Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Оценка и прогнозирование эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий Фомин Андрей Викторович

Оценка и прогнозирование эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий
<
Оценка и прогнозирование эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий Оценка и прогнозирование эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий Оценка и прогнозирование эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий Оценка и прогнозирование эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий Оценка и прогнозирование эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий Оценка и прогнозирование эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий Оценка и прогнозирование эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий Оценка и прогнозирование эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий Оценка и прогнозирование эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий Оценка и прогнозирование эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий Оценка и прогнозирование эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий Оценка и прогнозирование эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Фомин Андрей Викторович. Оценка и прогнозирование эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.11 / Фомин Андрей Викторович; [Место защиты: Моск. гос. автомобил.-дорож. ин-т (техн. ун-т)].- Москва, 2007.- 186 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/3998

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Анализ современного состояния теории расчета и оценки эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий 9

1Л Анализ методов расчета жестких аэродромных покрытий 9

1.2 Математические модели работы грунтовых оснований при нагружении 40

1.3 Учет влияния природно-климатических факторов и воздействия нагрузок от воздушных судов 56

1.4 Учет сезонной переменчивости деформативных характеристик грунтовых оснований 58

1.5 Виды деформаций и разрушений жестких покрытий аэродромов и причины их возникновения 62

1.6 Анализ существующих методов, применяемых для оценки эксплуатационно-технического состояния жестких покрытий. 66

1.7 Выводы, цель и задачи исследования 75

Глава II. Исследование показателя растрескивания аэродромного покрытия 77

2.1 Существующее состояние проблемы оценки эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий 77

2.2 Методика и результаты экспериментальных исследований показателя растрескивания 81

2.3 Статистическая обработка экспериментальных исследований 98

2.4 Выводы по главе 2 115

Глава III. Исследование прочности аэродромного покрытия с учетом показателя растрескивания 116

3.1 Постановка задачи исследования прочности жесткого аэродромного покрытия 116

3.2 Натурные и лабораторные испытания жесткого аэродромного покрытия 118

3.3 Исследование прочности покрытия аэродрома в зависимости от показателя растрескивания 136

3.4 Выводы по главе 3 151

Глава IV. Практические рекомендации по оценке эксплуатацион но-технического состояния жестких аэродромных по крытий 152

4.1 Обоснование минимального размера заменяемого фрагмента плиты 152

4.2 Метод оценки и прогнозирования эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий 156

4.3 Технико-экономическое исследование 163

4.4 Выводы по главе 4 166

Заключение 168

Литература

Введение к работе

Актуальность проблемы. Гражданская авиация в России выполняет особую роль. С одной стороны, она является типичной подотраслью транспорта, реализующей транспортные услуги населению, а с другой стороны, осуществляет важнейшую функцию интегратора страны, обеспечивая транспортную связь между центром и отдаленными регионами, где наземные транспортные коммуникации либо отсутствуют, либо развиты чрезвычайно слабо. Следует отметить, что к таким регионам относится более 60 процентов территории страны.

Эффективность работы подразделений гражданской авиации, а особенно аэродромов, требует постоянного совершенствования и обновления, однако период с 1991 по 1996 гг. следует отнести к весьма неблагоприятному.

Данный период характеризуется существенным снижением объемов перевозок пассажиров и грузов, а также недостаточным объемом работ по содержанию и строительству аэропортов. Такое обстоятельство привело к неудовлетворительному состоянию многих элементов аэродромов и увеличению аварийности взлетно - посадочных операций.

В 2000-х годах наметился определенный положительный сдвиг. По итогам 2000 года впервые за 10 лет отмечена стабилизация объемов пассажи-рооборота, который составил 53,5 млрд. пасс-км, перевозки пассажиров составили 21,8 млн.чел., а перевозки грузов выросли более чем на 7% и составили 530 тыс.т.

К концу 2000 года на авиатранспортном рынке России функционировало 294 авиакомпании. Общее количество аэропортов составило 533, из них 63 - аэропорты федерального значения.

За период 1991-1996 гг. в гражданской авиации России на базе 133 государственных предприятий в результате акционирования возникло более 400 авиакомпаний, число которых к концу 2000 года сократилось до 294, но все равно их количество существенно превышает потребности не только су-

ществующего, но и перспективного рынка авиационных перевозок.

В настоящее время развитие аэропортов в РФ выполняетя согласно Федеральной целевой программе «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 гг.)», в основу которой положены «Основы политики Российской Федерации в области авиационной деятельности на период до 2010 года» и «Концепция развития гражданской авиационной деятельности Российской Федерации» [128].

