ АЭРОДРОМНЫХ ПЛИТ ПОКРЫТИЙ, ЛЕЖАЩИХ НА УПРУГОМ ОСНОВАНИИ

5. PAСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ НЕРОВНОСТЕЙ АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ

6. СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИНТЕНСИВНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ САМОЛЕТОВ НА ВПП

7. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ НОВЫХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ХИМИЧЕСКОМ РЕАГЕНТЕ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОМ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ГОЛОЛЕДА

8. ПОТРЕБНАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ УБОРОЧНЫХ МАШИН В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РЕЖИМА ЗИМНИХ ОСАДКОВ

9. ГРУЗОВЫЕ ДВОРЫ ГРУЗОВЫХ КОМПЛЕКСОВ АЭРОПОРТОВ

10. ПЛАНИРОВОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ ЗАЛОВ-НАКОПИТЕЛЕЙ В АЭРОВОКЗАЛАХ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТИПА

11. МЕТОДЫ РЕКОНСТРУКЦИИ И РАСШИРЕНИЯ АЭРОВОКЗАЛОВ

12. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОБЪЕМОВ РАБОТ АВИАРЕМОНТНЫХ ЗАВОДОВ

13. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СКЛАДСКОГО ХОЗЯЙСТВА МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО СНАБЖЕНИЯ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

14. ЗАГРЯЗНЕНИЕ СТОЧНЫХ ВОД АЭРОПОРТОВ ПРИ ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКЕ И МОЙКЕ САМОЛЕТОВ

15. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ АЭРОПОРТОВ МЕСТНЫХ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ

16. ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ ОБСЛУЖИВАНИЯ ПАССАЖИРОВ

17. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ И ПРОВЕРКИ НЕЙТРАЛИЗАТОРОВ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА В АВИАТОПЛИВЕ

18. УЧЕТ ТОПЛИВА В РУКАВАХ СРЕДСТВ ЗАПРАВКИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

19. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВПП

РЕФЕРАТЫ

Выпуск научных трудов "Сооружения и оборудование аэропортов" подготовлен Государственным проектно-изыскательским и научно-исследовательским институтом Аэропроект.

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ

Ответственный редактор Р.В. САКАЧ, доктор техн. наук. профессор

Члены редколлегии:

Т.Г. Анодина, доктор техн. наук, П.Д. Жильцов, канд. техн. наук,

А.П. Журавлев, доцент, И.Н. Иванов, доктор техн. наук,

Е.В. Мухордых, доктор экон. наук, Э.И. Maхapeв, канд. техн. наук,

А.П. Савченко, канд. техн. наук, И.И. Славнов, доктор техн. наук,

В.Г. Смыков, канд. техн. наук (зам. отв. редактора),

А.И. Соболев, канд. техн. наук (отв. секретарь),

И.В. Якобсон, доктор техн. наук, B.И. Ямпольский, доктор техн. наук,

Инж. В.Г. Гавко

1. ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПЛАНИРОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ ВЕРТОДРОМОВ И ПОСАДОЧНЫХ ПЛОЩАДОК

В настоящее время вертодромы делятся на базовые и оперативные. Базовые вертодромы состоят из следующих основных элементов: взлетно-посадочная полоса (посадочная площадка), система рулежных дорожек (РД), места стоянки вертолетов (МС), комплекс средств технического обслуживания вертолетов.

На базовых вертодромах размещается большое количество вертолетов (до 100 - 150 шт.). Это приводит к большим площадям землеотвода под вертодром в целом и под искусственные покрытия вертодрома.

Оперативные вертодромы представляют собой, как правило, взлетно-посадочную площадку с искусственным покрытием, рулежную дорожку и одно или два места стоянки вертолетов. Ширина РД и размеры МС зависят только от геометрических и рулежных характеристик вертолетов, а именно, от колеи шасси и величины отклонения оси вертолета от оси РД на этапе руления. Эти размеры определены для всех типов существующих вертолетов. Нерешенным остается вопрос об оптимальных размерах искусственного покрытия посадочной площадки. До настоящего времени нет научно обоснованного метода расчета размеров посадочных площадок. Размеры площадок определяли, исходя из габаритов вертолетов (диаметр несущего винта, общая длина вертолета) и летной квалификации летно-подъемного состава. При определении размеров площадок не учитываются эксплуатационные и стоимостные критерии.

