1 / 27

剛性鋪面機場鋪面分類指數 分析之研究

國立中央大學土木工程研究所 . National Central University Department of Civil Engineering. 剛性鋪面機場鋪面分類指數 分析之研究. Reappraisal of Pavement Classification Number Method for Rigid Airfield Pavements . 指導教授：林志棟 博士 李英豪 博士. 簡報者：劉耀斌 中華民國九十九年七月三十一日. 研究緣起. 文獻回顧. 研究成果. 結論建議. 簡報大綱. 一、緒論.

ronny
Download Presentation

剛性鋪面機場鋪面分類指數 分析之研究

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 國立中央大學土木工程研究所 National Central University Department of Civil Engineering 剛性鋪面機場鋪面分類指數分析之研究 Reappraisal of Pavement Classification Number Method for Rigid Airfield Pavements 指導教授：林志棟 博士 李英豪 博士 簡報者：劉耀斌 中華民國九十九年七月三十一日

  2. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 簡報大綱 一、緒論 二、ACN/PCN評估方法之發展 三、PCN評估方法問題之分析與探討 四、標準航機之選定與應用 五、剛性鋪面結構強度代表值之選擇 六、路基土壤等級分類於PCN評估之必要性探討 七、改良式PCN評估方法建立與應用 八、結論與建議

  3. 現有 PCN = 60 ? 67 ? 修補後 PCN = 70? 80?

  4. 一、緒論 • 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 1、國內外ACN/PCN相關文獻之探討 2、機場剛性鋪面厚度設計方法之回顧 3、機場剛性鋪面結構強度評估流程之回顧 相關文獻回顧 1 ACN/PCN適用性分析與驗證 1、ACN/PCN之詳細計算流程 2、ACN評估參數之探討與分析 3、PCN評估流程之探討與分析 2 ACN/PCN評估方法修正之建議 1、標準航機之選用與建議 2、機場剛性鋪面PCN評估方法修正建議 3、改良式機場剛性鋪面PCN評估方法建議 3 1、國內外剛性鋪面結構強度評估相關文獻蒐集 2、鋪面結構強度代表值與抽樣頻率建議 3、PCN評估之應用 機場鋪面結構強度評估方法之建議 4 現地案例評估 1、台東豐年機場（厚度設計不足） 2、高雄小港機場（國際與國內航線） 3、桃園國際機場（不同輪軸型式之航機） 5

  5. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 二、ACN/PCN評估方法之發展 ACN/PCN之定義 • 航機分類指數（Aircraft Classification Number） • 根據不同鋪面類型及路基土壤，在不需指定鋪面厚度下，以此數值來表示一單獨對鋪面之影響。 • 機場鋪面分類指數（Pavement Classifiation Number） • 在不指定任一特殊機型下，以此數值來表示鋪面承載荷重能力，亦即不需任何起降限制條件下，機場鋪面所能提供之承載強度。 60 / R / B / W / U A高( k > 552) B中(297≤ K ≤ 552) C低(149≤ K ≤ 297) D極低( 79 < ) R 剛性鋪面 F 柔性鋪面 W高(無限制) X中(146-217 psi) Y低(74-145 psi) Z極低(0-73 psi) T 技術評估 U 飛機經驗評估

  6. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 二、ACN/PCN評估方法之發展 ACN/PCN評估方法之發展過程 • ICAO於1981年公佈此評估方法 • ACN/PCN評估方法 • 於AIP上需公佈此一數值，用於機場營運，供航空公司進行航機排班 • Boeing • 1998年提出 • PCA厚度設計方法 • COMFAA 2.0 • 修正1997年ACNComp程式 • FAA認可之ACN計算程式 • AC 150/5335-5A(2006) • 胎壓控制 • COMFAA 3.0 Beta • AC 150/5335-5B初稿(2009) • 採用累積破壞因子