Данными проектами предусмотрено в основном не строительство новых аэропортов, а реконструкция существующих. В 2002-2010 гг. предусмотрена реконструкция более 40 аэропортов на территории РФ, среди которых можно выделить аэропорты высоких классов: Шереметьево, Домодедово, Внуково, Толмачево (Новосибирск), Сочи, Самара, Хабаровск, Емельяново (Красноярск), Владивосток, Минеральные Воды, Якутск.

Все это делает задачу разработки и совершенствования методики оценки несущей способности аэродромных покрытий наиболее актуальной.

Вместе с тем следует отметить, что до настоящего времени методам оценки несущей способности существующих аэродромных покрытий уделялось значительно меньше внимания, чем методам проектирования и расчета при первом строительстве. Это объясняется в основном тем, что в стране осуществлялось массовое строительство новых аэропортов в различных регионах, а парк воздушных судов представляли модели отечественных самолетов.

В настоящем исследовании предпринята попытка разработки методики прогнозирования и оценки эксплуатационно-технического состояния, а также определения остаточного срока службы жесткого аэродромного покрытия на основании экспериментальных исследований, проведенных в аэропорту «Шереметьево» в период с 1999 по 2005 гг. Разрабатываемая методика может быть использована проектными организациями и службами аэропортов ГА для оперативной оценки пригодности жестких аэродромных покрытий, а

также разработки планов их реконструкции и ремонта.

Целью работы является разработка метода оценки и прогнозирования эксплуатационно-технического состояния аэродромных покрытий с определением срока их службы до проведения ремонтно-восстановительных работ.

Научная новизна полученных в диссертации результатов заключается в следующем:

проведены широкие натурные исследования по определению типов дефектов на покрытии и установлена зависимость их развития во времени;

предложен показатель, характеризующий количественное значение разрушения покрытия, и установлено его влияние на прочность покрытия;

предложен метод оценки и прогнозирования состояния жесткого покрытия.

Результаты исследования могут быть использованы для оценки состояния и прогнозирования ремонтных работ на аэродромах, имеющих бетонное (армобетонное) покрытие.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в разработке метода оперативной оценки с возможностью последующего прогнозирования эксплуатационно-технического состояния жесткого аэродромного покрытия как в целом, так и каждой плиты (участка) покрытия в отдельности. Данные мероприятия позволяют планировать ремонтно-восстановительные работы с одновременной подготовкой основания для слоя усиления, что позволяет увеличить срок службы покрытия до капитального ремонта и сократить на него затраты.

Реализация работы. Результаты исследований кандидатской диссертации внедрены ФГУП ГПИ и НИИ ГА «Аэропроект» в процессе проектирования при реконструкции аэродромных покрытий аэропортов «Шереметьево» и «Сочи» («Реконструкция и развитие аэродрома международного аэропорта Шереметьево», 2006г. (Арх. № А-3080); «Обоснование инвестиций в реконструкцию аэродрома и действующего аэровокзального комплекса аэропорта

Сочи», 2006г. (Арх. № А-3065)) и используются в учебном процессе на кафедре «Аэропорты» МАДИ(ГТУ) в дисциплинах «Изыскания и проектирование аэродромов», «Реконструкция аэродромов», а также в дипломном проектировании.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены на Всероссийской научно-технической конференции «Автотранспортный комплекс - проблемы, перспективы, экологическая безопасность» г.Пермь 26-27 апреля 2007 г., 62, 63, 64 и 65 научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ(ГТУ) в 2004-2007 гг.

Публикации. По результатам исследования опубликовано пять печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, четыре главы, заключение, библиографию из 171 наименования. Она содержит 186 страниц, включая 56 рисунков.

Математические модели работы грунтовых оснований при нагружении

В аэродромных покрытиях, обладающих значительной жесткостью, возникают незначительные прогибы от нагрузки, поэтому развиваемая подстилающим грунтом реакция невелика. Прочность таких покрытий в большей степени зависит от прочности самих покрытий, чем от механических свойств грунтовых оснований.

Механические свойства грунтовых оснований в результате воздействия природных факторов существенно меняются в течение года и ряда лет. Они подвержены увлажнению, просыханию, промерзанию и оттаиванию поверхности толщи. Увеличение влажности грунтов приводит к снижению их несущей способности. Основания покрытий в отдельные периоды года резко изменяют несущую способность и становятся неоднородными по глубине.