Рассмотрим факторы, влияющие на размеры площадок для вертолетов при взлетах и посадках по-вертолетному без использования влияния "воздушной подушки" и с ее использованием. Вертолет взлетает до высоты, превышающей на 10 м высоту препятствий, и затем осуществляет разгон и набор горизонтальной скорости, а в случае использования влияния "воздушной подушки" - набор горизонтальной скорости в пределах влияния "воздушной подушки", т.е. на высоте 1,5 - 2 м.

Следовательно, на размер искусственного покрытия площадки влияют геометрические характеристики шасси вертолета и прочностные характеристики искусственного покрытия:

L = BK+C,                                                                                       (1)

где L - размер стороны площадки;

BК - колея шасси вертолета по внешним пневматикам;

С - минимально допустимое расстояние от кромки искусственного покрытия до пневматиков шасси вертолета.

Рассмотрим посадку вертолета. В случае посадки с использованием влияния "воздушной подушки" вертолет снижается до высоты висения, зависает над площадкой или над границей летного поля, затем перемещается к центру площадки и вертикально снижается до поверхности площадки. При посадке возможны отклонения оси от центра посадочной площадки, согласно схеме.

Анализируя эти факторы, можно констатировать, что некоторые из них, влияющие на размер площадки, обусловлены конструктивными особенностями и определены для каждого типа вертолета, а именно: характеристика шасси вертолета, минимально допустимое расстояние от кромки искусственного покрытия площадки до колес шасси.

Основным фактором, влияющим на размер искусственного покрытия площадок, является отклонение оси несущего винта вертолета от оси площадки в момент касания колесами вертолета покрытия. Как видно из схемы, данный фактор зависит от ряда величин, влияние которых на величину отклонения носит вероятностный характер и зависит от ряда случайных факторов. В настоящее время не установлено отклонение колес шасси от кромки искусственного покрытия, а также на какую величину отклоняется вертолет в момент касания поверхности. Следовательно, минимальные размеры могут быть получены при сравнении следующих выражений (рис.1):

                                                                      (2)

где L1 - размер стороны площадки при максимальном приближении колес основного шасси вертолета к кромке искусственного покрытии

C1 - отклонение оси несущего винта. вертолета от центра площадки;

С2 - минимально допустимое расстояние от кромки искусственного покрытия до колес вертолета;

L2.- размер стороны площадки при максимальном приближении колеса носового шасси вертолета к кромке покрытия;

lН - база шасси вертолета.

При приближении можно принять С1 = 3·σвив, где σвис - среднеквадратичное отклонение вертолета от заданного места висения.

Время, затрачиваемое пилотом на выполнение посадочных операций, зависит от размеров площадки с искусственным покрытием. Так, например, для площадок меньших размеров требуется большее время маневрирования для выполнения более точной посадки, а следовательно, увеличиваются летные затраты, и наоборот. Следует, отметить, что стоимость летного часа составляет от 240 до 2200 руб. в зависимости от типа вертолета.

Рис.1 Схема определения размеров посадочных площадок для вертолетов:
1 - центр посадочной площадки; 2 - граница искусственного покрытия

Кроме того, при увеличении размеров площадки возрастают затраты на строительство, эксплуатацию площадки и освоение площади землеотвода. Следовательно, оптимальные размеры площадок могут быть найдены при построении зависимости общей стоимости от размеров площадки: Sобщ = f(L). Общая стоимость может быть определена по следующему выражению:

Sобщ = S1 + S2 + S3,                                                                        (3)

где S1 - стоимость строительства площадки и освоения земель;

S2 - стоимость эксплуатации площадки;

S3 - стоимость эксплуатации вертолета в момент маневрирования над площадкой.

Стоимость строительства и эксплуатации площадок определяется по формуле:

S1 = (L2·c·р + F3·c·p2H + L2·p3,                                                   (4)

где с - амортизационные отчисления;

F3 - площадь землеотвода;

p1 - стоимость строительства площадки;

р2 - норматив стоимости освоения земель;

р3 - стоимость эксплуатации площадки.

Стоимость эксплуатации вертолета определяется как годовые затраты на летные операции и может быть рассчитана по выражению:

                                                                            (5)

где N - планируемая интенсивность полетов;

MOC = f(L) - математическое ожидание величины отклонения при зависании вертолета над площадкой, которое зависит от ее размеров

V - скорость маневрирования вертолета над площадкой;

К - стоимость летного часа вертолета.

Размеры площадки, соответствующие минимальному значению общей стоимости, являются оптимальными, их и рекомендуется принимать при проектировании (рис.2).

