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

我国现行的《公路沥青路面设计规范》（JTG D50--2006）仍然以静力学为基础，虽然计入了材料疲劳特性以及现场情况和室内试验条件的差异，但是力学控制指标仍然由静态计算得到，与路面的真实受力状况具有较大的偏差。随着我国高等级道路的不断建设，路面出现了大量的早期病害，引起工程界和学术界的重视，并有学者开始采用结构动力学原理分析路面结构的响应，以更加准确地得到路面的受力状态。为了使我国的沥青路面设计参数更能反映路面结构的实际工作状况并与国际接轨，许多科研单位系统地开展材料动态性能的研究和动态参数试验研究，以便在沥青路面的设计中，逐渐用动态参数取代静态参数。
路面结构动力学是从动力学的角度探讨路面结构动态响应，是多学科多专业交叉的研究领域。以静力学为依据的设计方法不能全面反映路面受力特性，越来越多的学者采用动力学方法对路面结构进行研究和设计，路面材料和结构的动态性能研究受到道路工程师和学者关注。本书主要介绍路面结构动力学的相关基本理论知识和应用状况，主要包括路面材料动态参数、路面结构分析、路面动态检测、路面结构疲劳断裂特性、车辆与路面间的相互作用等方面。本书编写时结合了作者及研究团队的近期科研成果及研究进展，旨在帮助读者学习路面结构动力学的相关基本概念，掌握相关检测分析技术理论，为新建道路路面结构设计、已有道路运营状态评估提供分析方法和手段。
本书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。同时本书可作公路、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。