跑道鋪面

跑道鋪面

廣義的跑道概念是指跑道體系,狹義的跑道概念是指全強度跑道或稱之為結構道面,是陸地機場內供飛機起飛和著陸使用的特定長方形場地。

分類

按道面構成材料分類

(1)水泥混凝土道面

水泥混凝土道面是指由水泥、水、粗集料(石子)、細集料(砂)按預先設計的比例摻配,並在必要時加入適量外加劑、摻加料或其他改性材料等,經拌和均勻鋪築而成的道面。該類道面具有強度高、使用品質好、套用廣泛的優點;但完工後需較長時間的養護期,不能立即開放交通,且養護維修難度大,耗時長。對於道面維修作業實施不停航施工時,水泥混凝土道面很少採用(不影響飛機起降、滑行、停放等區域除外)。

(2)瀝青道面

瀝青道面是指用瀝青材料作結合料,與粗集料、細集料、礦粉以及外加劑,在一定溫度下拌和均勻、經攤鋪碾壓成型後形成的道面。這類道面平整性好,飛機滑行平穩舒適,強度高,能夠滿足各種飛機的使用要求,鋪築後不需要養護期,可以立即投入使用。由於現代飛機絕大多數採用的是噴氣式發動機,飛機在道面上滑行時,會噴出300℃以上的高溫高速氣流。水泥混凝土材料可以承受500℃的高溫而不致發生破壞,因此,飛機的尾噴氣流對水泥混凝土道面不會產生影響。但瀝青道面由於瀝青材料的溫度敏感性,在溫度超過60%時,就會發軟,影響瀝青道面的強度,若飛機的尾噴氣流作用時間較長則對瀝青道面會產生影響,故跑道端部和機坪很少採用瀝青道面。由於飛機發動機停止工作後,油管內一部分油料會散落到道面上,在停機坪上瀝青道面也會受到航油的侵蝕,導致瀝青被溶解,混合料散碎,進而形成坑洞,使瀝青道面破壞。

(3)砂石道面

砂石道面是指在碾壓平整的土基上,鋪築砂石類材料,經過充分壓實而成的道面。這種道面因其承載能力低,晴天易揚塵,雨天泥濘致使飛機無法飛行,故目前套用較少。

(4)土道面

土道面是指以碾壓密實的平整土質表面作為道面的面層,供飛機起落滑跑之用。這種道面造價低,施工簡便,主要用於輕型飛機起降的機場。軍用機場的應急跑道通常為土質道面。大型機場的土跑道是緊急情況下飛機迫降用的。土道面通常種植草皮,以提高其承載能力。

(5)水上機場

水上機場即供水上飛機使用的機場。飛機利用水面進行起飛、著陸、滑行,以及進行飛行前的準備工作和維護保養。水上機場應具有符合要求的飛行水域、碼頭和入水坡道,其“道面”由水面構成。

(6)冰上機場

冰上機場即利用表面平整而堅硬的冰層作為機場道面,供飛機起飛、著陸、滑行和維護保養之用。河湖冰上機場通常建在能結成堅冰而表面平整的淺水區(水深2~4m);海洋冰上機場應儘量設在利於結成平整冰面的海灣或狹長淺灣內。氣溫在一10℃以下時,淡水冰層厚50cm左右可供2.5t以下的輕型飛機使用;冰層厚150cm時,可供100t以下的飛機使用。

按道面力學特性分類

(1)剛性道面

剛性道面包括水泥混凝土道面和鋼筋水泥混凝土道面等。這類道面結構的面層強度高、整體性好、剛度大,能把飛機機輪荷載分布到較大的土基面積上。由於水泥混凝土具有較高的抗壓強度,荷載引起的彎壓應力比抗壓強度低得多。當荷載引起的彎拉應力超過水泥混凝土的抗彎拉強度,板將產生斷裂,導致道面結構的破壞。道面板的強度用水泥混凝土的彎拉強度來表示。對於道面板的彎拉應力,廣泛採用彈性地基上薄板理論進行計算。進行道面板設計時,剛性道面在飛機機輪荷載作用下引起的彎拉應力應小於或等於水泥混凝土的彎拉強度。