При планировке базовых вертодромов большое значение придается способам расстановки вертолетов на местах стоянок.

Размер стороны площадки, м

Рис 2. Зависимость общей стоимости от paзмepa площадки

Как известно, вертолеты могут устанавливаться на местах стоянки различными способами. Это приводит к тому, что на одной и той же площади может быть установлено различное количество вертолетов, поскольку каждый способ установки требует различного расстояния между осями несущих винтов вертолетов. Возможны случаи, когда места стоянки вертолетов используются как посадочные площадки. Такое расположение МС снижает до минимума площади искусственных покрытий, но в то же время значительно увеличиваются площади землеотвода под вертодром и затраты на летную эксплуатацию.

Рис.3 Зависимость общей стоимости от площади землеотвода, количества вертолетов, буксировщиков, площади искусственных покрытий

Следовательно, в данном случае необходимо оптимизировать способ расстановки вертолетов на местах стоянки и стоимостные показатели.

В общем случае приведенные затраты можно выразить следующим образом:

Sобщ = S1 + S2 + S3 +S4 + S5 + S6 ,                                                          (6)

где S1. S4. S6 - удельные стоимости строительства площадки, буксировщиков и землеотвода из расчета на один вертолет;

S2, S3, S5 - удельные эксплуатационные расходы на эксплуатацию вертолетов, площадок и буксировщиков из расчета на один вертолет;

Общая стоимость зависит от количества вертолетов, способа их установки на стоянку и площади землеотвода. Оптимальные размеры могут быть найдены при построении зависимости:

Sобщ = f(NВ, FЗ, FП, NБ),                                                                  (7)

где NВ, NБ - количество вертолетов и буксировщиков;

FЗ, FБ - площади землеотвода и искусственных покрытий

Минимальное значение Sобщ будет соответствовать оптимальному значению площади землеотвода и способу расстановки вертолетов (рис.3). Исходя из минимальных затрат, оптимальной площади землеотвода и количества вертолетов, определяем способ установки вертолетов на стоянку, который и является оптимальным,

Следовательно, при определении параметров вертодромов необходимо учитывать не только эксплуатационные характеристики, а также и стоимостные, которые для развивающегося транспорта приобретают все большее значение.

Канд. техн. наук А.П. Виноградов

2. ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ АЭРОДРОМОВ

Постоянная эксплуатационная готовность аэродромных цементобетонных покрытий обеспечивается рядом инженерных мероприятий, в том числе систематическим контролем их технического состояния. В настоящее время можно рекомендовать достаточно простую и надежную систему контроля, которая включает периодические (выполняемые обычно два раза в год - весной и осенью) визуальные обследования, которые проводятся силами аэродромных служб авиапредприятий. На основе результатов этих обследований дается так называемая сигнальная оценка состояния покрытия, которая служит основанием для проведения детального, как правило, инструментального обследования.

В результате визуального обследования получают данные, характеризующие объем накопленных в процессе эксплуатации повреждений покрытий. Для вычисления показателя, обобщающего все виды повреждений предлагается следующая формула:

                                                                                 (1)

где Di - показатель повреждений покрытий i-го вида;

Ki - коэффициент весомости io вида повреждений;

п - количество видов повреждений.

Показатель Di может быть рассчитан но формуле;

,                                                                              (2)

где Ni - количество плит, имеющих повреждения i -го вида;

N0 - общее количество плит на обследованном участке аэродрома.

По результатам обследований аэродромов с использованием метода экспертных оценок установлены следующие значения коэффициентов весомости: 0,1; 0,05 и 0,03 соответственно для наиболее распространенных видов повреждений: околы кромок, сквозные трещины, шелушение поверхности.

Как видно, наибольшее отрицательное влияние на эксплуатационные свойства покрытия оказывают повреждения в виде сколов кромок плит.

Значение показателя D0 позволяет вычислить сигнальную оценку К эксплуатационно-технического состояния покрытия с использованием следующего выражения:

К = Кмакс - D0,                                                                                (3)

где Кмакс - наивысший показатель сигнальной оценки, по пятибалльной системе оценок Кмакс = 5.

Для практического использования можно рекомендовать по результатам обследования строить график зависимости значений сигнальной оценки от времен эксплуатации покрытия (см. рисунок).

