路面结构动力学

1 绪论

1.1 路面材料动态参数

1.2 路面结构分析

1.3 路面动态检测

1.4 路面结构疲劳断裂特性

1.5 车辆与路面间的相互作用

1.6 小结

参考文献

2 结构动力学基础理论

2.1 结构动力学原理

2.1.1 达朗贝尔原理

2.1.2 虚功原理

2.1.3 拉格朗日方程

2.2 单自由度系统和多自由度系统的振动

2.2.1 单自由度系统的振动

2.2.2 两自南度系统的振动

2.2.3 多自由度系统的振动

2.3 常用工程结构振动求解方法

2.3.1 能量法

2.3.2 瑞利法

2.4 小结

参考文献

3 沥青路面材料动态参数

3.1 沥青混合料阻尼参数

3.1.1 沥青混合料动态阻尼参数试验

3.1.2 环氧沥青混合料动态阻尼参数试验分析

3.2 沥青混合料动态模量参数

3.2.1 概述

3.2.2 动态模量|E*|的力学意义

3.2.3 动态模量指标|E*|/sinφ

3.3 沥青混合料动态模量试验研究

3.3.1 试验准备与方案

3.3.2 试验结果及分析

3.3.3 沥青混合料动态模量主曲线的建立

3.4 沥青混合料动态弯拉劲度模量试验研究

3.4.1 试验准备与方案

3.4.2 试验结果与分析

3.5 小结

参考文献

4 动载作用下沥青混凝土路面力学响应

4.1 弹性体应力波

4.1.1 弹性体的运动微分方程

4.1.2 弹性体中的无旋波和等容波

4.1.3 弹性体表面波

4.2 沥青路面动态响应理论解

4.2.1 路面动态响应的研究方法

4.2.2 移动线荷载下层状半空间体动态响应理论解

4.2.3 移动面荷载及脉冲面荷载下层状半空间体动态响应理论解

4.3 沥青路面动态响应数值模拟

4.3.1 有限元动力方程

4.3.2 计算实例

参考文献

5 动载作用下刚性路面力学响应

5.1 地基模型与弹性板理论

5.1.1 地基模型

5.1.2 弹性板模型假设

5.1.3 弹性板振动理论

5.2 动载作用下水泥混凝土路面动态响应

5.2.1 Winkler地基上弹性板动态响应

5.2.2 双参数地基——板动态响应

5.2.3 弹性半空间地基——Mindlin板的动态响应

参考文献

6 路面结构动力学检测的原理与方法

6.1 应力波波速测试方法

6.1.1 方法原理和试验技术

6.1.2 理论假设

6.2 力阻抗法

6.2.1 复弹性模量

6.2.2 力阻抗函数

6.2.3 测试方法

6.2.4 试验设备

6.3 波速法和力阻抗法在路面检测中的应用

6.3.1 路基的动态检测

6.3.2 路面层状结构的动态弹性模量与刚度的检测

6.4 FWD测试技术及其应用

6.4.1 落锤式弯沉仪构造及其工作原理

6.4.2 检测方法

6.4.3 FWD在路面结构检测中的应用

6.5 路面结构的其他检测技术

6.5.1 雷达检测技术

6.5.2 超声波检测技术

6.5.3 激光检测技术

参考文献

7 动载作用下路面结构疲劳断裂行为

7.1 基于断裂力学的路面疲劳裂缝理论

7.1.1 路面材料的断裂力学基础

7.1.2 常用的裂缝扩展准则

7.2 沥青路面断裂行为模拟

7.2.1 沥青路面断裂行为的有限元实现

7.2.2 带裂缝路面的三维实体模型

7.2.3 动荷载作用下裂缝尖端的应力强度因子分析

7.2.4 带裂缝路面的动荷载响应

7.3 沥青路面结构裂缝监测

7.3.1 沥青路面结构裂缝无损检测

7.3.2 基于BOTDA的沥青路面裂缝监测

参考文献

8 大跨径钢桥桥面铺装动力响应

8.1 大跨径钢桥桥面铺装体系受力特性研究概述

8.2 移动恒载作用下铺装层动力响应

8.2.1 桥面车辆荷载模型