(2)柔性道面

柔性道面包括瀝青道面、砂石道面、土道面等。柔性道面在機輪荷載的作用下表現出相當大的形變性,各層材料彎曲抗拉強度均較小,抵抗彎拉變形的能力弱,因此,只能把機輪壓力傳布到較小的面積上,各層材料主要在受壓狀態下工作。輪載作用下柔性道面彎沉值(變形)的大小,反映了柔性道面的整體強度。當荷載作用下產生的彎沉值超過容許彎沉值時,柔性道面就會發生損壞。同時,當荷載引起面層的彎拉應力和基層(當基層為整體性基層時)的彎拉應力超過其抗彎拉強度時,同樣也會引起道面的破壞。對於機場瀝青道面,飛機荷載引起的彎拉應力往往是引起道面破壞的主要原因。因此,在進行機場瀝青道面設計時,基層和面層要有足夠的強度來抵抗飛機荷載引起的彎拉應力。

對於柔性道面的彎沉、應力計算採用的是彈性層狀體系理論。柔性道面結構是由不同材料組成的彈性體系,上面各層具有一定的厚度,且各層材料的力學性質可以用不同的彈性模量來表示,最下一層的土基可視為彈性半空間體。彈性層狀體系可以分為彈性雙層體系、彈性三層和彈性多層體系,用於計算不同組成的道面結構。

(3)半剛性道面

半剛性道面是介於剛性和柔性之間的一種道面。這種道面在使用初期變形較大,表現出柔性道面的特徵;而在使用後期其強度和剛度會隨著時間的增長而不斷地增大,其最終的抗彎拉強度和變形(回彈模量)接近於剛性道面,故稱之為半剛性道面。如用石灰或水泥穩定土、石灰或水泥處治碎(礫)石,以及各種含有水硬性結合料的工業廢渣做成的道面均屬於半剛性道面。

使用要求

機場道面承受飛機的機輪荷載、高溫高速噴氣流以及冷熱、乾濕、凍融等自然因素的作用為了保證飛機在任何條件下都能執行飛行任務,機場道面必須具有如下良好的使用性能:

(1)要有足夠的強度和剛度。在機輪荷載和環境因素作用下,道面結構內會產生拉應力、壓應力和剪應力。大型飛機的質量很大,如A380的最大起飛質量可以達到560t。如果道面結構的整體或者某一組成部分的強度不足,不能抵抗這些應力的作用,則道面便會出現損壞現象,使得道面的使用品質迅速惡化。因此,道面結構整體及其各個組成部分必須具備同機輪荷載和溫度荷載相適應的強度。

另外,如果機場道面的整體或者某部分組成的剛度不足,即使強度足夠,也會在輪載的作用下產生過量的變形,使道面出現波浪、輪轍、沉陷等不平整現象,影響飛機滑行的平穩性。因此,道面材料必須具有合適的剛度,保證整個結構及各個部分的變形量控制在容許的範圍內。

(2)具有良好的平整度。平整度是表征道面表面特性的一個重要指標,是指道面的去向對於理想平面的偏差,它對飛機在滑行中的動力性能、行駛質量和道面承受的動力荷載因子的數值特徵起著決定性的作用。飛機在不平整的道向上行駛會產生附加的振動作用:這不僅會造成飛機的顛簸,影響駕駛的平穩和乘客的舒適,而且飛機的附加振動作用又反過來對道面施加衝擊力,從而加速道面的破壞。因此,機場道面表面的平整度應符合技術要求。

(3)具有良好的抗滑性。機場道面的表面要求平整且具有一定的表面粗糙度,以保證飛機在潮濕狀態下起飛或著陸滑行制動時的安全。運輸飛機在跑道上著地時的速度可達200~300km/h,在快速出口滑行道上滑行的速度為50~100km/h。雨天高速滑行時,由於表面水來不及排走,易在輪胎和表面形成水膜造成飄滑現象。為了保證道面的抗滑性,各國都對機場道面的摩擦係數及表面紋理深度作具體的規定。我國《機場水泥混凝土道面設計規範》規定:道面的表面平均紋理深度,跑道及快速出口滑行道不得小於0.8mm,其餘滑行道及機坪不得小於0.4mm。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們