Изменение оптимальной оценки по времени

По данным обследования посредством линейного экстраполирования определяется ресурс покрытия и характерные области эксплуатационно-технического состояния покрытия, имеющие следующие значения сигнальной оценки: К = 3,5 ÷ 5,0 - область нормальной эксплуатации; К = 2,5 ÷ 3,5 - критическая область; К < 2,5 - область недопустимых повреждений.

Очевидно, что при К 2,5 эксплуатационно-техническое состояние покрытия становится неудовлетворительным. При значении К = 3,5 необходимо детальное обследование покрытия с использованием необходимых испытательных приборов и уточнить по результатам этого обследования остаточный ресурс покрытия.

Д-р техн. наук Г.И. Глушков

д-р физ.-мат. наук B.C. Никишин

инж. В.Б. Безелянский

3. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ УСИЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОНОМ ДВУХСЛОЙНЫХ ЖЕСТКИХ ПОКРЫТИЙ

Рассмотрим двухслойное жесткое покрытие, усиливаемое слоем асфальтобетона (рис.1). Обычная технология усиления асфальтобетоном такова, что верхний слой асфальтобетона устраивают таким образом, чтобы обеспечить хорошее сцепление между слоями бетона и асфальтобетона. В то же время сами жесткие слои укладываются с помощью разделительной прослойки, снижающей силы трения между жесткими слоями.

Рис.1. Усиление двухслойного жесткого покрытия асфальтобетоном: 1 - асфальтобетон; 2 - цементобетон

Будем считать, что верхний асфальтобетонный слой такого покрытия нагружен сверху нагрузкой, распределенной по площади круга радиуса R и интенсивностью q. Граничные условия для такой трехслойной плиты (рис.2) записываются в виде:

- на верхней граничной плоскости z = H

                                                           (1)

- на граничной плоскости между первым и вторым слоями плиты при z = H:

                                                      (2)

- на граничной плоскости между вторым и третьим слоями при z = H2:

                                                             (3)

- на граничной плоскости при z = 0

,                                                            (4)

где К - коэффициент постели упругого основания

Рис.2. Расчетная схема для трехслойной плиты

Для решения поставленной задачи воспользуемся математическим аппаратом, разработанным в работе [1] для расчета слоистой плиты, лежащей на упругом полупространстве. Напряжения и перемещения в i-м слое (i = 1, 2, 3) плиты выражаются через несобственные интегралы следующего вида:

                                                   (5)

где Ei, νi- модуль упругости и коэффициент Пуассона i-го слоя плиты (меняется от 1 до 3);

J0(ρβ), J1(ρβ) - функция Бесселя первого рода нулевого и первого порядков;

,  - безразмерные независимые переменные;

Функции  выражается через Ai(β),Bi(β),Ci(β),Di(β)(i = 1, 2, 3), определяемые на условия (1) - (4).

Для третьего слоя плита функции A3(β), C3(β) выражаются через B3(β), D3(β). Таким образом мы получаем систему функциональных уравнений 10-го порядка относительно функций Ai(β),Bi(β),Ci(β),Di(β)(i = 1,2),B3(β), D3(β), которую приводам в матричной форме:

Матрицы клетки , , , , , ,  имеют следующий вид:

,                                (7)

,           (8)

,    (9)

,                     (10)

,  (11)

,                                              (12)

,                    (13)

где ,

,

,

Используя результаты работы [1], можно обосновать сходимость интегралов (5). Приведенное решение задача эффективно численно реализовано в виде программы для ЭВМ на языке "Фортран - 4". Результаты полученного решения демонстрируются на примере двухслойного цементобетонного покрытия с разделительной прослойкой, усиленного асфальтобетоном. Толщины верхнего и нижнего слоев цементобетонного покрытия равны между собой и составляют 20 см. Толщина асфальтобетонного слоя меняется от 5 до 30 см. Модуль упругости асфальтобетона принят равным 1000 МПа. Модуль упругости в обоих слоях цементобетона равен 33000 МПа. Коэффициент постели упругого основания К = 50 МН/м3. Радиус отпечатка пневматика был принят равным 30 см. Давление в пневматике равно 1 МПа. Вычисление растягивающих напряжений производилось для нижней поверхности верхней цементобетонной плиты под центром площадки нагружения. На данном примере покажем эффективность усиления двухслойного цементобетонного покрытия асфальтобетоном. Под эффективностью усиления будем понимать снижение напряжений в цементобетоне после усиления его асфальтобетоном (влияние асфальтобетона на снижение коэффициента динамичности в данной работе не рассматривается):

Δσ = σ1 - σ2,                                                                               (14)

где σ1 - величина напряжений в бетоне до усиления;

σ2 - величина напряжений в бетоне после его усиления,

Рис.3. Уменьшение напряжений в верхнем слое двухслойного жесткого покрытия при условии его асфальтобетоном: 1 - слои скреплены; 2 - слои не скреплены

Для этого же примера рассмотрим эффективность усиления цементобетона асфальтобетоном для случая полного отсутствия оцепления в двух верхних слоях, т.е. для трехслойной плиты с нескрепленными слоями, для чего воспользуемся теорией, разработанной в [2].