8.2.2 铺装层动力响应

8.3 考虑桥面不平度的铺装层动力响应

8.3.1 桥面铺装层不平度模拟

8.3.2 考虑不平度的铺装层动力响应

8.4 带裂缝铺装层的动荷载响应

8.4.1 动力学及应力强度因子基本理论

8.4.2 计算模型及假设

8.4.3 计算结果及分析

参考文献

欧美等国在19世纪初期开始路面设计研究，从1901年美国麻省道路委员会提出了第一个路面设计公式以来，路面理论经历了古典理论设计方法、经验设计方法、理论-经验结合设计方法等阶段。20世纪60年代起国外研究者开始关注路面材料和结构的实际工作状况，部分学者也将研究成果总结写入了教材或专著，如Dynamics of Pavement Structures（G. Marticek ）主要介绍了刚性路面的动力学分析原理。（AASHTO）近年来开展了I.TPP长期路面观测计划、加速加载试验、动态模量的研究等动态试G-验与数据采集工作，并提出了力学一经验法设计指南MEPDG（2002），于2006年对软件作了升级。该设计方法采用了动模量作为输入参数，以更加有效的评价沥青混合料的黏塑性。但是目前设计软件的力学计算部分仍然采用静力学弹性层状体系内核。2100433B

《路面结构动力学》可以作为交通运输工程和道路与铁道工程研究生课程用书，也可作为相关专业课程的参考用书。同时《路面结构动力学》可作公路、城市道路、铁道、机场等部门从事科研和设计的工作人员参考用书。

《路面结构动力学》涉及多个学科，专业面广，限于作者水平，难免有错误和不当之处，敬请读者和广大师生批评指正，以便及时修改和完善。

"第一章绪论

第一节我国公路路面工程发展概况

第二节对路面的基本要求

第三节路面结构组成与分级

第二章路面工作状况

第一节行车荷载

第二节公路自然区划及路基土的工程性质

第三节土基的干湿类型

第四节自然因素对路面的影响

第三章路面结构层

第一节无机结合料稳定土结构层

第二节碎石、砾石类结构层

第三节沥青类结构层

第四节新型沥青路面结构层

第五节水泥混凝土面层板

第六节路面排水

第四章沥青路面设计

第一节沥青路面设计的方法

第二节标准轴载与轴次换算

第三节沥青路面设计指标

第四节土基与路面材料强度指标

第五节沥青路面结构设计

第六节新建沥青路面结构层厚度计算

第七节改建路面设计

第五章水泥混凝土路面设计

第一节设计依据

第二节水泥混凝土路面结构组合设计

第三节普通水泥混凝土路面的接缝与特殊部位配筋

第四节普通水泥混凝土路面板厚计算

第五节其他水泥混凝土路面

《路面结构》教学基本要求

参考文献2100433B

刚性路面多以水泥混凝土为面层材料，其结构刚度大、抗弯能力强，但是结构内部病害不易被发现，这样就为刚性路面的安全运行埋下了隐患。根据动测技术及振动理论，对观测的地面微动信号进行频谱分析，可以得到相应结构的基频，它反应了结构对外荷载的响应能力。随着检测技术的发展，研究路面结构的基频有助于各类　路面的振动诊断以及结构动态特性的优化设计。ANSYS有限元分析软件能够较好地模拟路面结构，其模态分析功能可快速准确地计算出路面结构的基频。

基于模态分析理论试算不同结构参数下的刚性路面基频，系统分析后得出以下结论：不同结构层组合方式下，面层厚度、面层模量、基层厚度及基层模量对基频的影响较小；土基厚度和土基模量是基频的主要影响因素，基频随土基厚度的提升而减小，其关系满足二次函数，且土基厚度对基频的削弱作用较为明显，而基频随土基模量的增加而线性增大；常见刚性路面结构对应的基频变化范围为6.94~18.21Hz。由于结构的基频和其整体刚度存在正相关性，因此上述结论可以作为对天津港范围内刚性路面动态检测的理论基础；同时，通过基频判断结构整体刚度的方法，也可以推广到其他港口配套结构物的检测。 2100433B