В трудах многих ученых говорится о необходимости проектирования покрытий аэродромов, исходя из расчетного состояния грунтового основания, когда его несущая способность наиболее низкая.

На значительной части территории РФ расчетное состояние наступает при оттаивании мерзлых грунтов в период весенней распутицы, а в большинстве случаев - в момент полного оттаивания всей мерзлой толщи грунта. Поэтому принимаемый при расчете покрытий параметр грунта, характеризующий его деформативную способность, должен соответствовать расчетному состоянию грунтового основания.

Точный учет природных механических свойств грунтов практически невозможен. При расчете покрытий приходится вводить схематизацию механических свойств грунтов путем замены природного грунтового основания некоторой расчетной моделью, свойства которой известны.

При выборе расчетной модели обычно стремитятся к тому, чтобы она описывала механические свойства грунтов минимальным количеством пара метров, так как для столь неоднородной среды, как грунты, каждый параметр определяется приближенно.

Характеристики наиболее распространенных моделей следующие. Первая механическая модель была предложена в 1801 г. в России академиком Н.И. Фуссом для расчета глубины колей, возникающих после проезда экипажей по грунтовым дорогам [7].

Н.И. Фусс изучал остаточные деформации местного характера и ввел предположение, что глубина вдавливания прямо пропорциональна действующей силе.

Материал модели Н.И. Фусса обладает способностью сопротивляться только вертикальным сжимающим усилиям и не может сопротивляться сдвигу. При сжатии материала модели поперечного расширения не наблюдается. Деформации поверхности модели имеют разрывный характер.

Штамп, приложенный к поверхности модели, при нагружении вдавливается на глубину, пропорциональную среднему удельному давлению. Поверхность модели за пределами штампа не деформируется. После снятия нагрузки штамп остается в том положении, которого он достиг при наибольшей нагрузке, и обратно не возвращается.

Механические свойства материала модели характеризуются коэффициентом постели, который автор связывал с углом естественного откоса грунта. Глубина вдавливания штампа определяется выражением: Sn=S0={ , (1.36) где S„ - полная осадка; S0 - остаточная осадка; ks - коэффициент постели; р - среднее удельное давление. В основе модели Н.И. Фусса лежат наблюдения за образованием колей при проезде колес с жестким ободом по грунтовой дороге. Аналогичные яв -42 ления наблюдаются при вдавливании жесткого штампа в поверхность неплотного грунта. Опыты с вдавливанием штампов в рыхлые, пористые грунты поверхностной толщи указывают на преобладание остаточных деформаций резко выраженного местного характера, причем в довольно большом диапазоне удельных давлений наблюдается линейная зависимость между нагрузкой на штамп и его осадкой.

Наиболее распространена модель Винклера, в которой осадка штампа пропорциональна нагрузке, а деформации модели упругие и после снятия нагрузки восстанавливаются. Они имеют местный характер, развиваются непосредственно под штампом, не распространяясь в стороны.

Механические свойства материала модели характеризуются коэффициентом упругой осадки А: , который принято также называть коэффициентом постели. Коэффициент постели одинаков при нагружении и снятии нагрузки: Sn=Sy =- -, (1.37) где Sy - упругая осадка; ksy - упругий коэффициент постели. А.С. Григорьев [34] дополнил свойства модели Винклера способностью развития остаточных деформаций за счет пластического течения материала при увеличении удельного давления сверх предела текучести ртек введя тем самым второй механический параметр.

В области текучести нет ограничений для развития деформаций. Поэтому при нагружении поверхности модели А.С. Григорьева штампом при среднем удельном давлении, которое превосходит предел текучести грунта, осадка штампа становится бесконечной. Поверхность модели за пределом штампа не деформируется.

Виды деформаций и разрушений жестких покрытий аэродромов и причины их возникновения

К наиболее характерным деформациям и разрушениям жестких покрытий относятся: шелушение (отслаивание) верхнего слоя покрытия, образование выбоин, раковин и трещин, отколы углов и краев, вертикальные смеще ния плит, разрушение стыковых соединений, кромок плит и заполнителей швов.

Одним из основных видов воздействия на аэродромное покрытие является нагрузка от воздушных судов, передаваемая на покрытие через опору шасси. При этом в покрытии возникают вертикальные и горизонтальные нагрузки. Вертикальные нагрузки возникают при движении и стоянке воздушных судов, а горизонтальные - только при его движении. Горизонтальные нагрузки в используемом в настоящее время методе расчета жестких цемен-тобетонных (армобетонных) покрытий [113] не учитывают.

