民用机场水泥混凝土道面强度变异性分析

第４ｌ卷第３期　２０１３年３月　同济大学学报（自然科学版）　ＪＯＵＲＮＡＩ　ＯＦ　ＴＯＮＧＪＩ　ＵＮＩｖＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＩ『ＲＡＩ，ＳｃＩＥＮＣＥ）　Ｖｏ１．４ｌ　Ｎｏ．３　Ｍａｒ．２０１３　文章编号：０２５３—３７４Ｘ（２０１３）０３—０３９０—０７　民用机场水泥混凝土道面强度变异性分析　袁捷　，张　昊　，柴震林　，苏　新。　（１．同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海２０００９２；２．上海机场（集团）有限公司建设开发公司，上海２０１２０７；　３．中国民航机场建设集团公司机场工程科研基地，北京１００１０１）　摘要：根据国内３５个民用机场４２７个实测水泥道面芯样的　劈裂强度测试结果，分析了道面结构强度变异性的分布规　律，并采用方差分析手段计算了道面结构强度与机场使用年　ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎ；ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　限、飞行区等级、道面位置、不同机场等因素之间的显著性影　响水平．分析表明民用机场水泥混凝土道面结构强度的变异　性是客观存在的，采用基于结构强度变异水平等级的可靠度　系数处理这一问题更为合理．为此，根据道面结构强度变异　混凝土弯拉强度是水泥混凝土道面结构设计与　评价中非常重要的技术指标．由于施工面积大、水泥　生产工艺不同、集料等地材来源广泛，加之施工管理　水平与环境差异等原因，弯拉强度具有一定的变异　性，设计中结构强度采用定值分析具有一定的片面　性．因此，为反映混凝土强度的不确定性，公路水泥　系数的累积分布频率推荐了其变异水平分级标准，并计算了　相应的可靠度系数，可为我国民用机场水泥混凝土道面设计　规范修编中引入可靠度方法提供参考．　混凝土路面设计规范ｌ】］已经采用了以可靠度理论为　强度的分布规律与实际的变异性水平．为此，本文依　据国内３５个民用机场水泥混凝土道面现场实测数　据，采用统计分析手段对道面强度的变异范围、影响　关键词：机场道面；水泥混凝土；结构强度；分布规律；变　基础的设计方法，而采用可靠度理论必须掌握道面　异性；可靠度　中图分类号：Ｕ　４１６．２１６　文献标志码：Ａ　Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ａｉｒｆｉｅｌｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｐａｖｅｍｅｎｔ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｎ五　Ｊｉｅ　，　ｔｔａｏ　，　Ｚｈｅｎｌｉｎ　，Ｓ【，Ｘｉｎ　０　因素、变异水平分级标准等进行了系统研究，并据此　推荐了基于不同目标可靠度与变异水平的可靠度系　数，用于反映混凝土弯拉强度变异性的影响，可为将　来我国民用机场水泥混凝土道面设计规范中引入可　靠度系数提供技术参考．　（１．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｒｏａｄ　ａｎｄ　Ｔｒａｆｆｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ａｉｒｐｏｒｔ　Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１２０７，Ｃｈｉｎａ　３．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｈｉｎａ　Ａｉｒｐｏｒｔ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ａｖｉａｔｉｏｎ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　１　数据采集与分析方法　水泥道面材料强度可采用直接拉伸强度、间接　Ｃｈｉｎａ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１０１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎ—ｓｉｔｕ　ｄａｔａ　ｏｆ　４２７　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｃｏｒｅｓ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　３５　ｃｉｖｉｌ　