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城市道路的级别、类别和构成2k311010城市道路的级别、类别和构成2k311011 掌握城市道路构成城市道路主要分为刚性路面和柔性路面两大类。
刚性路面以水泥砼路面为代表，柔性路面以沥青路面为代表。
一、城市沥青路面道路的结构组成（一）路基路基的断面形式分为：路堤、路堑和半填半挖三种。
从材料上分为：土路基、石路基、土石路基三种。
（二）路面路面分为垫层、基层和面层结构层。
1.面层面层应具有较高的结构强度、刚度、耐磨、不透水和高温稳定性，并且其表面层还应具有良好的平整度和粗糙度。
面层分为磨耗层、上面层、下面层或称为表面层、中面层、下面层。
2.基层基层是路面结构的主要承重层，应具有足够的、均匀一致的强度和刚度。
沥青类面层下的基层应有足够的水稳定性。
用作基层的主要材料有：（1）整体型材料。
又称无机结合料基层。
特点：强度高、整体性好、适宜交通量大、轴载重的道路。
（2）嵌锁型和级配型材料。
包括级配碎（砾）石、泥灰结碎（砾）石和水结碎石三种。
3.垫层。
介于基层与土基之间。
作用：改善土基的湿度和温度状况，扩散荷载应力。
要求：其水稳定性必须要好。
（1）路基经常处于潮湿或过湿路段，以及在季节性冰冻地区应设垫层。
（2）垫层材料有粒料和无机结合料稳定土两类。
（3）垫层厚度一般≥150mm（二）沥青路面结构组合的基本原则1.面层、基层的结构类型及厚度应与交通量相适应。
2.层间必须紧密稳定，保证结构整体性和应力传递的连续性。
3.各结构层的回弹模量自上而下递减。
4.层数不宜过多。
5.在半刚性基层上铺筑面层时，城市主干路、快速路应适当加厚或采取其他措施减轻反射裂缝。
二、路基与路面的性能要求(一)路基的性能要求1.整体稳定性2.变形量（二）路面的使用指标1.平整度。
为减缓路面平整度的衰变速率，应重视路面结构及面层材料的强度和抗变形能力。
2.承载能力。
路面必须具有足够抗疲劳破坏和塑性变形的能力，即具备相当高的强度和刚度。
3.温度稳定性。
附录一ＡＣＮ与ＰＣＮACN－飞机等级号, 是 Aircraft Classification Number 的缩写,PCN－道面等级号, 是 Pavement Classification Number 的缩写。
在国际民航组织公约附件14“Aerodromes”1990年6月第一版引入的 ACN／PCN 系统提供了一个标准的、国际性的飞机／道面等级系统（Rating System）, 用于取代世界上使用的 S、T、TT、LCN、AUW、ISWL 等各种等级系统。
ACN／PCN 系统对硬道面使用ＰＣＡ（波特兰水泥协会）的PDILB程序计算ACN, 对软道面使用 S-77-1 计算ACN。
ICAO 推荐采用 ACN 与 PCN 评价道面等级、确定道面限制的飞机起降重量。
一 PCNPCN反映了道面的承载能力, PCN越大道面承载能力越强、允许起落越重的飞机。
跑道一般分为水泥跑道和沥青跑道(不考虑砂石跑道等非铺筑跑道), 跑道的剖面结构示意图如下:水泥(混凝土)跑道沥青跑道一条跑道的PCN, 一般来说是固定的, 但是如果道面强度受冰冻等条件影响而有季节性变化的话, 则可以在不同季节有不同的PCN值(冰冻影响土基强度)。
跑道的PCN由修建部门提供, 可以在机场细则中查到, 表示方法如下: PCN 90/R/B/X/T 、 PCN 38/F/A/X/U、......附表一给出了国内一些机场各跑道的PCN值。
PCN后面的数字代表了该跑道的等级号, 它与道面厚度、道面材料(水泥铺筑面还是沥青道面)有关。
在数字后面跟有4个字母:第一个字母可以是R或是F, R(RIGID)－代表刚性道面(硬道面)即水泥铺筑面,F(FLEXIBLE)－代表柔性道面(又称软道面)即沥青铺筑面。
第二个字母可以是A、B、C、D之一, 反映了道基的强度的大小。
A －地下土质高强度B －地下土质中等强度C －地下土质低强度D －地下土质特低强度至于如何衡量地下土质(即道基)的强度详见后述。
