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摘要：空客a380-800飞机（简称a380）作为大型飞机的代表，最大起飞重量相比于一般通用民航飞机增长41.09%，主起落架构型较复杂。且目前沥青混凝土道面应用于很多国际大型民用机场，而我国机场主要采用水泥混凝土道面，为进一步与国际接轨，分析a380荷载作用于沥青混凝土道面的结构响应具有一定意义。本文就针对大型飞机荷载作用下SEA道面结构响应进行了研讨，仅供参考。
关键词：大型飞机荷载;SEA;道面结构;响应
1道路模型及荷载参数
1.1SEA机场道面结构
机场柔性道面设计通常采用Sma13型沥青混凝土（沥青玛蹄脂碎石混合料）作为机场道面的上面层，采用ac20型沥青混凝土作为机场道面的中面层和下面层，从而构成机场道面结构，这种设计可使机场道面具有良好的耐磨损性、修复简便性以及稳定性等。当前机场沥青道面主要病害为轮辙，结合有关研究资料，轮辙主要发生在道面中面层，占车辙总量的42%～60%，中面层材料对路面抗车辙能力有较大影响。新型环氧沥青材料抗车辙性、水稳定性、耐疲劳等性能较好，能够增强道面的抗轮辙性能。因而本文考虑将新型环氧沥青混凝土Eac20取代传统机场道面SAA结构中ac20型沥青混凝土作为机场道面的中面层，构成SEA机场道面结构。
1.2飞机荷载及起落架构型参数
1.2.1单轮荷载
1.2.2起落架构型及换算
a380主起落架构型包含双轴双轮和三轴双轮2种形式，采用全起落架布载形式，根据式（2）可得到a380主起落架构型换算后的等效构型见图1。
综上可得a380起落架构型和荷载有关计算参数：最大起飞重量5650kN;主起落架4个;轮数4/6;主起落架构型，双轴（三轴）双轮;主起落架横向间距，5.26m/12.46m;主起落架纵向间距1.7m;主起落架轮距，1.53m/1.35m;主起落架荷载分配系数0.951;主起落架单轮荷载268.66kN;轮压1.5mPa;轮印面积0.167m2;轮印长度0.476m;轮印宽度0.351m。
2计算模型建立
Bisar计算模型在等代换算后得到输入轮印半径为0.2306m，竖向荷载应力1.608mPa。由于软件内置荷载-应力、荷载-半径、应力-半径3种荷载输入模式，为使计算结果更精确，分别在3种荷载模式下，依照相关设定的道面相关参数进行模拟分析。
参考相关资料，多数机场跑道宽45m，由于飞机主起落架荷载在纵向（平行滑行方向）的显著影响范围为15m，超过15m后对计算结果影响甚微，SEA机场道面基层与面层总厚度为68cm。因此选取模型宽度45m，纵向15m，土基厚度932cm，总厚度10m。确定SEA机场道面有限元模型尺寸参数为45m×15m×10m（垂直滑行方向×平行滑行方向×竖向，ANSYS利用局部坐标系）。
模型整体选用8节点SOLId45单元建立三维实体结构模型，每个节点有3方向自由度。整体模型SEA机场道面参数分为8层，层与层之间利用布尔运算GLUE粘合，各层之间完全连续接触。上面层、中面层、下面层及上基层有限元网格尺寸划分为0.15m，中基層及下基层为0.25m，土基网格尺寸划分为0.5m。模型整体底面施加全约束，平行于飞机滑行方向施加全约束，轮印处施加压力。
3道面结构响应分析
选图1中3、4、7及8号轮横向中轴处道面横断面，分析机场道面结构应力、应变及表面弯沉。
3.1应力响应分析
应力响应结果得出相关图，2种软件应力计算结果较接近，但ANSYS计算结果值较Bisar计算结果值偏小，Bisar3种荷载模式下计算结果值相差较小，应力最大值大致相等。
3.2应变响应分析
应变响应相关计算结果，ANSYS计算结果值比Bisar计算结果值偏小。3、4号轮横向中轴处道面横断面的应变值在Bisar3种荷载模式计算下相差较大，7、8号轮横向中轴处道面横断面计算结果值相差较小。
3.3弯沉分析
利用maTLab，使用三阶插值方法，分别拟合Bisar3种计算模式所得结果的弯沉响应曲面，应力-半径模式下所得曲面无断点，拟合效果最好，其余2种模式所得曲面均存在断点处。ANSYS可直接输出云图，前6轮处道面弯沉值比后4轮大，荷载主要由前6轮所在主起落架承担。a380荷载作用范围在SEA机场道面平行滑行方向不超过15m，垂直滑行方向约20m。Bisar所得最大弯沉值约为9mm，ANSYS所得最大弯沉值约为1mm，可见SEA机场道面具有较好的弯沉效应。
4结论
综上所述，分析应变响应结果得出，应变结果值峰值均出现于轮载下方对应道面。后4轮处道面横断面平行滑行方向应变结果值比前6轮处大，其余峰值差距相对较小。前六轮垂直滑行方向应变表现为双峰值，垂直滑行方向应变峰值均大于平行滑行方向应变峰值。分析总体结构响应可得SEA环氧沥青混凝土机场道面相比普通SAA沥青机场道面具有较好的路面力学效应。
参考文献：
[1]蔡靖，岳宗保，都志强.大飞机荷载作用下机场刚性道面力学响应分析及试验研究[J].公路交通科技，2016，33（5）：14-20.
[2]游庆龙，凌建明，赵鸿铎，等.考虑飞机制动力的机场沥青道面力学响应分析[J].同济大学学报（自然科学版），2012，40（2）：69-73.
