МИНИСТЕРСТВО ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ Государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт Аэропроект

РЕКОМЕНДАЦИИ по эксплуатационной оценке и выявлению резервов прочности жестких аэродромных покрытий

Москва 1986

МИНИСТЕРСТВО ГРАДПДНСКОЙ АВИАЦИИ Государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт Аэропроект

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ЩЕНКЕ И ВЫЯВЛВШЮ РЕЗЕРВОВ ПРОЧНОСТИ ЖЕСТКИХ АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ

Москва 1986

4. УЧЕТ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯЛИ ПОКРЫТИЙ И УСЛОВИЙ ИХ аКСПШТАЩИ

4.1.    Для проведения оценки прочности аэродромного покрытия необходимо:

-    произвести дефектовку покрытий путем осмотра в натуре по обычной методике обследований состояния аэродромных покрытий;

-    подсчитать процент плит с дефектами разных категорий, составить дефектовочцую ведомость и дать оценку категории износа или разрушения в соответствии с НАС ГА;

-    установить на основе изучения проектной (исполнительной) документации данные о конструкции покрытия, подстилающих грунтах, уровне грунтовых вод;

-    получить необходимые данные о строительных материалах, использованных при устройстве покрытия и искусственного основания;

-    с учетом дорожно-климатической зоны, в которой располагается аэродром, уточнить климатические данные аэродрома, глубину промерзания, количество осадков;

-    изучить эксплуатационное состояние водоотводных систем покрытия и прилегающих грунтовых участков и эффективность их работы в поддержании нормального влажностного режима основания и подст’-лающего грунта;

-    подучить необходимые данные о парке воздушных судов, эксплуатирующихся в данном аэропорту, и интенсивности их работы, а также предполагаемую интенсивность полетов воздушных судов расчетного типа.

4.2.    При отсутствии проектной документации или недостаточной количестве информации, содержащейся в ней, необходимые исходные данные должны быть.подучены путем обследования в натуре покрытий, оснований, грунтовых и гидрогеологических условий. Необходимые а ряде случаев натурные испытания покрытий воздушными судами, базирующимися в аэропорту, требуются прежде всего для выявления фактических данных, характеризующих несущую способность покрытий в коми лехсе о естественными и искусственными основаниями. В ре-

эультате таких испытаний устанавливается расчетное значение прогиба конструкции покрытия, фактический коэффициент постели грунтового основания и модуль упругости бетона. В ряде случаев натурные испытания покрытий должны быть дополнены нераэруиаицмми испытаниями ультразвуковой и радиоизотопной аппаратурой для оценки свойств материалов покрытий ж оснований fU-

4.3. Несущая способность аэродромных покрытий должна определяться на трех или двух наиболее характерных его участках (группах) А, Б и В. Реиекие о возможности работы заданных типов воздушных судов с данного аэродрома должно приниматься, как правило, исходя из несущей способности покрытий ИВПП с учетом фактического состояния покрытий и на других участках аэродрома (перрон, МС и т.д.).

5. УЧЕТ ДИНАМИЧНОСТИ ПЯШСЯЕНИЯ НАГРУЗОК

5.1.    Динамическое воздействие нагрузки тяжелых воздушных судов, учитываемое коэффициентами динамичности и разгрузки, при эксплуатационной оценке прочности покрытий должно быть проанализировано для различных случаев загру-женмя покрытий е учетом аэродинамических и жесткостных характеристик планера. Для этих целей прежде всего необходимо оценить коэффициент динамичности с учетом фактического технического состояния поверхности по виду и характеру неровностей, их особенностям для режимов руления и валета,

а также реальным условиям работы грунтового основания за соответствующий период загружения покрытий ж величины перегрузки.

5.2.    Расчетные коэффициенты динамичности при воздействии самолетных нагрузок следует определять с учетом разного влагонасыщения естественных грунтовых оснований по сезонам года.

При определении расчетных коэффициентов динамичности необходимо учитывать осадку покрытия за время деформирования:

II

нагрузкой при центральном ев положении. При вычислении центрального изгибающего момента в плите от нагрузки принимает в качестве расчетной схемы бесконечную плиту на упругом основании (центральное вагружение плиты).