第一章航图概述图幅尺寸：最佳尺寸210*148mm，即国际标准组织规定的A5尺寸负载量：指图面上各种划线、符号和注记所占面积的比例。
颜色：航图尽量减少所用色彩的数量或直接使用单色制作与印刷。
如用彩色，一般只采用黑、灰和蓝色航图的定位方法：航图中的所有地物和符号都采用真北定位，而所需要注明方向的数据，都以磁北进行注记，同时，在图上注明磁差，并加注年变率。
航图的分类:国际民航组织在附件四《航图》中规定了17种航图的制图规范和要求。
必须提供的航图（六种）机场障碍物图—ICAO、A型（运航限制）,机场图—ICAO,世界航图—ICAO 1：1000000 精密进近地形图—ICAO ,仪表进近图—ICAO,航路图—ICAO非强制性制作的航图机场障碍物图—ICAO、B型,机场地面运行图—ICAO,航空器停放/停靠图—ICAO航空地图—ICAO 1:500 000 ,航空领航图—ICAO，小比例尺,作业图—ICAO机场图从航空器停机位到跑道；从跑道到航空器停机位;在该机场运行的基本资料停机位置图侯机楼设施复杂的机场提供停机位置图，便于航空器在滑行道和停机位之间以及航空器的停放/停靠等地面活动。
图中包含停机位置、停机位编号、滑行路线和通信频率的资料。
标准仪表进场图STAR已经设立标准仪表进场航线，但在区域图中不能详细表示的机场，提供标准仪表进场图。
本图提供航路飞行阶段到进近阶段按指定的标准仪表进场航线飞行所需的资料. 仪表进近图已制定仪表进近程序的机场提供仪表进近图。
通常每一种进近程序都有单独的仪表进近图。
本图提供执行飞向预定降落跑道的仪表进近程序所需的资料，包括复飞程序及相应的等待程序（适用时）。
图中包含机场、禁区、限制区、危险区、无线电通信设施、导航设施、最低扇区高度、以平面图和剖面图表示的程序的飞行航迹、机场运行标准、地形障碍物等资料和补充资料。
标准仪表离场图SID已经设立标准仪表离场航线，但在区域图中不能详细表示的机场，提供标准仪表离场图。
0 引言 伴随着我国民用航空业的快速发展，机场每日运输量的增加，飞机起降次数的增多，机场道面的破损现象越来越严重、维修任务也日趋严重，如何解决这一问题，保证机场安全运行已成为了我国各大机场面临的共同难题。
本文就道面破损的原因、特点以及如何进行修复进行了一些研究。
1 机场道面破损的表观形貌分析1.1 裂缝表观 机场道面在日常的使用之中，出现裂缝也属于是正常现象，其主要原因是由于路面的疲劳所致，是正常磨损。
裂缝类型可以细分为：纵向裂缝、横向贯穿裂缝、交叉裂缝等等。
纵向裂缝主要是由于土质不均匀，在飞机自身重量的作用下产生的。
而伴随着风吹日晒和雨水的侵蚀，使得道面基层软化，进一步使裂缝加大；横向贯穿裂缝是由于切缝不及时、道面的热胀冷缩、道面失去水分后的干缩等等情况引起的；交叉裂缝则是由于混凝土强度不足、基础强度差、沉降不均匀、水泥水化反应较差等原因所引起的。
当裂缝存在时，水就会存在裂缝之中，渗透到道面结构内部，导致路面松散，另外在飞机重量的外力作用下，产生次裂缝，使得路面裂缝不断的增多，进而影响飞机的起飞和降落安全。
1.2 起皮、剥落、露骨、麻面表观 道面起皮是施工过程中水分过大或者砂浆有提浆现象导致的。
而因为混凝土强度不足致使接缝内有杂物进入，会引起板角的剥落。
当混凝土的表面灰浆不足时会造成表层的轻度较低、耐磨性较差，进而导致混凝土的保护层脱落形成露骨。
麻面则是由于在施工过程中突然降雨，对混凝土的保护不及时造成的。
在混凝土表面抗渗性能差、抗冻性能差时，水分渗入内部，经常年累月的反复冰冻、融化，造成的剥落、露石。
另外，使用具有腐蚀性除冰液和其他化学品也是造成机场道面起皮、剥落、露石的主要原因。
1.3 变形表观 变形表观形貌主要包括沉陷、车辙和搓板。
研究结果表明，这三种病害的成因和地基、基层等无太大关系。
沉陷形成的主因为混合料的压实度达不到要求引起的，尤其是在端部，此处是飞机在等待过程中，飞机发动机产生的热气流对道面的不断加热加速了沥青的老化，另一方面发动机巨大的振动效果很容易引发压密沉陷。
道面设计原理与方法路面类型一般按路面所使用的主要材料划分，如水泥混凝土路面、沥青路面、砂石路面等。
但在进行路面结构设计时，主要从路面结构的力学特征出发，将路面划分为柔性路面和刚性路面。