作者简介：姓名：刘香婷出生年月：1991年7月20日性别：女民族：汉族籍贯：辽宁葫芦岛学历：本科研究方向：飞行器设计。
关键词：大型飞机荷载;SEA;道面结构;响应
1道路模型及荷载参数
1.1SEA机场道面结构
机场柔性道面设计通常采用Sma13型沥青混凝土（沥青玛蹄脂碎石混合料）作为机场道面的上面层，采用ac20型沥青混凝土作为机场道面的中面层和下面层，从而构成机场道面结构，这种设计可使机场道面具有良好的耐磨损性、修复简便性以及稳定性等。当前机场沥青道面主要病害为轮辙，结合有关研究资料，轮辙主要发生在道面中面层，占车辙总量的42%～60%，中面层材料对路面抗车辙能力有较大影响。新型环氧沥青材料抗车辙性、水稳定性、耐疲劳等性能较好，能够增强道面的抗轮辙性能。因而本文考虑将新型环氧沥青混凝土Eac20取代传统机场道面SAA结构中ac20型沥青混凝土作为机场道面的中面层，构成SEA机场道面结构。
1.2飞机荷载及起落架构型参数
1.2.1单轮荷载
1.2.2起落架构型及换算
a380主起落架构型包含双轴双轮和三轴双轮2种形式，采用全起落架布载形式，根据式（2）可得到a380主起落架构型换算后的等效构型见图1。
综上可得a380起落架构型和荷载有关计算参数：最大起飞重量5650kN;主起落架4个;轮数4/6;主起落架构型，双轴（三轴）双轮;主起落架横向间距，5.26m/12.46m;主起落架纵向间距1.7m;主起落架轮距，1.53m/1.35m;主起落架荷载分配系数0.951;主起落架单轮荷载268.66kN;轮压1.5mPa;轮印面积0.167m2;轮印长度0.476m;轮印宽度0.351m。
2计算模型建立
Bisar计算模型在等代换算后得到输入轮印半径为0.2306m，竖向荷载应力1.608mPa。由于软件内置荷载-应力、荷载-半径、应力-半径3种荷载输入模式，为使计算结果更精确，分别在3种荷载模式下，依照相关设定的道面相关参数进行模拟分析。
参考相关资料，多数机场跑道宽45m，由于飞机主起落架荷载在纵向（平行滑行方向）的显著影响范围为15m，超过15m后对计算结果影响甚微，SEA机场道面基层与面层总厚度为68cm。因此选取模型宽度45m，纵向15m，土基厚度932cm，总厚度10m。确定SEA机场道面有限元模型尺寸参数为45m×15m×10m（垂直滑行方向×平行滑行方向×竖向，ANSYS利用局部坐标系）。
模型整体选用8节点SOLId45单元建立三维实体结构模型，每个节点有3方向自由度。整体模型SEA机场道面参数分为8层，层与层之间利用布尔运算GLUE粘合，各层之间完全连续接触。上面层、中面层、下面层及上基层有限元网格尺寸划分为0.15m，中基層及下基层为0.25m，土基网格尺寸划分为0.5m。模型整体底面施加全约束，平行于飞机滑行方向施加全约束，轮印处施加压力。
3道面结构响应分析
选图1中3、4、7及8号轮横向中轴处道面横断面，分析机场道面结构应力、应变及表面弯沉。
3.1应力响应分析
应力响应结果得出相关图，2种软件应力计算结果较接近，但ANSYS计算结果值较Bisar计算结果值偏小，Bisar3种荷载模式下计算结果值相差较小，应力最大值大致相等。
3.2应变响应分析
应变响应相关计算结果，ANSYS计算结果值比Bisar计算结果值偏小。3、4号轮横向中轴处道面横断面的应变值在Bisar3种荷载模式计算下相差较大，7、8号轮横向中轴处道面横断面计算结果值相差较小。
3.3弯沉分析
利用maTLab，使用三阶插值方法，分别拟合Bisar3种计算模式所得结果的弯沉响应曲面，应力-半径模式下所得曲面无断点，拟合效果最好，其余2种模式所得曲面均存在断点处。ANSYS可直接输出云图，前6轮处道面弯沉值比后4轮大，荷载主要由前6轮所在主起落架承担。a380荷载作用范围在SEA机场道面平行滑行方向不超过15m，垂直滑行方向约20m。Bisar所得最大弯沉值约为9mm，ANSYS所得最大弯沉值约为1mm，可见SEA机场道面具有较好的弯沉效应。
4结论
综上所述，分析应变响应结果得出，应变结果值峰值均出现于轮载下方对应道面。后4轮处道面横断面平行滑行方向应变结果值比前6轮处大，其余峰值差距相对较小。前六轮垂直滑行方向应变表现为双峰值，垂直滑行方向应变峰值均大于平行滑行方向应变峰值。分析总体结构响应可得SEA环氧沥青混凝土机场道面相比普通SAA沥青机场道面具有较好的路面力学效应。
参考文献：
[1]蔡靖，岳宗保，都志强.大飞机荷载作用下机场刚性道面力学响应分析及试验研究[J].公路交通科技，2016，33（5）：14-20.
[2]游庆龙，凌建明，赵鸿铎，等.考虑飞机制动力的机场沥青道面力学响应分析[J].同济大学学报（自然科学版），2012，40（2）：69-73.
作者简介：姓名：刘香婷出生年月：1991年7月20日性别：女民族：汉族籍贯：辽宁葫芦岛学历：本科研究方向：飞行器设计。