6.2. Переходный (краевой) коэффициент может быть определен в соответствии с положениям! СНмП 2.06.06-85, но желательно определять его, особенно для двухслойных покрытий, по данным натурных испытаний покрытий статической нагрувкой расчетного (оцениваемого) воздушного судна по сведущей формуле:

Eg

Щт1Я '    ^14>

модуль упругости бетона} толщина плиты;

кривизна деформированной поверхности плиты в расчетном направлении под нагрузкой F& ; коэффициент Пуассона бетона; функция, значения которой определяются по СНиП 2.05.06-85;

единичные моменты в плите под нагрузкой, определяемые по.СНиП 2.05.06-65.

Раскрывая содержание символа кривизны деформированной поверхности' плиты, формуле (4) можно придать следующий ввд:

<?£#£* V/

*    ^Fd    ^(б>

где W - приращение прогиба плиты на участке длиной 0,3 & L *    1.0    м    (рис.    I).

Рис. I. Схема расчета кривизны изгиба плиты

14

УДК 625.717.021:625.84

Настоящие Рекомендации разработаны ГПИ и НИИ ГА Авро-проект к кафедрой ”Авроверм>* Московского автомобильно-дорожного института при ynaow» организаций Министерства авиационной промыиденноетда

Рекомендации раеечямм* на инженерно-технический состав екеалуатафюинш олуи£ т других подразделений Министерства гражданской авиации.

Рекомендации рааработшив докторами тсхн. наук Г.И. Глушковым, В.Б. Тритоне, кандидатами техн. наук A.Q. Виноградовым, Л.И. Горецкиы, В.Д. Садов», А.А. Чутковым, инженерами D.C. Барит, С.В. Безруков», В.Г. Колесниченко, Д.А. Миль-■тейном, 8.Н. Семеновым.

Научные редакторы д-р Т*хн. наук В.Е. Тригони и канд. техн. наук А.Н. Виноградов.

Работа утверждена аанСЮТИолем начальника ГПИ и ШИ ГА Аероцроскт В.И. Черникова» 31 марта 1986 г.

I. ОБЩЕ ПОЛОЖЕНИЯ METQS& ОЦЕНКИ

1Л. Оценка эксплуатационной проадости жестких покрытия аэродромов гражданской авиации должна производиться в соответствии с основными требованиями, изложенными в нормативных и методических документах по проектирования и эксплуатации аэродромов ГА. Сущность такой оценки состоит а сопоставлении параметров, характеризующих фактическую прочность конструкции покрытия по сезонам года и реальное силовое воздействие нагрузки взлетно-посадочных устройств на эту конструкцию в данный период. Эта оценка заключается в проверке условия предельного состояния бетонных, армированных и двухслойных аэродромных конструкций: IW# £ т_и , где ITI4 - расчетный изгибающий момент в покрытии от нагрузок взлетно-посадочных устройств, Ш_и —(Предельный изгибающий момент в плите покрытия.

1.2.    Для оценки прочности жестких аэрщДрошых покрытий должны быть представлены следующие дайте:

-    характеристика аэродрома: конструкции покрытий и оснований, параметры конструктивных слоев и стыковых соединений, характеристики материалов оснований и покрытий, грунтовые и гидрогеологические условия, географическая широта, климатическая зона расположения аэродрома и тип местности по условиям увлажнения;

-    характеристика нагрузки воздушного -рудна: нагрузка на колесо основной опоры, количество колес я внутреннее давление в пневматиках, расстояние между колесами главной опоры.

1.3.    В основу данного метода эксплуатационной оценив прочности жестких покрытий положены следующие основные изложения:

3

-    учет изменяющейся раслределяицей способности грунтовых оснований, т.е. расчетной модели упругого основания по сезонам года и расчетных характеристик грунтов в эти сезоны;

-    уточнение переходных коэффициентов для реальных условий загружения плит многоколесныыи опорами тяжелых воздушных судов;

-    фактическая интенсивность эксплуатации покрытий воздушными судами;

-    учет повшенной однородности бетона покрытий, длительное время находящихся в эксплуатации;

-    фактические закономерности в пределах годового цикла температурного режима, влияющие на несущую способность метких покриенй па отдельным сезонам года;

-    силовое и температурное воздействие газовых струй реактивных двигателей воздушных судов на поверхностные слоя асфмюявбеювнннвг покрытий;

-    учет теяничжекаро состояния покрытий: степени трещиноватости^, около» кроме* влит, шелушения поверхности, просадок, фактических размеров конструктивных слоев и их прочностных характеристик;

-    системный подход к эксплуатационной оценке прочности покрытий на базе математические моделей, реализуемых на ЭВМ.