На рис.3 показано изменение растягивающих напряжений, для рассмотренного выше примера,

Как видно на рис.3, эффективность усиления асфальтобетоном при отсутствии прочной связи между асфальтобетоном и цементобетонном особенно мала при малых толщинах слоев асфальтобетона. Это обстоятельство следует учитывать при нарушении технологии укладки асфальтобетонного слоя усиления.

Литература

1. Никишин В.С., Шапиро Г.С. Пространственные задачи теории упругости для многослойных сред. М., ВЦ АН СССР, 1970.

2. Безелявский В.Б. О расчете жестких многослойных аэродромных: покрытий. В сб.: "Надежность, работоспособность и пропускная способность сооружений аэропортов". М., 1981 (Московский автодорожный институт).

Инж. В.К. Сангаджиев

4. РАСЧЕТ АЭРОДРОМНЫХ ПЛИТ ПОКРЫТИЙ, ЛЕЖАЩИХ НА УПРУГОМ ОСНОВАНИИ

Огромные материальные затраты на возведение аэродромных плит покрытий и происходящие в последние годы значительное увеличение нагрузок от воздушного транспорта требуют совершенствования методов расчета плит покрытий, основным конструктивным элементом которых является прямоугольная плита.

Для решения задачи об изгибе прямоугольной плиты, лежащей на упругом основании Винклера, используем предложенный [1] метод, согласно которому в правую часть дифференциального уравнения изгиба плиты:

                              (1)

введены, кроме функции заданной нагрузки q0(x,y), дополнительные функции qk(x,y), которые записываются в форме операторов от обобщенных функций с неизвестной плотностью:

,

                                                       (2)

Здесь  - операторы, сопряженные операторам граничных условий, которые в общем случае имеют вид:

          (3)

где K1 и К2 - коэффициенты, равные 0 или 1 в зависимости от рассматриваемой расчетной схемы покрытия. Так, например, если все коэффициенты KI и К2 равны единице, то граничные условия:

                                         (4)

соответствуют граничным условиям прямоугольной плиты со свободным контуром, а если  =  = 0 и остальные коэффициенты равны единице, то граничные условия (4) будут соответствовать граничным условиям свободного края но линиям х=-а и у=-в и шарнирного края по линиям х=+а и y=+в.

Таким образом, варьируя коэффициентами К1 и K2, можно получить различные граничные условия, применяемые при расчете аэродромных плит покрытий.

Решая уравнение (1) с помощью двумерного преобразования Фурье, получим выражения прогиба и изгибающего момента для прямоугольной плиты:

               (5)

                                                                                                                                                                             (6)

В полученных; выражениях (5) и (6) выделены слагаемые, соответствующие прогибу и изгибающему моменту в бесконечной плите, а остальные слагаемые представляют собой обобщенные; решения дифференциального уравнения (1).

На основе полученного решения разработан алгоритм и программа расчета для ЭВМ типа ЕС.

В качестве примера рассмотрим изгиб прямоугольной плиты (рис.1) с приведенными размерами 4,0 х 4,0 оо свободным контуром, лежащей на упругом основании Винклера, с нагрузкой в центре, равномерно распределенной по площадке размером 0,1 × 0,1, и интенсивностью q = 100.

Рис.1 Распределение изгибающего момента Мх в прямоугольной плите

Рис.2. Распределение изгибающего момента Мх. в полубесконечной плите

Рис.3. Распределение изгибающего момента Му в полубесконечной плите

Рис.4. Распределение изгибающего момента Мх в четвертьбесконечной плите, загруженной в углу сoсpeдоточенной силой Р = 1.