  7. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 二、ACN/PCN評估方法之發展 ACN計算方法 利用Pickett & Ray影響圖求取應力（中央荷重） 將欲求取之機型主輪放置於版中央 利用PCA設計方法，求取工作應力為399 psi時之厚度為「參考厚度」 標準胎壓181 psi 工作應力 399 psi 利用Westergaard中央理論解 將標準胎壓181 psi作用在 已求得之「參考厚度」之鋪面 上，在工作應力為399 psi時， 求出在四個路基土壤等級下的 推導單輪重（公斤表示） 參考厚度 ACN=推導單輪重X2/1000 4個等級的路基土壤

  8. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 二、ACN/PCN評估方法之發展 PCN評估流程 與現地評估相關 與設計方法相關

  9. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 二、ACN/PCN評估方法之發展 ACN/PCN相關研究回顧 不同設計方法所得之PCN值不相同 1、採用逐點評估 2、利用PCN方法比較 加鋪前後強度

  10. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 二、ACN/PCN評估方法之發展 PCN評估方法面臨之問題 • 等額起飛次數轉換方法之影響 • 關鍵機型之決定 • 不同組合機群關鍵機型不同 • FAA舊法 V.S. CDF方法 • 等額起飛次數之增減對PCN之影響 • 增加新航機 • 增加年離場量 • 滑行道佈設之影響 • 航機允許荷重之求取 • 厚度設計方法之差異 • 不同疲勞模式之影響 • 不同設計理念之影響 • 路基土壤評估 • 不同等級之路基土壤無法比較 • 路基愈差評估數值愈高 路基土壤愈差，PCN愈高

  11. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 三、PCN評估方法問題之探討 不同評估方法之比較

  12. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 三、PCN評估方法問題之探討 增加航機種類對PCN評估結果之影響 機場新增之航機 機場原有之航機 PCN= 4X ~9X R/B/W/T PCN= 4X ~5X R/B/W/T

  13. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 三、PCN評估方法問題之探討 FAA方法與CDF方法航機轉換差異性之比較 相差20倍 相差124倍 A為利用FAA方法，B為利用CDF方法

  14. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 = 三、PCN評估方法問題之探討 如何修正PCN評估方法 • 等額起飛次數採用標準航機 • 不同方法評估結果不同 • 關鍵機型不同評估結果不同 • 不同評估年限PCN不同僅考量現地材料疲勞 • 允許荷重造成之問題應以發展理念為出發點 • 不同厚度設計方法結果不同 • 不同應力計算方式允許荷重不同 • 不同鋪面破壞條件允許荷重不同 • 參考厚度求取應以發展理念為出發點 • 可回顧到ACN評估流程 • PCA厚度設計方法為中央應力 • 利用邊緣荷重求取允許荷重，再代入中央荷重公式 • 不同等級之路基土壤無法相比較標準路基土壤的採用

  15. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 四、標準航機之選定與應用 發展理念之依據 • 等額起飛次數轉換當量因子之建立 • 參考公路ESAL之觀念 • 建議標準機型 • 應力分析 • 採用Lee, et al.建立之應力預估模式 • 允許荷重計算 • 採用中央應力 • 疲勞模式採用 • 參考CDF之觀念 • 考量到未來之可擴充性 標準航機資料

  16. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 四、標準航機之選定與應用 應力分析方法之選用

  17. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 四、標準航機之選定與應用 PCN評估方法修正之應用 (1/2) • 中央應力等額起飛次數轉換因子之應用 • 建議標準航機 • 輪軸型式 • 雙輪單軸 • MTOW： 189,474 lbs、主降落輪軸重：90,000 lbs • PCA厚度設計方法之應用 • 疲勞公式之採用 • 計算待轉換航機與標準航機之破壞比值 • 改善以往先利用邊緣應力求取允許荷重，再利用中央應力公式評估之問題

  18. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 四、標準航機之選定與應用 PCN評估方法修正之建議 (2/2) 航機類型與標準機型類似 單輪航機對鋪面影響小 對鋪面影響小

