一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法，涉及机场跑道附面层参数计算领域，解决了现有的东北多年冻土区机场跑道附面层还没有一种可以有效的计算附面层参数的计算方法的问题，现提出如下方案，其包括以下步骤：得到温年较差A与附面层厚度H、年平均气温TA均与温度振幅A0、年平均气温TA与初始温度T0的计算公式；确定气温年较差A、年平均气温TA与温度振幅A0三者之间的函数关系；确定初始温度T0与年平均气温TA、对流换热系数h、太阳辐射平均月总量Q的函数关系；确定太阳辐射平均月总量Q、气温年较差A以及附面层厚度H三者之间的函数关系。本方法解决了冻土区道基结构温度场分布的分析难题的特点。区道基结构温度场分布的分析难题的特点。区道基结构温度场分布的分析难题的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法


[0001]本专利技术涉及机场跑道附面层参数计算领域，尤其涉及一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法。

技术介绍

[0002]根据几十年观测资料，在模拟青藏铁路未来30年内的路基温度场与多年冻土与热的相互作用时，提出了附面层底温度的三角函数简化形式以及温度、路基与冻土的耦合传热机理。
[0003]在接下来冻土路基温度场分布特征以及变化趋势研究中都综合考虑了蒸发、太阳辐射、对流换热、风速、路线走向、路基施工方式等，同时，在冻土、热力学和流体力学理论基础上，依据现场气候温度特征，分析了附面层参数、边界条件和相变之间的关系，并提出了一套地面热体制与考虑工程表面特性和风速、辐射、蒸发等自然因素的分析方法。
[0004]但是，与公路、铁路一般线路工程相比，机场跑道幅度宽、飞机荷载大、上边界条件简单，使得相同条件下跑道道基温度场受外界气温的影响、结构自身的热稳定性与公路、铁路存在显著区别。
[0005]目前附面层理论的研究及应用均基于青藏高原的气候环境和多年冻土类型，而东北大兴安岭、小兴安岭地区气候环境及地温状况都与青藏高原不同，已有附面层理论参数经验值是否适用于东北地区的多年冻土温度场分析有进一步更高的要求。因此提出一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法，解决了现有的东北多年冻土区机场跑道附面层还没有一种可以有效的计算附面层参数的计算方法的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法，包括以下步骤：
[0008]S1：通过分析气温年较差A与附面层厚度H、年平均气温TA与温度振幅A0的关系，分别得到温年较差A与附面层厚度H、年平均气温TA均与温度振幅A0、年平均气温TA与初始温度T0的计算公式：
[0009]H＝
‑
0.117lnA+0.564(1)
[0010]A0＝aT
A
+b(2)
[0011]T0＝0.9648T
A
+6.0111(3)
[0012]S2：确定气温年较差A、年平均气温TA与温度振幅A0三者之间的函数关系；
[0013]A0＝(0.0002A
‑
0.030)T
A
+0.490A+1.336(4)
[0014]S3：确定初始温度T0与年平均气温TA、对流换热系数h、太阳辐射平均月总量Q的函数关系；
[0015]T0＝0.532T
A
‑
0.224h+0.017Q+0.029
·
T
A
·
h+3.188(5)
[0016]S4：确定太阳辐射平均月总量Q、气温年较差A以及附面层厚度H三者之间的函数关系；
[0017]H＝(
‑
6.51
×
10
‑6·
Q2+6.61
×
10
‑3·
Q
‑
1.710)lnA+3.21
×
10
‑5·
Q2‑
32.50
×
10
‑3·
Q+8.334(6)
[0018]S5：同理，得到于中国东北多年冻土区水泥混凝土道面、天然地面的附面层厚度H、温度振幅A0、年平均地温T0的计算公式。
[0019]优选的，所述a与b的计算公式分别为：
[0020]a＝0.0002A
‑
0.030
[0021]b＝0.490A
‑
1.336。
[0022]优选的，所述机场道面附面层计算方法所考虑的边界条件充分，且与有限元模拟、实测道基温度数据近似一致。
[0023]优选的，所述S1中为以沥青混凝土道面H、T0、A0计算过程为例。
[0024]与相关技术相比较，本专利技术提供的一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法具有如下有益效果：
[0025]本专利技术提供一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法，通过综合考虑机场跑道工程特点、多年冻土区气候特征以及温度热边界条件提出的一种全新的更加科学合理的计算附面层参数方法，为冻土区机场跑道建设中机场道面类型的选择、道基热效应分析以及道基热稳定性的控制提供了理论基础，解决了冻土区道基结构温度场分布的分析难题。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法的A
‑
H的折线关系图。
[0027]图2为本专利技术的一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法的A
‑
A0的折线关系图。
[0028]图3为本专利技术的一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法的A
‑
T0关系的折线关系图。
[0029]图4为本专利技术的一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法的机场跑道地基温度场计算模型示意图。
[0030]图5为本专利技术的一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法的第20年沥青混凝土道面道基结构温度沿深度有限元模拟与试验数据对比图。
[0031]图6为本专利技术的一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法的第20年水泥混凝土道面道基结构温度沿深度有限元模拟与试验数据对比图。
[0032]图7为本专利技术的一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法的第20年道肩天然地面道基结构温度沿深度有限元模拟与试验数据对比图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]实施例一：
[0035]请参阅图1
‑
4，本专利技术提供一种技术方案：一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法，包括以下步骤：
[0036]S1：通过分析气温年较差A与附面层厚度H、年平均气温TA与温度振幅A0的关系，分别得到温年较差A与附面层厚度H、年平均气温TA均与温度振幅A0、年平均气温TA与初始温度T0的计算公式：
[0037]H＝
‑
0.117lnA+0.564(1)
[0038]A0＝aT
A
+b(2)
[0039]T0＝0.9648T
A
+6.0111(3)
[0040]S2：确定气温年较差A、年平均气温TA与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于中国东北多年冻土区机场跑道附面层参数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：通过分析气温年较差A与附面层厚度H、年平均气温TA与温度振幅A0的关系，分别得到温年较差A与附面层厚度H、年平均气温TA均与温度振幅A0、年平均气温TA与初始温度T0的计算公式：H＝
‑
0.117lnA+0.564(1)A0＝aT
A
+b(2)T0＝0.9648T
A
+6.0111(3)S2：确定气温年较差A、年平均气温TA与温度振幅A0三者之间的函数关系；A0＝(0.0002A
‑
0.030)T
A
+0.490A+1.336(4)S3：确定初始温度T0与年平均气温TA、对流换热系数h、太阳辐射平均月总量Q的函数关系；T0＝0.532T
A
‑
0.224h+0.017Q+0.029
·
T
A
·
h+3.188(5)S4：确定太阳辐射平均月总量Q、气温年较差A以及附面层厚度H三者之间的函数关系；H＝(
‑
6.51

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超佳，种小雷，梁磊，白鹏坤，王观虎，陈正磊，韦雅之，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：