Рис.5. Эпюра изгибающего момента Мх, в сечении вдоль диагонали четвертьбесконечной плиты от дейсгвия единичного сосредоточенного момента, приложенного к yглу и направленного по диагонали

Максимальный изгибающий момент, возникающий под нагрузкой, равен Мх = 0,3224 и практически совпадает с изгибающим моментом, равным 0,3256, определенным согласно [2] в неограниченной плите от аналогичного вагружения. Уменьшение размеров рассматриваемой плиты в 2 раза приводит к незначительному уменьшению максимального изгибающего момента в 1,08 раза, что позволяет использовать расчетную схему неограниченной плиты при расчете прямоугольных плит, нагруженных в центральной области.

В случае приложения нагрузки на краю прямоугольной плиты либо вблизи угла она может быть рассчитана по схеме полубесконечной или четвертьбесконечной плита, что значительно упрощает получение расчетных формул.

На рис.2-5 показано распределение и эпюра изгибающего момента в полубесконечной и четвертьбесконечной плите при различных загружениях.

Приведенные результаты на рис.1 - 5 наглядно показывают распределение изгибающих моментов в рассматриваемых плитах, а применение полученного решения и программ, разработанных па его основе, позволят с помощью ЭВМ достаточно быстро и эффективно получать решения для расчета аэродромных плит покрытий при произвольном нагружении.

Литература

1. Травуш В.И. Метод обобщенных: решений в задачах изгиба плит на линейно-деформируемом основании. "Строительная механика и расчет сооружений", 1982, № 1.

2. СНиП II-47-80. "Строительные нормы и правила. Нормы проектирования. Аэродромы". М., Стройиздат, 1981.

Инж. В.В. Татаринов,

канд. техн. наук Г.М. Сардаров

5. PAСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ НЕРОВНОСТЕЙ АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ

Неровность поверхности аэродромного покрытия оценивается функцией спектральной плотности S(f). С целью получения исходных данных, необходимых для вычисления S(f) производились геодезических измерений с помощью нивелира НВ-1 на искусственных взлетно-посадочных полосах гражданских аэродромов. Шаг нивелирования составлял 0,5 м. Длина участков, на которых производились измерения, составляли 700 м. Результаты измерений обрабатывались на ЭВМ по следующей схеме, х).

1. Через две крайние точки на границе i-й неровносги проводилась прямая линия и замерялась (вычислялась) разница между oтметкой точки в центре неровности и отметкой прямой в этой точке (рис.1).

Рис.1. Схема определения амплитуд геометрических неровностей

х) Работа выполнена под руководством канд. техн. наук А.П. Виноградова.

Вычисление производилось по формуле:

,                                                          (1)

где δik - удвоенная амплитуда неровности;

hk - отметка начальной точки неровности;

hk+m - отметка конечной точки неровности;

 - отметка центральной точка неровности.

2. Включался цикл по переменной k, т.е. по ординатам профиля покрытия "прокатывалась" математическая каретка, определенной длины и вычислялись удвоение амплитуды δ при каждом ее положении. Не следует отождествлять понятие математической каретки с понятием математический фильтр типа скользящего среднего или разностей. Интервал последовательного сдвига каретки при расчете линейчатого спектра равен 1, т.е. 0,5 м.

3. Включался цикл i, позволяющий изменить длину каретки, а значит и длину неровности. При шаге нивелирования Δl = 0,5 и длина неровности будет равна : , м.

Расчет ординат спектральной плотности (дисперсий на данной частоте) производился по следующей формуле:

                                                               (2)

где Si(f) - спектральная плотность распределения дисперсий на частоте ,

 - амплитуда неровности длиной L;

N - число перемещений каретки (число определений амплитуд неровностей).

По данной методике можно построить график спектралъной плотности распределения дисперсий амплитуд геометрических неровностей в широком диапазоне частот для длин от 1 до 100 м. Каждая точка спектральной плотности для данной частоты будет соответствовать среднестатистической дисперсии амплитуды (высоты неровности). Построение спектральной плотности указанным способом оправдано, поскольку замеряются действительные амплитуды. Принимаем, что при спектральном анализе ординаты неровностей подчиняется нормальному закону. Построение графиков спектральных плотностей произведено в логарифмическом масштабе.

Рис.2. Спектры геометрических неровностей для аэропортов Красноярск (1),
Минералъные Воды (2), Домодедово (3)

Для определения спектральных характеристик покрытий аэродромов была составлена программа расчета на ЭВМ серии ЕС на языке программирования (PLI) и обработаны результаты нивелировок, полученных на ряде аэропортов (рис.2).

По характеру расположения спектральных плотностей видно, что наихудшую ровность имеет покрытие аэропорта Красноярск (кривая 1). Чем выше расположена кривая, тем хуже ровность покрытия.