刚性路面（rigid pavement）指的是刚度较大、抗弯拉强度较高的路面。
一般指水泥混凝土路面。
水泥混凝土的强度高，与其他筑路材料比较，其抗压强度、抗弯拉强度和弹性模量较其他各种路面材料要大得多，故呈现出较大的刚性。
在行车荷载作用下，水泥混凝土结构层处于板体工作状态，竖向弯沉较小，路面结构主要靠水泥混凝土板的抗弯拉强度承受车辆荷载，通过板体的扩散分布作用，传递给基础上的单位压力较柔性路面要小得多。
具有较强的扩散应力能力。
另外，用水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定土或碎(砾)石来修筑的基层，通常称为半刚性基层。
此类基层初期强度和刚度较小，其强度和刚度随龄期增长，所以后期体现出刚性路面的特性，但最终强度和刚度仍远小于刚性路面。
用半刚性基层修筑的沥青类路面称为半刚性基层沥青路面，这类路面的设计仍然采用柔性路面理论来设计。
柔性路面（flexible pavement）指的是刚度较小、抗弯拉强度较低，主要靠抗压、抗剪强度来承受车辆荷载作用的路面。
总体结构刚度较小，在行车荷载作用下的弯沉变形较大，路面结构本身抗弯拉强度较低，它通过各结构层将车辆荷载传递给土基，使土基承受较大的单位压力，路基路面结构主要靠抗压强度和抗剪强度承受车辆荷载的作用。
这样的路面叫柔性路面。
柔性路面主要包括各种未经处理的粒料基层和各类沥青面层、碎(砾)石面层或块石面层组成的路面结构。
因沥青混合料在配合比设计中有空隙率的考虑，高温环境下，碎石作为骨架基本不动，其他的细微膨胀由预留的空隙消化，即使多年的路面，空隙完全闭合，膨胀量也可以由沥青向上发展消化。
更重要的是柔性路面的“柔”，其本身就有一定的低温抗裂性能，这也是柔性路面优势之一，而且低温环境下发生的部分细微裂缝在高温环境下也能自身愈合。
道面设计原理与方法路面类型一般按路面所使用的主要材料划分,如水泥混凝土路面、沥青路面、砂石路面等。
但在进行路面结构设计时,主要从路面结构的力学特征出发,将路面划分为柔性路面与刚性路面。
刚性路面(rigid pavement)指的就是刚度较大、抗弯拉强度较高的路面。
一般指水泥混凝土路面。
水泥混凝土的强度高,与其她筑路材料比较,其抗压强度、抗弯拉强度与弹性模量较其她各种路面材料要大得多,故呈现出较大的刚性。
在行车荷载作用下,水泥混凝土结构层处于板体工作状态,竖向弯沉较小,路面结构主要靠水泥混凝土板的抗弯拉强度承受车辆荷载,通过板体的扩散分布作用,传递给基础上的单位压力较柔性路面要小得多。
具有较强的扩散应力能力。
另外,用水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定土或碎(砾)石来修筑的基层,通常称为半刚性基层。
此类基层初期强度与刚度较小,其强度与刚度随龄期增长,所以后期体现出刚性路面的特性,但最终强度与刚度仍远小于刚性路面。
用半刚性基层修筑的沥青类路面称为半刚性基层沥青路面,这类路面的设计仍然采用柔性路面理论来设计。
柔性路面(flexible pavement)指的就是刚度较小、抗弯拉强度较低,主要靠抗压、抗剪强度来承受车辆荷载作用的路面。
总体结构刚度较小,在行车荷载作用下的弯沉变形较大,路面结构本身抗弯拉强度较低,它通过各结构层将车辆荷载传递给土基,使土基承受较大的单位压力,路基路面结构主要靠抗压强度与抗剪强度承受车辆荷载的作用。
这样的路面叫柔性路面。
柔性路面主要包括各种未经处理的粒料基层与各类沥青面层、碎(砾)石面层或块石面层组成的路面结构。
因沥青混合料在配合比设计中有空隙率的考虑,高温环境下,碎石作为骨架基本不动,其她的细微膨胀由预留的空隙消化,即使多年的路面,空隙完全闭合,膨胀量也可以由沥青向上发展消化。
更重要的就是柔性路面的“柔”,其本身就有一定的低温抗裂性能,这也就是柔性路面优势之一,而且低温环境下发生的部分细微裂缝在高温环境下也能自身愈合。
1、刚性路面与柔性路面计算方法分析1、1 柔性路面柔性路面的设计就是按照弹性层状体系理论设计的。
弹性层状理论体系就是由两层或两层以上厚度方向上不同材料组成的复合弹性体。