Вертикальные нагрузки по характеру действия бывают статические и динамические. Ввиду длительности ее воздействия статическая нагрузка может оказаться наиболее опасной, а потому является основной исходной нагрузкой при расчете покрытий [113].

Многократно повторяющиеся подвижные транспортные нагрузки являются одним из основных видов нагружения не только аэродромных, но и дорожных покрытий. При кратковременном воздействии напряжения, возникающие в покрытии и грунтовом основании, меньше, чем от действия статической нагрузки [52]. В то же время при многократном приложении нагрузок возникает местная концентрация напряжений в местах передачи нагрузки с одной плиты на другую и накопление остаточных деформаций грунта, подстилающего покрытия, что приводит к разрушению бетонных плит.

К числу первых исследований работоспособности жестких аэродромных покрытий при воздействии многократно повторяющихся транспортных нагрузок относятся работы В.Ф. Бабкова, Г.И. Глушкова, А.П. Степушина, Г.Я. Ключникова, В.П. Носова [4,61, 82,108,119] и других.

Шелушение и выкрашивание покрытия, представляющие собой механическое разрушение верхнего слоя на глубину 3—10 мм, вызванное следующими причинами: применением бетона низкого качества; нарушением технологии отделки поверхности покрытия; неудовлетворительным уходом за бетоном; применением хлористых солей для борьбы с гололедом; твердением бетона при температуре наружного воздуха ниже 0С; действием высоких температур и силы струи газов; неоднократным приложением нагрузки.

Разрушения бетонных покрытий в виде шелушения опасны не только сами по себе. При несвоевременном ремонте эти повреждения опасны как очаги более серьезных разрушений: выбоин, оголению арматуры, проломов плит, ведущих в конечном итоге к полному разрушению покрытия.

Выбоины - результат дальнейшего разрушения покрытия с отслоившимся верхним его слоем. Воздействие повторяющихся динамических нагрузок от воздушных судов (частые удары колес самолетов о непрочный бетон) приводят к углублению уже имеющихся на покрытии разрушившихся участков или к образованию новых разрушений на нем. Выбоины обычно имеют овальные очертания глубиной 3-5 см и размером 5-Ю см в плане.

Раковины образуются в случае слабого сцепления крупного заполнителя с цементным камнем при недостаточной морозостойкости крупных заполнителей или из-за попадания в верхний слой бетонного покрытия кусков древесины, легко отделяющихся от бетона. Раковины могут появляться в результате недоуплотнения бетонной смеси и некачественной отделки поверхности покрытия.

Трещины по виду могут быть волосяными, продольными, поперечными, угловыми, а по характеру - поверхностными и сквозными. Силовые трещины в бетонных покрытиях образуются в тех случаях, когда напряжения, возникающие в бетоне, превышают предел его прочности.

Волосяные трещины (с раскрытием менее 0,1 мм) в виде густоразвитой сетки или короткие по диагонали образуются преимущественно при усадке бетона. Поверхностные трещины бывают усадочного и температурного происхождения и возникают при короблении плит и совместном действии изменения температуры и эксплуатационной нагрузки от воздушных судов.

Поверхностные трещины постепенно увеличиваются в глубину и длину и часто разветвляются в разных направлениях.

Сквозные трещины возникают обычно из-за совместного действия эксплуатационной нагрузки и температурно-усадочных факторов, они развиваются из поверхностных под действием последующих приложений нагрузок и погодно-климатических факторов. Основная опасность сквозных трещин состоит в том, что они снижают несущую способность бетонных и армобе-тонных плит и создают условия для проникновения воды через покрытие в грунтовое основание.

Отколы углов и краев плит являются дальнейшим развитием трещин под действием колесной нагрузки. Таким разрушениям способствует недостаточная прочность бетона из-за плохого уплотнения, неправильная установка штыревых соединений в швах, а также наличие зазоров между плитой и искусственным основанием, в результате чего углы плит работают на изгиб как консоли.

Разрушение кромок плит является результатом плохой разделки швов. Сколы кромок наблюдаются при наличии уступов между соседними плитами. Скалываются кромки и при температурном расширении бетона, когда соседние плиты в швах сжатия с большей силой упираются друг в друга.