  19. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 四、標準航機之選定與應用 等額起飛轉換因子於PCN評估方法之應用 • 中央應力等額起飛轉換因子之應用 • 根據現地鋪面條件進行各航機中央應力等額起飛次數轉換因子求取。 • 將各航機之通過涵蓋數轉換為標準航機之通過涵蓋數。 • 利用PCA疲勞模式求取允許應力。 • 利用Lee,et al.之中央應力預估公式，求得在允許應力下之標準航機允許荷重。 • 利用標準航機之允許荷重，以及Lee,et al.之中央應力預估模式，求取當允許應力為399 psi時之鋪面厚度。 • 將求得之鋪面厚度以及現地之鋪面條件代入Westergaard中央應力理論公式，求取推導單輪重，其中標準胎壓為181 psi。 • 將推導單輪重之單位轉為公斤，並乘以2除1000即為現地之PCN值。 僅考量現地疲勞 考量航機起降次數

  20. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 五、剛性鋪面結構強度代表值之選擇 現有鋪面結構強度代表值評估方法之探討 • AC 150/5370-11A • 鋪面特徵參數之平均數與變異數可用於鋪面評估與設計 • 必須根據檢測結果進行鋪面分段 • 平均數減一個標準差之數值，可用在設計以及評估的特徵參數，並且去除異常值。 • 亦可利用包含85%全段資料之數值（前15%之數值）做為評估與設計參數，但資料需為常態分配。 Pr(-1<Z<0) + Pr(0 < Z < ∞) =  0.34 + 0.5 = 0.84 • 問題與改善 • 根據柴比氏定理，不論何種分配最少會有「1-1/k2」的機率涵蓋住資料，而此處採用1個標準差其涵蓋資料之機率為0 • 其採用累積機率之方式，會因為不同之分組組數而有不同之結果 85%

  21. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 五、剛性鋪面結構強度代表值之選擇 現有鋪面結構強度代表值評估方法之探討 55 R / D / W / T

  22. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 五、剛性鋪面結構強度代表值之選擇 建議結構強度評估方法於PCN評估之應用 機場航機起降量評估與分析 A、改良式機場剛性鋪面PCN評估流程： 1、僅考量現地疲勞 2、考量各航機起降次數 標準航機之採用 等額交通量轉換

  23. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 六、路基土壤等級選定必要性之探討 ACN造成PCN評估時影響之探討 • 路基土壤愈差ACN愈高? • 為排除各機場不同鋪面厚度 • 主要原因：399 psi之允許應力 • 在應力相同的條件下 • 路基土壤等級愈差時，所需的參考厚度將增加 • 對PCN評估造成之影響 • 不同路基土壤等級之PCN無法比較 • 建議修正方法 • 以ACN評估理念為出發點 • 配合等額起飛次數轉換因子 • ACN評估代碼簡化 • 在一標準斷面下評估 • 路基土壤等級B PCN R/C/W/T PCN R

  24. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 七、改良式PCN評估方法建立與應用 改良式機場PCN評估方法之建立 • 關鍵機型評估 • 標準航機採用 • 等額起飛次數轉換 • 鋪面疲勞 • 不考量交通量 • 考量現地材料之疲勞 • 考量交通量 • 等額起飛次數轉換 • 現地資料評估 • 穩定的統計方法應用 • 評估一致性 • 標準斷面之採用 • ACN/PCN評估方法之簡化

  25. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 七、改良式PCN評估流程建立與應用

  26. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 八、結論與建議 • 解決關鍵機型轉換之問題 • 建議標準航機 • 解決等額起飛次數轉換之問題 • 利用標準航機建立等額起飛次數轉換因子 • 修正厚度設計方法與PCN評估流程 • 解決允許荷重求取之問題 • 以ACN/PCN理念為出發點：採用中央應力評估 • 解決現地鋪面結構強度代表值評估之問題 • 以統計方法為出發點 • 抽樣頻率與信賴區間之應用 • 建立PCN評估修正流程 • 建立改良式之機場剛性鋪面PCN評估流程 • 不評估現地航機起降：考量現地疲勞 • 評估現地航機起降：標準航機、等額起飛次數轉換因子、標準路基土壤 • 現地實際案例應用

  27. 研究緣起 • 文獻回顧 • 研究成果 • 結論建議 簡報結束 敬請指教

More Related