ａｉｒｐｏｒｔｓ，ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｗａｓ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｖａｒｉａｎｃｅ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｔｉｍｅ，ａｉｒｆｉｅｌｄ　ｇｒａｄｅｓ，ｖａｒｉｏｕｓ　ｌｏｃａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ　ａｉｒｐｏｒｔｓ　ａｃｃｅｐｔ　ｔｈｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｔｅｓｔ　ｍｏｓｔｌｙ，ＳＯ　ｔｈｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎｄ，ｔｈｅ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｉｎ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｗａｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｉｒｐｏｒｔ　ｐａｖｅｍｅｎｔｓ；ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　拉伸（劈裂）强度和弯拉强度三项指标表征，其中弯　拉强度最符合板块的实际受力状态［２］．但直接采用　小梁弯拉强度表征材料的变异性存在以下问题：一　是实验室制备的试件无法反映混凝土在运输、摊铺、　振捣、养生等施工环节的质量差异，二是从道面上切　取标准尺寸的小梁操作难度很大．因此，采用从道面　上钻取芯样测定劈裂强度，并根据换算关系推算弯　拉强度的方法更为简单和合理．　为了分析我国民用机场水泥混凝土道面强度的　变异性，根据近１Ｏ年国内多个民用机场水泥道面评　收稿日期：２０１２－０３－１２　第一作者：袁捷（１９７１一），男，副教授，工学博士，主要研究方向为机场场道工程．Ｅ　ｍａｉｌ：ｙｕａｎｊｉｅ＠ｔｏｎｇｉｉ．ｅｄｕ．ｃｎ　通讯作者：柴震林（１９６２一），男，高级工程师，主要研究方向为机场场道工程．Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｈａｉｚｈｅｎｌｉｎ＠ｓｐｉａ．ＣＣ　第３期　袁捷，等：民用机场水泥混凝土道面强度变异性分析　价数据，按照使用年限、机场等级、道面位置等因素，　中所有混凝土芯样的劈裂强度试验分别由中国民航　选择了３５个机场４２７个实测道面芯样的劈裂强度　机场建设集团公司机场工程科研基地和同济大学机　数据进行研究，用于分析的样本基本情况见表１，表　场工程研究中心两家单位实施．　表１混凝土劈裂强度测试样本基本情况　Ｔａｂ．１　Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　ｓｕｍｍａｒｉｅｓ　ｆｏｒ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｃｏｒｅ　ｔｅｓｔ　行正态性检验，显著性水平取０．０５，正态分布检验表　２劈裂强度的总体分布　将４２７组劈裂强度的测试结果作为一个总体进　见表２．　表２混凝土劈裂强度正态分布检验表　Ｔａｂ．２　Ｔｅｓｔ　ｏｆ　ｎｏｒｍａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｃｏｒｅ　ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　由表２可以看出，Ｋ—Ｓ检验和　Ｗ检验统计量　般情况下混凝土的劈裂强度小于弯拉强度嘲，从劈　的概率　均大于正态性检验的显著性水平（０．０５），　裂强度的均值（４．Ｏ７　ＭＰａ）可以推测民用机场水泥　可以接受劈裂强度服从正态分布的Ｈ。原假设．劈裂　道面的弯拉强度基本满足设计要求　．　强度频率分布的直方图如图１所示，其正态分布的　两个数字特征均值　＝＝＝４．０７　ＭＰａ，均方差　一０．９３７　ＭＰａ；描述分布形态的两个统计量分别是偏度　（Ｓｋｅｗｎｅｓｓ）为０．５７和峰度（Ｋｕｒｍｓｉｓ）为０．４５５，说　表３混凝土劈裂强度统计量描述　Ｔａｂ．３　Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｖｅ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ　ａｂｏｕｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　明劈裂强度的分布形态在对称性方面为“右偏分　布”，在扁平程度方面为“扁平分布”．　６Ｏ　５０　４０　３道面强度的影响因素　３．１道面建成使用年限差异　ｌＩ｛卜３Ｏ　２０　为分析不同使用年限道面在结构强度方面是否　存在显著性差异，将劈裂强度按道面使用年限分为　两类，即将建成使用年限小于１Ｏ年的道面定义为　２　４　６　８　１０　Ｏ　“新机场”，而建成使用年限大于１０年的道面定义为　“老机场”，采用单因素方差分析方法分析不同年限　道面劈裂强度是否具有显著性差异（显著性水平取　０．０５），结果见表４，表中，Ｆ为检验统计量（下同）．　劈裂强度／ＭＰａ　图１劈裂强度频率直方图　Ｆｉｇ．１　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｈｉｓｔｏｇｒａｍ　ｆｏｒ　ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　劈裂强度统计特征值的分析结果见表３．由于一　方差显著性检验结果拒绝Ｈ。假设，即建成使用　同济大学学报（自然科学版）　第４１卷　统计分类　统计明细　新机场　旧机场　样本数量　劈裂强度均值／ＭＰａ　劈裂强度均方￣／ＭＰａ　年限不同的道面在结构强度方面存在显著性差异．　３．２飞行区等级差异　从统计明细可以看出，新机场道面劈裂强度均值比　针对不同时期建设的机场，根据飞行区等级分　老机场高１４　９／６，一方面可能在于混凝土的结构强度　别对道面劈裂强度影响的显著性进行了方差分析　在荷载与环境共同作用下有所衰减，另一方面可能　（显著性水平取０．０５），结果见表５．表中，飞行区等　　在于后期建设的民用机场在设计时弯拉强度设计标　级划分为４Ｅ、４Ｄ、４Ｃ、３Ｃ和通用航空机场５个等级．准较之前有所提高．　表５飞行区等级对道面劈裂强度影响显著性的方差分析　Ｔａｂ．５　Ｖａｒｉａｎｃｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｎ　ｖａｒｉｏｕｓ　ａｉｒｆｉｅｌｄ　ｇｒａｄｅｓ　方差分析结果表明，新机场飞行区等级差异与　３．３飞行区道面位置差异　劈裂强度之间具有显著性差异（拒绝Ｈ。假设），而老　按照同样思路，将劈裂强度按照跑道和飞行区　　机场的影响则不显著（接受Ｈ。假设）．原因可能是近　其他位置进行分组后，进行了方差分析（表６），表中，年来高等级飞行区道面的施工及管理水平相对低等　芯样位置按照跑道和其他位置（滑行道与停机坪）分　级飞行区道面都更加高一些，而这一情况在上世纪　为２个等级．结果与飞行区等级显著性影响分析结　八九十年代（及更早）建设的机场中，则并不存在很　论相似．　大差异．　表６芯样位置对道面劈裂强度影响显著性的方差分析　Ｔａｂ．６　Ｖａｒｉａｎｃｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｎ　ｖａｒｉｏｕｓ　ａｉｒｆｉｅｌｄ　ｌｏｃａｔｉｏｎｓ　组间　日机场　组内　总和　接受假设　进一步分析发现，新机场在跑道与其他位置上　此建议在今后的机场建设中，应进一步加强飞行区　劈裂强度的均值分别为４．６６和３．６７　ＭＰａ，跑道的　其他位置的道面施工质量控制．　强度明显高于其他位置，而老机场跑道与其他位置　３．４不同机场的差异　劈裂强度的均值则相反，分别为３．８９　ＭＰａ（跑道）和　为了考察不同机场的道面劈裂强度是否存在显　４．０２　ＭＰａ（其他位置）．笔者推测，造成新机场跑道　著性差异，对４２７个芯样按照机场进行分组后进行　混凝土强度明显高于其他位置的主要原因可能在于　了劈裂强度的方差分析，见表７．表中为了消除新机　建设单位对于跑道施工质量的重视程度更高．由于　场不同位置对于劈裂强度的影响，方差分析时新机　滑行道和停机坪的道面结构承载要求高于跑道，因　场样本为跑道位置的芯样，考虑到新机场如果按照　第３期　袁捷，等：民用机场水泥混凝土道面强度变异性分析　不同飞行区等级进行分组后各组的样本规模太小，　外，水泥与地材来源不同等因素也是不同机场之间　因此方差分析中没有根据飞行区等级进行分组，对　水泥道面强度存在显著性差异的重要原因．因此，由　影响显著性分析的结果会造成一定的影响．可以看　于水泥道面强度的变异性是客观存在的，在民用机　出，不论是新机场还是老机场，不同机场之间的道面　场水泥混凝土道面结构设计中应该考虑引入弯拉强　劈裂强度存在显著性差异（均拒绝Ｈ。假设）．其差异　度的可靠度系数．　来源是多方面的，除施工质量控制水平方面的差异　表７不同机场道面劈裂强度影响显著性的方差分析　Ｔａｂ．７　Ｖａｒｉａｎｃｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｎ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ　ａｉｒｐｏｒｔｓ　组间　５．Ｏ５６　拒绝假设　日机场　组内　０．３８４　总和　４道面强度变异性分布　水泥道面强度变异性分布规律研究中的分组方　法为：①老机场将同一个机场的芯样作为同一个批　求　次计算组内样本的变异系数；②新机场由于跑道与　砸弗　其他位置道面劈裂强度之间存在显著性差异，因此　根据芯样取样位置不同分别计算各批次芯样劈裂强　度的变异系数．　结构强度的变异系数／％　４．１　劈裂强度变异系数累积分布频率　图２道面结构强度变异系数的累积频率分布　按照３９组（新机场：１５组，其中４个机场的芯样　Ｆｉｇ．２　Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　分为跑道和其他位置，旧机场：２４组）实测劈裂强度　统计了变异系数，将新机场与旧机场道面劈裂强度　根据统计结果，我国民用机场水泥道面劈裂强　变异系数的累积分布频率分别绘制（图２），两条变异　度的变异系数分布范围为３．１　～３５．７　９／６，唐伯明　系数累积分布曲线比较接近，因此在道面强度变异　等＿５］从公路１８个新建路段和４８个旧路段样本数据　水平分级中将３９组样本统一考虑，得到民用机场水　统计得到的混凝土劈裂强度变异系数的范围分别为　泥混凝土道面劈裂强度变异系数的累积分布曲线　４　～２５　和８　～２６　，可见我国不同机场水泥道　（图２），变异系数在不同分位区间的累积分布频率见　面强度的变异性相对较大．　表８．　４．２劈裂强度变异性与弯拉强度变异性的关系　表８劈裂强度变异系数的累积分布频率　在水泥道面结构设计及结构评价中，均采用弯　Ｔａｂ．８　Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　拉强度指标．弯拉强度与劈裂强度之间的关系可根　旦　！　曼　垒！坚　！　据试验研究推算，机场和公路常用经验关系式见表　累计频率分位区间／　５　２５　３５　５０　６５　７５　９５　９，表中．厂ｒ为混凝土弯拉强度，　为混凝土劈裂强　劈裂强度变异系数／　４．１　１０．５　１３．３　１４．９　１７．１　１９．６　３５．５　度．　表９弯拉强度与劈裂强度的经验关系式　Ｔａｂ．９　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　根据表９中的两个经验换算公式将劈裂强度转　同方法得到的结果差异较大，采用空军设计院方法　换成为弯拉强度，结果见表１Ｏ，从均值上看，两种不　得到的结果比公路设计规范方法大１２．４　．如按照　同济大学学报（自然科学版）　第４ｌ卷　空军设计院的方法，总体样本中７．３　的混凝土弯　（４．５　ＭＰａ），而按照公路设计规范方法，这一比例为　拉强度不满足机场水泥道面结构强度的最低要求　１０．８　．　表ｌ０混凝土弯拉强度统计量描述　Ｔａｂ．１０　Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｖｅ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ　ａｂｏｕｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　笔者整理了近年国内公开发表的有关水泥路面　劈裂强度与弯拉强度对应关系的有关资料（表１１），　选择线性和指数两种方程形式，假定回归曲线经过　坐标轴原点，采用最小二乘法对劈裂强度与弯拉强　度变异系数之间的相关性进行了回归分析（图３），回　归方程参见式（１）和（２）．　Ｃｆｒ一０．４５７Ｃ｝￣￣　，ｒ　一０．８６７　Ｃｆｒ一０．５７０Ｃｆ￣　，　一０．６７０　廿　ｇ　慧　静　（１）　（２）　式（１）一（２）中：Ｃｆｒ为混凝土弯拉强度的变异系　数，　；Ｃ　。为混凝土劈裂强度的变异系数，　；ｒ为相　关系数．　图３劈裂强度变异系数与弯拉强度变异系数的回归关系　Ｆｉｇ．３　Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　表１ｌ水泥混凝土路面劈裂强度与弯拉强度变异系数的统计　Ｔａｂ．１　１　Ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　根据劈裂强度变异系数的累积分布频率（表８）　和回归公式（１）和（２），可以得到弯拉强度变异系数　在不同分位区间的累积分布频率（表１２）．　表１２弯拉强度变异系数的累积分布频率　Ｔａｂ．１２　Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　表１３　民用机场道面结构强度变异水平分级统计标准　Ｔａｂ．１３　Ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｃｉｖｉｌ　ａｉｒｐｏｒｔ　ｐａｖｅｍｅｎｔｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　ｄａｔａ　ｌｅｘｕｒａｌ　ｔｅｎｓｉｌｆｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ　结果进行取整（表１４），作为可靠度系数的计算依据．　参照公路水泥混凝土设计规范＿１］中对于变异水　平的分级标准，道面结构强度按照其变异系数的累　积分布范围线性划分为三个等级，不同变异水平下　变异系数的分级统计标准见表ｌ３．　考虑到公式（１）和公式（２）仅包括７个样本点，　回归公式的相关系数也较低，因此在确定机场水泥　道面弯拉强度变异性分级参考标准时，对表１３中的　表１４　民用机场道面结构强度变异水平参考分级标准　Ｔａｂ．１４　Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｃｉｖｉｌ　ａｉｒｐｏｒｔ　ｐａｖｅｍｅｎｔｓ　第３期　袁捷，等：民用机场水泥混凝土道面强度变异性分析　４．３基于弯拉强度变异水平等级的可靠度系数　设计中通过引人强度可靠度系数ｙｒ考虑道面　极限状态表达式可修正为　≤（１一　・Ｃ　）・．　（４）　弯拉强度变异性的影响，由于弯拉强度符合正态分　式中：　为板边计算荷载应力，ＭＰａ；　布特征，其不同置信水平下的单侧置信区间下限的　拉疲劳强度，ＭＰａ．　表达式如下：　．为混凝土弯　根据式（４），考虑道面强度变异性影响的可靠度　厂　一ｆｒ・（１一Ｕ　ｆ　）　（３）　系数可用式（５）表示［１　，其物理意义为在确定变异水　式中：　为满足目标可靠度（１一Ｐ）的实际弯拉强　平的情况下，实际的道面强度可以满足目标可靠度　度，ＭＰａ；　为混凝土设计弯拉强度，ＭＰａ；‰为标　的强度要求．　准正态分布的Ｐ分位数；Ｃ　为弯拉强度的变异系　数．　ｙｒ一１／（１一ＵｐＣ　）　（５）　参照公路工程结构可靠性设计统一标准（ＧＢ／Ｔ　现行道面设计规范＿４］采用极限状态表达式控制　５０２８３），道面强度在三类变异水平下的可靠度系数　荷载应力水平，因此考虑了道面强度变异性影响的　建议取值见表１５．　表１５　民用机场水泥混凝土道面结构强度可靠度系数参考取值　！　ｄｅｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ　ｏｆ　ｃｉｖｉｌ　ａｉｒｐｏｒｔ　ｃｅｍｅｎｔ　ｐａｖｅｍｅｎｔｓ　墨—Ｒｅｃｏｍｍｅｎ低　１．０２～１．０８　１．Ｏ８～１．１２　结构强度可靠度系数　中　高　ｌ＿１２～１．２８　５　结　语　（１）根据３５个民用机场共４２７个现场芯样劈裂　强度的统计分析表明，民用机场水泥道面劈裂强度　参考文献：　［１］ＪＴＧ　Ｄ４０～２００２公路水泥混凝土路面设计规范［Ｓ］．北京：中　华人民共和国交通部，２００２．　ＪＴＧ　Ｄ４ｏ－－２ｏｏ２　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　的分布符合正态分布的特征，在对称性方面为“右偏　分布”，在扁平程度方面为“扁平分布”．　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ｈｉｇｈｗａｙ［Ｓ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｏｆ　Ｐｅｏｐｌｅ’Ｓ　Ｒｅｐｕｂｌｉｃ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，２００２．　（２）单因素方差分析表明，民用机场不同以及　道面建成使用年限不同，均与道面强度之间存在显　著性差异；对于建成使用年限少于１Ｏ年的机场，飞　行区等级及道面位置也与道面强度之间存在显著性　［２］姚祖康．水泥混凝土路面设计［Ｍ］．合肥：安徽科学技术出版　社，１９９９．　ＹＡ０　Ｚｕｋａｎｇ．Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔｓ［Ｍ］．　Ｈｅｆｅｉ．．Ａｎｈｕｉ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｐｒｅｓｓ，１９９９．　［３］蔡正咏，李世绮．路面水泥混凝土抗折强度的经验关系ＥＪ］．　中国公路学报，１９９２，５（１）：１４．　ＣＡＩ　Ｚｈｅｎｇｙｏｎｇ，ＬＩ　Ｓｈｉｑｉ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　差异，而建成使用年限大于１Ｏ年的机场，则不存在　这一现象；民用机场水泥混凝土道面强度的变异性　是客观存在的，应在道面结构设计中予以考虑．　（３）在民用机场道面劈裂强度变异系数累积分　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｉｇｈｗａｙ　ａｎｄ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ，１９９２，５（１）：１４．　　５００４　２００９民用机场水泥混凝土道面设计规范［Ｓ］．北　布频率的基础上，参考有关资料统计分析了劈裂强　［４］ＭＨＪ度变异系数与弯拉强度变异系数之间的相关关系，　计算了民用机场道面弯拉强度变异系数的累积分布　频率，并参照公路水泥混凝土道面设计规范的方法　对民用机场水泥混凝土道面强度的变异水平进行了　分级．　京：中国民用航空局，２００９．　ＭＨＪ　５００４－－２００９　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａｉｒｐｏｒｔｓ　Ｅｓ３．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｉｖｉｌ　Ａｖｉａｔｉｏｎ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，２００９．　［５］唐伯明，姚祖康，沈惠生，等．水泥混凝土路面结构参数的变　异性分析Ｉ－Ｊ］．中国公路学报，１９９６，９（４）：１７．　ＴＡＮＧ　Ｂｏｍｉｎｇ，　ＹＡ０　Ｚｕｋａｎｇ，　ＳＨＥＮ　Ｈｕｉｓｈｅｎｇ，　ｅｔ　ａ１．　Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｎｒａｍｅ￣ｒｓ　（４）基于现行设计规范道面结构极限状态表达　式与民用机场水泥混凝土道面弯拉强度变异性水平　ＥＪ１．Ｃｈｉｎａ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｉｇｈｗａｙ　ａｎｄ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ，１９９６，９（４）：　ｌ７．　的分级标准，推荐了不同目标可靠度水平下的可靠　度系数，可以在道面结构设计中比较合理地考虑结　构强度变异性的影响．　［６］曾鹏飞．面层水泥混凝土弯拉强度与劈裂强度经验关系式的　确定ＥＪ２．中外公路，２００９，２９（５）：２６６．　ＺＥＮＧ　Ｐｅｎｇｆｅｉ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｆｌｅｘｕｒａｌ　３９６　同济大学学报（自然科学版）　第４１卷　（上接第３４１页）　ｉｎｔｅｒａｃｔｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２０１０，２８　（Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　Ｉ）：１９５．　［９］　黄信，李忠献．动水压力作用对深水桥墩地震响应的影响［Ｊ］．　土木工程学报，２０１１，４４（１）：６５．　ＨＵＡＮＧ　Ｘｉｎ。ＬＩ　Ｚｈｏｎｇｘｉａｎ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　［３］Ｂｉｔｔｎｅｒ　Ｒ　Ｂ，Ｇｅｒｗｉｃｋ　Ｂ　Ｃ，Ｚｈａｎｇ　Ｘ．Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｕｔｏｎｇ　ｂｒｉｄｇｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｄｅｅｐ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ　Ｉｎｓｔｉｔｕｄｅ，２００７，１（１）：２．　ｏｎ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｏｆ　ｂｒｉｄｇｅ　ｐｉｅｒｓ　ｉｎ　ｄｅｅｐ　ｗａｔｅｒ＿＿Ｊ］．Ｃｈｉｎａ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｊｏｕｒｎａｌ，２０１１，４４（１）：６５．　［４］Ｌｉｕ　Ｓ　Ｘ，Ｌｉ　Ｙ　Ｃ，Ｌｉ　Ｇ　Ｗ．Ｗａｖｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｆｏｒｃｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｉｌｅ　ｇｒｏｕｐ　ｏｆ　ｂａｓｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅａｓｔ　ｓｅａ　ｂｒｉｄｇｅ，Ｃｈｉｎａ　ＥＪ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ，Ｓｅｒ　Ｂ，２００７，１９（６）：６６１．　［１Ｏ］　宋波，李悦．高桩承台动水力简便计算方法＿Ｊ］．北京科技大学　学报，２０１１，３３（４）：５０９．　ＳＯＮＧ　Ｂｏ，ＬＩ　Ｙｕｅ．Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　［５］Ｗｅｓｔｅｒｇａａｒｄ　Ｈ　Ｍ．Ｗａｔｅｒ　ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ　ｏｎ　ｄａｍｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ　　ＩＪ　１．ＡＳＣＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，１９３３，９８：４１８．　ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｆｏｒｃｅ　ｆｏｒ　ｅｌｅｖａｔｅｄ　ｐｉｌｅ　ｃａｐｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｂｅｉｊｉｎｇ，２０１１，３３（４）：　５０９．　［６］Ｍｏｒｉｓｏｎ　Ｊ　Ｒ，０’Ｂｒｉｅｎ　Ｍ　Ｐ，Ｊｏｈｎｓｏｎ　Ｊ　Ｗ，ｅｔ　ａ１．Ｔｈｅ　ｆｏｒｃｅ　ｅｘｅｒｔｅｄ　ｂｙ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｗａｖｅｓ　ｏｎ　ｐｉｌｅｓ　ＥＪ］．Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，　ＡＩＭ＿Ｅ，１９５０，１８９：１４９．　Ｃ，Ｊｉｎ　Ｘ　Ｇ．Ｓｏｉｌ—ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ—ｗａｔｅｒ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　［１１］　Ｇａｏ　Ｙ，Ｙｕａｎ　Ｗ　ｃａｂｌｅ—ｓｔａｙｅｄ　ｂｒｉｄｇｅ　ｕｎｄｅｒ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ［Ｃ／ＣＤ］／／Ｔｈｅ　１４ｔｈ　Ｗｏｒｌｄ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｉｓ．ｎ］，　２００８．　［７］赖伟．地震和波浪作用下深水桥梁的动力响应研究［Ｄ］．上海：　同济大学土木工程学院，２００４．　ＬＡＩ　Ｗｅｉ．Ｄｙｎａｍｉｃ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｄｅｅｐ—ｗａｔｅｒ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ａｎｄ　［１２］　Ｂｈａｔｔａ　Ｄ　Ｄ，Ｒａｈｍａｎ　Ｍ．Ｏｎ　ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｗａｔｅｒ　ｄｕｒｉｎｇ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ　ａｎｄ　ｗａｖｅ［Ｄ］．Ｓｈａｎｇｈａｉ：Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００４．　ｆｏｒ　ａ　ｃｙｌｉｎｄｅｒ　ｉｎ　ｗａｔｅｒ　ｏｆ　ｆｉｎｉｔｅ　ｄｅｐｔｈＥＪ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００３，４１（９）：９３１．　ｑｕｅｌ　Ｂ，Ｂｏｕａａｎａｎｉ　Ｎ．Ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｄｙｎａｍｉｃ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　［１３１　Ｍｉ［８］刘振宇，李乔，赵灿晖，等．深水矩形空心桥墩在地震作用下附　加动水压力分析＿Ｊ］．振动与冲击，２００８，２７（２）：５３．　ＬＩＵ　Ｚｈｅｎｙｕ，ＬＩ　Ｑｉａｏ，ＺＨＡ０　Ｃａｎｈｕｉ，ｅｔ　ａ１．Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌａｔｅｒａｌｌｙ　ｖｉｂｒａｔｉｎｇ　ｉｎ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｗｉｈ　ｗａｔｅｒ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｔｅｒｓ＆　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１１，８９（２３—２４）：２１９５．　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ａｄｄｅｄ　ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｅｅｐ一　ｗａｔｅｒ　ｈｏｌｌｏｗ　ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　ｐｉｅｒｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｈｏｃｋ，２００８。２７（２）：５３．　ａｗ　Ｃ　Ｙ，Ｃｈｏｐｒａ　Ａ　Ｋ．Ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｏｆ　ｔｏｗｅｒｓ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ　ｂｙ　ｗａｔｅｒ　［１４］　Ｌｉ＿Ｊ］．Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ，１９７４，３　（１）１　３３．