弹性层状体系的基本假设如下:（1）各层材料假定为连续,均匀,各向同性的弹性材料,并服从胡克定律;（2）各层平面无限大,垂直方向具有一定的厚度,最下层就是半无限体,或不变形刚体;（3）各层水平无限远与最下层无限深度,应力与位移分量为零;（4）层间的结合状态可以就是完全连续的,或者就是完全光滑的也可以就是介于两者之间的半接触状态,但层间不出现脱空的现象;（5）作用与弹性层状体系最上层表面的荷载就是轴对称的;（6）体力忽略不计。
弹性层状体系弹性层状体系可以瞧成就是多个有限厚弹性层与弹性半空间组成。
N 层弹性体系通常指由一个弹性半空间体及其上面N-1层有限厚弹性层组成的体系。
有限厚弹性层就是弹性层状体系的组成元件,有两类常见的模型,给定支承力的有限厚弹性层与给定位移约束的有限厚弹性层。
(1)给定支承力的有限厚弹性层问题有限厚弹性层的边界条件可表示为:z=0 , r ≦a , σz = -q(r) = -q 0r>a , σz = -q(r) = 0z=h , σz = - p(r)τzr =- g(r)应用通解式,边界条件变为[]{}ξξμμξσd r J D C B A z )(])21([21(000z----+=⎰∞=） []{}ξξμμξτd r J D C B A z zr )(]2[2100++-=⎰∞=[]{}ξξξμξμξσξξd r J e D h C e B h A h h )(])21([21(00h z z ----+-+=-∞=⎰）[]{}ξξξμξμξτξξd r J e D h C e B h A h h )(])2([2(10h z zr ++---=-∞=⎰） 应用汉克尔变化可得求解A,B,C,D 的线性方程组。
A+(1-2μ)B-C+(1+2μ)D = -q (ξ)A-2μB+C+2μD=0)(p -2-1(-21(ξξμξμξξξξ-=++++--D e h Ce B e h Ae h h h h ））)(g 2(-2(-ξξμξμξξξξ-=+++-D e h Ce B e h Ae h h h h ））其中 )()()(q )(q 100a J qa rdr r J r ξξξξ==⎰∞rdr r J r )()(p )(p 00ξξ⎰∞= rdr r J r )()(g )(g 01ξξ⎰∞=联立方程,求出待定系数A,B,C,D 与已知荷载或支承力的表达式,然后代回通解可得到相应的应力与位移分量。
(2)给定位移的有限厚弹性层问题当有限厚弹性层位于刚性下卧层上时,则刚性下卧层为位移边界条件。
z=0 , r ≦a , σz = -q(r) = -q 0r>a , σz = -q(r) = 0τzr =0z=h , w = 0τzr =- g(r)边界条件变成[]{}ξξμμξσd r J D C B A z )(])21([21(000z ----+=⎰∞=） []{}ξξμμξτd r J D C B A z zr )(]2[2100++-=⎰∞= []{}ξξξμξμξμξξd r J e D h C e B h A E h h )(])-4-2(-[42(1w 00h z -+-++-=-∞=⎰） []{}ξξξμξμξτξξd r J e D h C e B h A h h )(])2([2(10h z zr +++--=-∞=⎰） 应用汉克尔反变换,变为)(q - 2-1-2-1ξμμ=++D C B A ）（）（022-=++D C B A μμ0-4-2(-4-2(=+++--D e h Ce B e h Ae h h h h ξξξξξμξμ））02(--2(-=++-D e h Ce B e h Ae h h h h ξξξξξμξμ）） 其中)()()(q )(q 100a J qa rdr r J r ξξξξ==⎰∞联立求解得到A,B,C,D,代回通解可得到相应的位移与应力分量大小,ξξξξμξξξξd r J p e e h e e E h h h h )()(4)()1(2r)w 0022220z ⎰∞--=-+--=（ 此式为刚性下卧层上单层弹性层模型产生的表面位移。