Таким образом, на основе спектрального анализа аэродромных покрытий можно определить граничную линию. Если кривая спектральной плотности проходит выше граничной линии, то необходим ремонт аэродромного покрытия. Показателем ровности аэродромных покрытий может служить полная дисперсия ординат аэродромных неровностей, занимающих полосу частот от fмин до fмакс:

, где

Интегрирование может быть выполнено непосредственным суммированием или другим доступным методом.

Канд. техн. наук Э.Н. Смирнов,

инж. А.А. Пчелин

6. СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИНТЕНСИВНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ САМОЛЕТОВ НА ВПП

Одним из вопросов получения информации о состоянии покрытия ВПП является поиск способа получения случайной выборочной совокупности для выполнения детальных исследований. Поскольку покрытие ВПП эксплуатируется с различной интенсивностью по площади, необходимо определить участки дифференцированной значимости с точки зрения режимов и безопасности эксплуатации самолетов. С этой целью представляется целесообразным использовать метод расслоенной выборки, представительность которой существенно выше неограниченной выборки при значительно меньших затратах на исследования [1]. Применение расслоенной выборки цредусматривает разделение покрытия ВПП по площади на характерные (экспериментальные) участки.

Принцип разделения на такие условные экспериментальные участки заключается в том, что оценка какого-то заданного параметра (в нашем случае средней величины исследуемой хaрактеристики) тем точнее, чем меньше дисперсия. Из анализa дисперсий выражений расслоенной выборки с позиции ее минимизации следует, что при делении совокупности на участки нужно стремиться к тому, чтобы получить участки внутренне однородные, а внешне дифференцирование относительно средней искомой характеристики (прочности, ровности, сплошности). Для ВПП такие участки будут совпадать с распределением интенсивности воздействия самолетов. Все повреждения покрытия ВПП, не связанные с воздействием самолетов (из-зa погодно-климатических особенностей района расположения аэропорта, низкого качества строительно-ремонтных работ, нарушения режимов эксплуатационного содержания покрытий), будут распределяться равномерно до всей поверхности ВПП х).

х) Для упрощения задача здесь не рассматриваются вопросы совместного воздействия нагрузки и внешних условий.

Повреждения искусственных покрытий под воздействием самолетных нагрузок будут суммироваться пропорционально интенсивности приложения таких нагрузок. Это подтверждается многолетними наблюдениями за характером распределения повреждений по площади покрытия ВПП в различных дорожно-климатических условиях [2].

Предлагаемый прием деления покрытия ВПП на экспериментальные участки обеспечивает достаточно большую внутреннюю однородность при максимальном дифференцировании участков. Это в свою очередь позволяет выделить участки различной значимости на условия безопасности наземного маневрирования самолетов, а следовательно, и уточнить очередность предполетного (ежедневного) осмотра и ремонта различных участков ВПП из условия обеспечения непопадания в авиадвигатели продуктов разрушения искусственных покрытий. Для исследования характера распределения интенсивности воздействия самолетов необходимо рассмотреть частоты приложения динамических нагрузок к поверхности ВПП: в поперечном направлении и в продольном направлении для случаев paзбега, приземления и пробега самолета.

Ранее выполненными исследованиями показано [3], что частота прохода самолетов через поперечное сечение ВПП при различных маневрах (разбег, приземление, пробег) подчиняется нормальному закону, причем около 80 % всех случаев приходится на зону вдоль оси ВПП шириной от 12 до 15 м. Формулу такого распределения можно представить в виде:

,                                                                  (1)

Изучение динамики посадки самолетов различных классов показывает, что около 98 % всех приземлений приходятся на половину длины ВПП и характеризуется нормальным распределением [4]. Формула такого распределения может быть представлена в виде:

.                                                        (2)

Эта формула справедлива при условии, что 0≤ xL/2, где L - длина ВВП.

Для случая взлета самолета зоной интенсивной эксплуатации является участок разбега, длина которого зависит от класса самолета. Из анализа процесса изменения скорости разбега самолета и нагрузок, воздействующих на покрытие по длине ВПП очевидно, что с возрастанием скорости разбега уменьшается величина нагрузки, прикладываемой к покрытию, за счет аэродинамической подъемной силы. Такое распределение динамического воздействия на поверхность ВПП характеризуется произведением скорости разбега самолета на нагрузку и может быть описано формулой:

.                                                      (3)

Построенная по данному закону кривая распределения (рис.1) наглядно показывает, что в этом случае экстремальные воздействия от динамической нагрузка приходятся на 1/3 длины дистанции разбега самолета.