Просадки и перекосы плит покрытий - результат потери несущей способности искусственного основания или подстилающего грунта при недостаточном уплотнении в процессе строительства, неравномерной осадке и вымывании оснований из-под покрытия. Смещению плит в вертикальном направлении способствует также пучение грунта зимой. Вертикальные смещения и перекосы плит создают опасные условия для эксплуатации воздушных судов.

Методика и результаты экспериментальных исследований показателя растрескивания

Разработка теоретических основ и математических моделей для оценки эксплуатационно-технического состояния аэродромных покрытий требует проведения широких натурных исследований.

Основной задачей проведения экспериментальных исследований следует считать получение статистической информации, характеризующей эксплуатационно-техническое состояние покрытий в различные периоды времени. Особенно важным является постоянный мониторинг изменения состояния покрытий.

Для определения параметра растрескивания можно применять несколько методов, сводящихся в основном к определению длин трещин и геометрических размеров плит покрытия в плане. Для измерения длин трещин можно использовать визуальный метод при помощи гибких мерных лент, курвиметров и так далее. Данный метод очень трудоемкий и требует больших временных затрат.

Метод фотографирования или видеосъемки цифровой аппаратурой с большой разрешающей способностью представляет собой более прогрессивный метод определения дефектов на покрытии, так как дает наиболее точную информацию и сокращает время закрытия обследуемого участка покрытия более чем в 3 раза. Дальнейшая обработка полученных данных предполагается при помощи ПЭВМ с получением результата значения показателя растрескивания.

Для получения данных о покрытии необходимо разработать методику статистической оценки параметра А с применением представительных выборок, характеризующих общее состояние всего покрытия.

Для определения эксплуатационно-технического состояния покрытий аэродромов Московского авиационного узла в соответствии с программой научных исследований ФГУП ГПИ и НИИ ГА «Аэропроект» совместно с кафедрой аэропортов МАДИ(ГТУ) были проведены натурные исследования покрытий Международного аэропорта «Шереметьево». Учитывая ограниченные финансовые средства, выделяемые на ремонт искусственных покрытий, а также значительную трудоёмкость ремонтно-восстановительных работ, требующих закрытия полосы на несколько месяцев, руководством аэропорта Шереметьево было принято решение осуществлять мониторинг всей площади ВПП-2 с прогнозированием её работоспособности под фактический состав движения.

Исследования выполнялись в 1999 - 2005 годах, исследованию подвергалось состояние аэродромных покрытий ВПП-2 аэродрома.

Для проведения натурных экспериментальных исследований был составлен план, включающий в себя следующие этапы: - определение рабочей части ВГШ, то есть той части ВПП, на которую приходится основное силовое воздействие от нагрузок самолетов; - проведение обследования искусственных покрытий на рабочей части ВПП-2 с составлением планов дефектов; - определение количества плит с различными дефектами на рабочей части ВПП-2; - определение сигнальной оценки технического состояния поверхности покрытия в соответствии с требованиями НГЭА [81] и РЭГА [102]; - разработка критерия оценки динамики развития дефектов, а также оценка его критического значения, соответствующего потере работоспособности плиты; - определение динамики развития дефектов методами математической статистики и определение размеров представительных выборок плит, на которых следует производить более детальные замеры с учетом выбранного критерия оценки; - определение динамики развития дефектов в плитах в зависимости от срока службы покрытия или объема движения ВС, а также определение срока службы плит с характерными дефектами до потери ими работоспособности с учетом требований безопасности полетов; - разработка методики оценки остаточного срока службы покрытия от момента проведения обследования до наступления критического состояния с учетом данных ежегодных наблюдений и объемов ранее выполненных ремонтных работ; - разработка рекомендаций по проведению восстановительного ремонта покрытия с указанием объемов работ на основании прогнозируемого срока службы покрытия.

Основной задачей проведения экспериментальных исследований было проведение ежегодного мониторинга всей поверхности ВПП для определения типов дефектов на покрытии, установления динамики развития и разработки методики прогнозирования их развития.

Метод оперативного и долгосрочного прогноза работоспособности взлетной полосы должен базироваться на статистических данных обследования, полученных в разные годы. В частности, планировалось использовать результаты изменения технического состояния покрытия в зависимости от фактического срока его службы. Визуальное обследование эксплуатационно-технического состояния искусственных покрытий элементов аэродрома выполнялось с целью оценки качества состояния поверхности путем фиксирования на плане различных видов повреждений, влияющих на безопасность эксплуатации воздушных судов. Сопоставление полученной оценки с действующей классификацией, представленной в РЭГА [102], позволяет определить степень износа покрытия, выраженную индексом качества Sk с соответствующей оценкой состояния покрытия от «отличного» до «неудовлетворительного». Однако такой подход не дает возможность определения степени трещинообразования, при которой возможна эксплуатация плит. Степень трещинообразования на плите прежде всего характеризует снижение ее несущей способности, а следовательно, снижение показателя несущей способности покрытия, характеризующегося PCN [102]. Необходимо выяснить, какие виды трещин наблюдаются на плитах покрытия, установить причины их появления и степень влияния на работоспособность покрытия.