1.4.    Последовательность эксплуатационной оценки прочности жестких покрытий включает следующие основные этапы:

-    определение расчетного изгийошщрго момента в покрытии от нагрузки воздушного судна;

-    определение предельного изгмбавдего момента, характеризующею несущую евособность вскрытие;

-    сопоставлеше изгибающего и предельного моментов в покрытии;

-    заключение о наличии резервов прочности покрытия и возможности эксплуатации воздушного судна с соответствующей взлетной массой по сезонам года.

1.5.    Эксплуатационная оценка прочности покрытий выполняется на ЭВМ ВС по программе, допускающей ввод исходных данных в двух вариантах:

4

-    расчетные параметры оцениваемой конструкции покрытия по данным главы СНиП 2.06.06-85;

-    фактические параметры оцениваемой конструкции покрытия по данным обследования и специальных испытаний.

1.6. При отсутствии ЭВМ эксплуатационная оценка прочности жестких покрытий может выполняться в соответствии с основными положениями данных Рекомендаций путем нахождения расчетного и предельного изгибающих моментов по указаниям главы СНиП 2.06.08-85.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ ПОКРЫТИЙ

2.1.    Исходными данными для эксплуатационной оценки прочности покрытий являются:

-    тип монолитного покрытия (бетонные, армобетонные, железобетонные) и наличие слоев усиления (вид слоя усиления);

-    толщина однослойного покрытия i или в двухслойном покрытии толщина верхнего слоя i_fUp и нижнего слоя ;

-    толщина слоя усиления;

-    марка бетона каждого слоя на растяжение при изгибе;

-    марка материала слоя усиления на растяжение при изгибе;

-    степень износа покрытия (растрескивание, шелушение, выбоины, сколы кромок плит и другие дефекты);

-    толщина искусственного основания ^ и характеристика материала (вид обработки вяжущими);

-    наличие напластований (число сдоев) естественного грунтового основания в пределах сжимаемой толщи;

-    коэффициенты постели отдельных слоев грунтового основания.

2.2.    Вид грунта принимают по данным проектно-исполнительной документации; при отсутствии таких данных рядом с обследуемым участком покрытия закладываются шурфы на глубину не менее расчетной толщины обжимаемого сдоя грунта под покрытием. Из шурфов отбирают образцы грунта и производят оценку их физико-механических свойств, включая фактическую влажность на момент испытания.

5

Необходимые исходные данные по конструкциям искусственных покрытий и оснований принимают по проектно-исполнительной документации, а в случае ее отсутствия - по результатам осмотра и измерения толщин в прикопках, которые выполняется по краям обследуема участков покрытий.

При отсутствии данных о проектных марках (классах) бетона монолитных покрытий их значения принимается:

-    для покрытий, построенных до I960 г. - 250/35 (класс бетона по прочности на растяжение при изгибе вдо - 2,8/35)'

-    для покрытий, построенных в период после I960 г. до 1980 г. - 350/45 (квасе бетою по прочности на растяжение при изгибе B_slt - 3,6/45);

-    дня покрытий, построенных после 1980 г. - 400/50 (класс бетою на растяжение при изгибе 8$*$ ~ 4,0/50).

2.3. При эксплуатационной оценке прочности жестких покрытий следует устанавливать фактическую однородность бетою по данный исполнительной строительной документации иди путем специальных исследований. В случав отсутствия таких данных можно руководствоваться табл. I.

Таблица I

Класс бетою по прочности на растяжение при изгибе Расчетное сопротивление растяжению при изгибе Rgj* , МПа (кгс/см*) при возрасте бетою до трех лет более трех лет 2,8/35 2,26 (23) 2,84 (29) 3,2/40 2,75 (28) 3,24 (33) 3,6/45 3,04 (31) 3,73 (38) 4,0/50 3,43 (35) 4,12 (42) 4,4/65 3,73 (38) 4,51 (46) 4,8/60 4,10 (42) 4,90 (50) 5,2/65 4,40 (45) 5,29 (54) 5,6*ЛЮ 4.80 (49) 5,79 (59)

6

3. ВЫБОР РАСЧЕТНОЙ КОДЕКИ И ОПРЕДЕКЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ В РАЗЛИЧНЫЕ СЕЗОНЫ ГОДА

3.1.    Дифференцированный учет деформативных характеристик грунтовых оснований и различных расчетных моделей их работы для выявления фактической несущей способности покрытий и допустимой нагрузки на них е сохранением ресурсов работы и сроков службы требует при проведении експлу&тацион-ной оценки прочности установления следующих данных:

-    продолжительности отдельных сезонов года, характеризующих состояние грунтового основания по несущей способности;

-    параметров расчетной модели грунтового основания в отдельные сезоны года;

-    расчетных характеристик несущей способности грунтовых оснований.