（3）双层弹性层状体系根据问题的性质,当层间连续接触时,边界条件与层间条件如下:z=-h )()1(z r q -=σ0)1(zr=τ z=0 )0(z )1(z σσ=)0(zr )1(zr ττ=)0()1(u u =)0()1(w u =∞→z0u 00→，σ式中上标代表相应的层位双层弹性层状体系的求解通常可采用分离层法与系数矩阵法。
1、2 刚性路面刚性路面的设计就是以弹性地基薄板理论为基础的。
为了简化分析与计算,引进了一些假设。
1、弹性地基假设(1)温克勒地基模型捷克工程师温克勒认为,地基反力只与该点的垂直位移有关,且反力大小与垂直位移w 成正比,方向相反,即p=-kw式中,k 为常数,称作地基反应模量。
温克勒地基模型简单,没有考虑地基横向影响。
适宜于工程近似分析,当地基含水量较大时较为准确。
(2)帕斯捷纳克地基帕斯捷纳克认为考虑横向力影响后弹性地基可以表示为w G kw p 2p ∇+-=式中,k 1 ,G p 为地基反应模量,2∇为拉普拉斯算子。
由上式得知,地基反力不但与该点的垂直位移有关,而且与该点的挠度的斜率有关,帕斯捷纳克地基有时也被称为双参数地基。
（3）弹性半空间地基弹性半空间地基模型由弹性模量与泊松比共同表征。
在汉克尔变换域内表现为)(p )1(2)(w 020ξμξξE -=式中,)(w ξ)(p ξ分别为垂直位移与地基反力的零阶第一类汉克尔变换;E 0与μ0分别为地基弹性模量与泊松比。
（4）弹性层状地基弹性层状地基由弹性层状体系组成,可以根据弹性层状体系理论推导出,其表达式为[])()1(2)(w 020ξμξξp LM E -= 式中,)(w ξ与p 仍为垂直位移与地基反力的零阶汉克尔变换。
LM 为E i ,μi ,hi(i=0,1,2,3、、、)的已知函数。
2.薄板模型的基本假设板就是由两个平行的平面与一个与平面相垂直的柱面所包围的弹性体。
两个平行平面之间的垂直距离为板厚,通常用h 表示。
板内与两个平面等距离的面称为板的中面。
进行板的分析时,通常将平面坐标系放在板的中面上。
式中,当板厚h 与板的平面特征尺寸a 相比,h/a<1/5时,可采用薄板假设;当h/a>1/5,薄板假设将会带来很大的误差,应采用中厚板假设。
当板的挠度w 与板厚h 相比,w/h<1/5时,可认为板的变形就是小挠度;当w/h>1/5为大挠度。
克希霍夫提出的小挠度薄板的基本假设如下:(1)变形前垂直板中面的法线在变形后仍然垂直于板的中面,这一假设有时也称为直法线假设,即0z =x γ0zy =γ(2)垂直于板中面的法线长度变形前后保持不变,即0z =ε(3)板内平行于中面的各面互不挤压,即0z =σ(4)板在弯曲过程中,板中面无水平位移,也即0u 0= 0v 0=上述四个基本假设可将版的三维特征简化,控制方程降阶。
克希霍夫薄板假设可以瞧成就是欧拉梁截面中性轴假设的延伸。
根据薄板理论假设可推导出薄板位移、应变与应力场。
由薄板的假设,可知薄板的位移场:xw zu ∂∂-= y w z ∂∂-=v 由此可得薄板的应变场:22x w z x u x ∂∂-=∂∂=ε 22y yw z y v ∂∂-=∂∂=ε yx w z x v y u ∂∂∂-=∂∂+∂∂=2xy 2γ由此即可得薄板应力场:）22222x (1yw x w Ez ∂∂+∂∂--=μμσ ）22222y (1xw y w Ez ∂∂+∂∂--=μμσ yx w Ez ∂∂∂+-=2xy 1μτ 下面可以用平衡关系得到y)w(x,应满足的板弯方程:02y 2xy 22x 2=+∂∂+∂∂∂+∂∂q y M y x M x M 上式为用广义应力表示的板弯方程,将广义应力分量代入上式,可得到用板挠度表示的板弯方程),(),(w 22y x q y x D =∇∇式中:2∇为拉普拉斯算子,22222yx ∂∂+∂∂=∇ 在工程实际中,水泥混凝土路面板就是有限尺寸的薄板,而不就是无限大的薄板。
因此应当考虑薄板的三种边界条件,固定边界条件,简支边界条件与自由边界条件。
水泥混凝土路面往往就是设置在双层地基上,即在土基上铺设有一定厚度的基层,然后铺设水泥混凝土面层。