Натурные и лабораторные испытания жесткого аэродромного покрытия

Впервые эти трещины были обнаружены в 1983 году, по мере увеличения срока службы покрытия их количество постоянно увеличивалось.

Процесс колейного трещинообразования продолжается и в настоящее время. На плитах типа 3 происходит разделение плит на отдельные фрагменты с разными размерами.

Продольные трещины могут делить плиту вдоль на 2 или 3 части шириной по 2 - 3,5 м. Такое соотношение сторон фрагментов плиты приводит к «балочной» схеме их работы под нагрузкой. В результате возникают поперечные силовые трещины, а плита становится разделенной на отдельные блоки, шарнирно связанные между собой арматурой. Такие плиты в дальнейшем относятся к группе с сеткой трещин.

Распределения плит с продольными трещинами и сеткой трещин идентичны. Оба распределения имеют максимумы в центральных колейных рядах плит, где происходит многократное воздействие нагрузок от опор ВС.

Сетка трещин также была впервые обнаружена в 1983 году. В то время таких плит было всего 11 (меньше 1%). К 1999 году (через 16 лет эксплуатации) их количество увеличилось почти в 30 раз.

Плиты типа 1 и 2 обусловливают долговечность покрытия ВПП-2, а плиты с сеткой трещин (тип 3) - его работоспособность и безопасность.

Исследования показывают, что динамика развития трещин в указанных выше типах плит разная: наиболее динамично развиваются трещины продольные (тип 1) и сетка сквозных трещин (тип 3), что связано с многократно повторяющимся воздействием на покрытие самолетных нагрузок. Именно эти плиты оказывают существенное влияние на работоспособность ВПП. Особенно опасными следует считать плиты, разделенные трещинами на небольшие фрагменты, которые при уменьшении их размеров могут потерять устойчивость за счет вертикальных подвижек или образования шарнира в трещине на уровне прохождения арматуры. В результате могут возникать опасные глубокие сколы в трещинах. Срок службы таких плит до выхода их из строя оценивается сезонами года, что снижает работоспособность и долговечность всего покрытия. Установив долговечность этих плит до момента опасного их состояния, а также их долю в общем количестве плит на рабочей части полосы, можно оценить оставшийся срок службы ВГШ. Для решения этой задачи необходимо принять критерий предельного состояния плит по степени трещинообразования, а также долговечность плит типов 1-3 и «Р». Срок службы каждого типа плит зависит от скорости развития трещин и предельно допустимого значения показателя степени растрескивания.

Из проведенных исследований видно, что преобладающим видом дефекта на исследуемом аэродроме являются трещины на колейных рядах. Определение показателя растрескивания Aj может быть выполнено по формуле: Aj= , (2.8) FJ где STj - суммарная длина трещин, обнаруженных на j -ой плите покрытия; F, - площадь/-ой плиты покрытия.

Было установлено, что при определении прочности и несущей способности плит покрытия показатель растрескивания представляет собой достаточно объективную оценку, показывающую непосредственное повреждение каждой плиты покрытия, в отличие от показателей, которые показывают степень поврежденности в целом.

Для определения статистических свойств показателя растрескивания А было выполнено исследование его случайности и стационарности. По определению показатель растрескивания представляет собой неотрицательную величину, значения которой определяются экспериментальным путем для каждой плиты покрытия элемента аэродрома. Пример распределения измеренных значений показателя растрескивания на ВПП аэродрома представлен нарис. 2.8.

Анализ полученного распределения дает основание принять гипотезу о его случайном распределении, так как величина А- в результате опыта измерения принимает одно, заранее неизвестное, но единственное значение. Для исследования показателя растрескивания как случайной функции рассмотрим движение вдоль измеряемого участка со скоростью V=\ плита/сек.

Данная схема дает возможность исследовать случайную функцию A(t) как одномерный дискретный временной ряд или случайный процесс.

Похожие диссертации на Оценка и прогнозирование эксплуатационно-технического состояния жестких аэродромных покрытий