3.2.    Продолжительность сезонов года по условиям несущей способности грунтовых оснований определяется по климатическим справочникам применительно к дорожно-климатическим зонам территории СССР. Данные для Европейской части СССР приведены в табл. 2. Началом весеннего (расчетного) периода принято наступление положительных среднесуточных температур» а окончанием - переход относительной влажности через рубеж 0,75 V/_T или достижение грунтом твердоплас-тичного состояния. Окончание летнего сезона соответствует началу накопления влаги на глубине 0,5 м. Зимний период насчитается при промерзании грунта на глубину более 0,1 м.

Таблица 2

Граница дорожно-клима-тической зоны (ДКЗ) Продолжительность сезонов, » сутки Весна Лето Осень Зима I 2 3 4 5 Архангельск- Салехард - П ДКЗ 51 102 51 161 Львов-Кнев-Горький-Казань - Ш Д КЗ 48 130 61 126

7

1	2	3	4	5
Кишине в-Харько в-Куйбдаев - Ш ДКЗ	45	140	71	109
Одесса-Волгоград - 1У ДКЗ	40	155	76	94
Кавказ (исключая горные районы) - 1У ДКЗ	35	164	88	78

Для других районов страны необходимые климатические данные могут быть получены из специальных справочников, данных ближайших метеорологических и агрометеорологических станций, а также метеорологических служб аэропортов и территориальных управлений ГА.

3.3. При теоретической оценке несущей способности аэродромных покрытий в пределах годового цикла особое внимание должно уделяться распределяющей способности естественного грунтового основания по отдельным сезонам года. В связи с отмеченным расчетная модель грунтового основания должна приниматься по величине приведенной толщи сжимаемого слоя, а также отношения полных осадок поверхности за пределами втампа к полной осадке самого штампа.

Расчетная модель грунтового основания при наличии результатов натурных исгапаний определяется по табл. 3.

Таблица 3

Вид расчетной модели Соотношение между осадками за пре* дедами штампа к полной осадке штампа на расстоянии 0,71» 1,00 3) Модель Винклера 0 - 0,25 0 - 0,10 Модель однородного линейно-деформируе-мого полупространства 0,25-0,50 0,10 - 0,33

Допускается устанавливать расчетную модель грунтового основания по величине влажности грунта. При величине отно-

8

о«тельной влажности от 0,75 до 1,0 W_T (мягкопластичное состояние) в качестве расчетной следует принимать модель Винклера (модель коэффициента постели), а при влажности менее 0,75 W_r (твердопластичное состояние) - модель линейно-деформируемого полупространства.

В зимнее время при промерзании грунтовой толщи на 40-50 см по данным ряда исследований мерзлый грунт не сжимается, а работает на изгиб как плита с определенным значением прочности на растяжение при изгибе. Поэтому при определения несущей способности жесткого покрытия в эяешй период грунтовое основание следует рассматривать как жесткий слой, работающий на изгиб.

3.4.    При отсутствии экспериментальных данных расчетные параметры естественных грунтовых оснований в период весенней распутицы можно устанавливать по данным главы СНиЛ 2.05.08-85.

3.5.    Расчетные значения параметров естественных грунтовых оснований в летний, осенний и зимний периоды года устанавливается путем умножения данных, приведенных в СНи11 2.05.08-85, на коэффициент К с (табл. 4).

Таблица 4

Вод грунта Значения коэффициента Кс по сезонам года Лето Осень Зима Песок гравелистый, песок крупный 1.3 1.5 Песок средней крупности 1,3 и 1,5 Песок мелкий 1.3 и 1,5 Супесь 1,5 1.2 2.0 Песок пылеватый, супесь мелкая 1.4 1,2 2.0 Глина, суглинок 1,35 X.I 2,2 Суглинок и супесь пылеватая 1.4 1,1 2,0

Примечание. Значения коэффициента К_с для зимнего периода даны при промерзании естественного основания на глубину не менее 25 см.

9