Рис.1. Распределение динамического воздействия самолета на ВПП при разбеге

Участок пробега самолета после приземления (величина которого также изменяется в зависимости от класса самолета) характеризуется увеличением нагрузок, усугубляемым интенсивным торможением, нередко с использованием реверса. Исследуя изменение приложения нагрузки и скорости движения самолета в функции длины пробега из условия, что посадочная скорость самолета, как правило, составляет не более 80 % от скорости отрыва, а масса на 15 % меньше массы стартующего самолета (рис.2), можно получить формулу распределения воздействия самолета на покрытие как произведение скорости пробега на нагрузку:

                                    (4)

при . 0 ≤ L/Lпр ≤ 0,25.

или

                                                                    (5)

при 0,25 ≤ L/Lпр ≤1,0.

В качестве меры интенсивности воздействия самолета на поверхность ВПП примем произведение количества взлетно-посадочных операций, приходящихся на поперечное сечение покрытия, на воздействие самолета. При этом максималъное воздействие на покрытие будет равно 1,0. Тогда распределение интенсивности воздействия при разбеге можно описать выражением, полученным из произведения формул (1) и (3):

,                                         (6)

Рис.2 Распределение динамического воздействия самолета на ВПП при пробеге

Геометрическая интерпретация такого распределения приведена на рис.3. Поступая аналогично предыдущему, из произведения выражений формул (1), (4) и (5) получим формулы распределения динамического воздействия самолетов для случая пробега:

                            (7)

при 0 ≤ х ≤ L/8

                                                             (8)

при L/8 ≤ х ≤ L/2

Рис.3. Огибающая интенсивности динамического воздействия самолета на ВПП при разбеге

Геометрическая интерпретация такого распределения динамического воздействия при пробеге приведена на рис.4. Аналогично, для случая распределения динамического воздействия при приземлении самолета, получим:

                                               (9)

при 0 ≤ х ≤ L/2

По формулам (6) и (9) можно рассчитать интенсивность динамического воздействия самолета в любой точке покрытия ВПП в масштабе от 0 до 1.

Деление ВПП на xapaктерные участки наиболее целесообразно выполнять исходя из количества полос бетонированных (для жестких покрытий) или условных полос, кратных по ширине расстоянию между главными опорами самолетов (для нежестких покрытий).

Рис.4. Огибающая интенсивности динамического воздействия самолета на ВПП пpи пробеге

Рассмотрим такое деление на примере жестких аэродромных покрытий. При этом за ширину центрального (первого) участка примем две (при четном количестве полос бетонирования) или три (при нечетном количестве полос бетонирования) плиты покрытия, а для остальных участков будем прибавлять по одной ширине плиты с каждой стороны оси ВПП (рис.5).

Принимая во внимание, что при современной технологии строительства жестких аэродромных покрытий ширина полосы бетонирования диктуется шириной захвата бетоноукладочной машины и, как правило, равна 7 - 7,5 м, получим ширину всех характерных участков (первого - 14 - 15 м; второго - 28 - 30 м, третьего - 42-45 м; четвертого - 56 - 60 м) в зависимости от категории аэродрома.

Приведенные данные и формулы (6) - (9) позволяют вычислять координаты всех характерных участков по площади ВПП, а также подсчитать вероятности максимального воздействия самолетов на различные участки покрытия и определять показатели важности каждого участка.

Рис.5. Схема деления - ВПП на характерные участки (в поперечном направлении)

Результатом таких расчетов приведены в таблице с учетом действующих в гражданской авиации нормативов и границ единых зон приземления, осредненных значений длин разбега и посадочных дистанций самолетов для аэродромов класса Б.

Таблица

Параметры оценки

Размер участков покрытия от длины ВПП

первый

второй

третий

четвертый

начало

конец

начало

конец

начало

конец

начало

конец

Разбег

0,15

0,36

0,08

0,4

0,03

0,5

0,0

0,5

Приземление

0,2

0,3

0,15

0,42

0,04

0,46

0,0

0,5

Пробег

0,22

0,4

0,15

dding:0cm 0cm 0cm 0cm'>

Документ сокращен, так как он очень большой. Для просмотра полной версии этого документа пройдите по ссылке Бесплатный заказ нужного документа

 
< Пред.   След. >
Полезное: