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研究生: 陳志義
Chen, Chih-Yi
論文名稱: 機場道面加鋪石膠泥瀝青混凝土(SMA)之評估
Evaluation of Stone Mastic Asphalt (SMA) Applied to Airport Pavement Overlay
指導教授: 陳建旭
Chen, Jian-Shiuh
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系碩士在職專班
Department of Civil Engineering (on the job class)
論文出版年: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 131
中文關鍵詞: 石膠泥瀝青混凝土(SMA)FAARFIELD加鋪層厚度敏感度分析
外文關鍵詞: Stone Mastic Asphalt (SMA), FAARFIELD, overlay thickness, sensitivity analysis
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  • 台灣機場目前的道面型式採用剛性道面為主,隨著使用年限及交通量不斷的增加,加上航機的大型化,道面普遍不堪負荷,養護維修不但耗時且成本不斷攀升。本研究由收集桃園國際機場環境、地質、現有結構斷面的相關資料,採用美國民航局(FAA)於2009年所發表AC 150/5320-6E諮詢通告之FAARFIELD程式,對於桃園國際機場現有剛性道面上加鋪熱拌瀝青混凝土(HMA),採用石膠泥瀝青混凝土(SMA)加以評估。並進一步利用FAARFIELD程式中的非標準斷面模式,評估當加鋪層區分為底層HMA及面層SMA時,面層SMA在各參數變化±20%時其敏感度差異。由研究顯示,桃園國際機場現有剛性道面上加鋪層厚度為28cm時,可以滿足機場未來20年的航運量需求。並由敏感度分析結果中顯示,影響道面加鋪厚度最鉅者為航機的最大起飛重,其次依序為道基的CBR值及PCC層之厚度,相對於上述三者,其他參數之敏感度對於加鋪厚度之敏感度較低。在加鋪層區分為底層與面層之分析模式中顯示,有否分成兩層其總加鋪厚度值相似,由此顯示FAARFIELD程式在厚度設計上並無法考量SMA所擁有的優越性能;FAA建議對服務重量超過45噸的飛機,道面需有至少15cm的穩定處理底層,因此在28cm的加鋪厚度分配中,可採用5~10cm的SMA面層及18~23cm的HMA處理底層。於原有剛性道面上採用具有高耐久性、高抗車轍性且滿足機場道面抗滑性的石膠泥瀝青混凝土(SMA)加鋪將是一項值得採用的整建方案。

    Currently, most of pavement in airport of Taiwan was rigid pavement. Because of an increase in life time and traffic, and aircraft maximization led to that pavement widely can’t afford it. Then, maintenance was not only time-consuming but cost-rising. The study collected data related environment, geology and current structural section. Use FAARFIELD program published in AC 150/5320-6E by FAA, 2009 to evaluate that SMA overlaid current rigid pavement in Taoyuan International airport. Overlay classified into double layers: HMA base and SMA surface. Further, apply nonstandard section mode of FAARFIELD program to evaluate the degree of sensitivity difference with every parameter variance ±20%. The result showed that 28 cm overlay adding current rigid pavement satisfied traffic demand in 20 years to come. From sensitivity analysis result, the best significant parameter of overlay thickness was maximum take-off weight. Next, the parameters were sequentially CBR value of subgrade and PCC layer thickness. The other parameters had lower influence to above-mentioned three parameters. No matter what overlay classified into double layers,the total overlay thickness was similar in analysis mode. From the result, it showed that FAARFIELD program didn’t consider excellent performance. FAA recommended that pavement required at least 15 cm stable treated base to service aircraft more than 45 tons. Therefore, adopt 5~10 cm SMA surface and 18~23 cm stable treated base in distribution of 28 cm pavement thickness. SMA had high durability, high rutting resistance and skid resistance to satisfy airport pavement. Use SMA to overlay above current rigid pavement was the renovation proposal to worth adopt.

    摘要 I 英文摘要 III 表目錄 VI 圖目錄 XIII 第一章 緒論 1-1 1.1前言 1-1 1.2研究動機 1-2 1.3研究目的 1-3 1.4研究範圍 1-3 第二章 文獻回顧 2-1 2.1石膠泥瀝青混凝土(SMA)之介紹 2-1 2.1.1石膠泥瀝青混凝土的發展 2-1 2.1.2石膠泥瀝青混凝土(SMA)之特性 2-1 2.2石膠泥瀝青混凝土(SMA)組成材料之品質要求 2-4 2.2.1瀝青 2-4 2.2.2粗粒料 2-5 2.2.3細粒料 2-7 2-2-4填充料(Mineral Filler) 2-8 2-2-5纖維(Fiber) 2-9 2-2-6級配(Graded) 2-10 2.3 國外機場鋪設SMA道面應用案例與成效 2-11 2.3.1 澳洲 2-11 2.3.1.1 凱恩斯國際機場(Cairns International Airport) 2-11 2.3.1.2 雪梨國際機場(Sydney International Airport) 2-12 2.3.2 中國 2-13 2.3.2.1 北京首都國際機場(Beijing capital International Airport) 2-13 2.3.2.2 哈爾濱太平國際機場(Harbin Taiping International Airport) 2-14 2.3.3 歐洲 2-15 2.3.3.1 比利時--布魯塞爾國際機場(Brussels National Airport) 2-15 2.3.3.2 德國 2-16 2.3.3.3 義大利 2-17 2.3.3.4 瑞典 2-18 2.3.4 美國 2-18 2.4 國內公路SMA鋪面應用案例與成效 2-19 2.5 美國聯邦航空管理局(FAA)之FAARFIELD程式 2-22 2.5.1 FAARFIELD歷史背景 2-22 2.5.2 FAARFIELD程式的設計概念及功能 2-24 第三章 研究計畫與流程 3-1 3.1 研究流程 3-1 3.2 桃園機場背景及現況 3-3 3.2.1 地理位置及環境 3-3 3.2.2 地質資料 3-4 3.3 航運量及航機資料 3-5 3.3.1 現有航運量 3-5 3.3.2 主要飛航機型 3-6 3.3.3 航機架次及年成長率之預測 3-9 3.4 道面資料 3-13 3.4.1 現有道面資料 3-13 3.4.2現有道面型式及現況問題 3-15 3.4.3道面調查 3-18 3.5研究分析方法 3-19 3.5.1 FAARFIELD Overlay設計 3-19 3.5.2剛性道面上加鋪柔性鋪面之考量 3-20 3.5.3 FAARFIELD程式之操作方式 3-24 第四章 結果與分析 4-1 4.1加鋪厚度之決定 4-1 4.1.1 桃園國際機場道面結構運算參數 4-1 4.1.2 最大起飛重及架次之設定 4-1 4.1.3飛機架次年成長率 4-5 4.1.4 SMA之回彈模數(MR值) 4-5 4.1.5 程式運算結果 4-6 4.2 SMA厚度敏感性分析 4-9 4.2.1 運算模式之變更 4-9 4.2.2改變最大起飛重對SMA加鋪厚度之影響 4-14 4.2.3改變飛機離場架次對SMA加鋪厚度之影響 4-17 4.2.4改變HMA 底層模數對SMA加鋪厚度之影響 4-21 4.2.5改變SMA模數對SMA加鋪厚度之影響 4-24 4.2.6改變Undefined 層(PCC層)厚度對SMA加鋪厚度之影響 4-27 4.2.7改變級配層厚度對SMA加鋪厚度之影響 4-30 4.2.8改變級配層模數對SMA加鋪厚度之影響 4-32 4.2.9改變基層CBR值對SMA加鋪厚度之影響 4-35 4.2.10各參數敏感性之整合比對分析與討論 4-38 第五章 結論與建議 5-1 5.1 結論 5-1 5.2 建議 5-2 參考文獻 參-1

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