路面結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)

1 緒論

1.1 路面材料動(dòng)態(tài)參數(shù)

1.2 路面結(jié)構(gòu)分析

1.3 路面動(dòng)態(tài)檢測

1.4 路面結(jié)構(gòu)疲勞斷裂特性

1.5 車輛與路面間的相互作用

1.6 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

2 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論

2.1 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)原理

2.1.1 達(dá)朗貝爾原理

2.1.2 虛功原理

2.1.3 拉格朗日方程

2.2 單自由度系統(tǒng)和多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)

2.2.1 單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)

2.2.2 兩自南度系統(tǒng)的振動(dòng)

2.2.3 多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)

2.3 常用工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)求解方法

2.3.1 能量法

2.3.2 瑞利法

2.4 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

3 瀝青路面材料動(dòng)態(tài)參數(shù)

3.1 瀝青混合料阻尼參數(shù)

3.1.1 瀝青混合料動(dòng)態(tài)阻尼參數(shù)試驗(yàn)

3.1.2 環(huán)氧瀝青混合料動(dòng)態(tài)阻尼參數(shù)試驗(yàn)分析

3.2 瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量參數(shù)

3.2.1 概述

3.2.2 動(dòng)態(tài)模量|E*|的力學(xué)意義

3.2.3 動(dòng)態(tài)模量指標(biāo)|E*|/sinφ

3.3 瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)研究

3.3.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備與方案

3.3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.3.3 瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量主曲線的建立

3.4 瀝青混合料動(dòng)態(tài)彎拉勁度模量試驗(yàn)研究

3.4.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備與方案

3.4.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.5 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

4 動(dòng)載作用下瀝青混凝土路面力學(xué)響應(yīng)

4.1 彈性體應(yīng)力波

4.1.1 彈性體的運(yùn)動(dòng)微分方程

4.1.2 彈性體中的無旋波和等容波

4.1.3 彈性體表面波

4.2 瀝青路面動(dòng)態(tài)響應(yīng)理論解

4.2.1 路面動(dòng)態(tài)響應(yīng)的研究方法

4.2.2 移動(dòng)線荷載下層狀半空間體動(dòng)態(tài)響應(yīng)理論解

4.2.3 移動(dòng)面荷載及脈沖面荷載下層狀半空間體動(dòng)態(tài)響應(yīng)理論解

4.3 瀝青路面動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)值模擬

4.3.1 有限元?jiǎng)恿Ψ匠?

4.3.2 計(jì)算實(shí)例

參考文獻(xiàn)

5 動(dòng)載作用下剛性路面力學(xué)響應(yīng)

5.1 地基模型與彈性板理論

5.1.1 地基模型

5.1.2 彈性板模型假設(shè)

5.1.3 彈性板振動(dòng)理論

5.2 動(dòng)載作用下水泥混凝土路面動(dòng)態(tài)響應(yīng)

5.2.1 Winkler地基上彈性板動(dòng)態(tài)響應(yīng)

5.2.2 雙參數(shù)地基——板動(dòng)態(tài)響應(yīng)

5.2.3 彈性半空間地基——Mindlin板的動(dòng)態(tài)響應(yīng)

參考文獻(xiàn)

6 路面結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)檢測的原理與方法

6.1 應(yīng)力波波速測試方法

6.1.1 方法原理和試驗(yàn)技術(shù)

6.1.2 理論假設(shè)

6.2 力阻抗法

6.2.1 復(fù)彈性模量

6.2.2 力阻抗函數(shù)

6.2.3 測試方法

6.2.4 試驗(yàn)設(shè)備

6.3 波速法和力阻抗法在路面檢測中的應(yīng)用

6.3.1 路基的動(dòng)態(tài)檢測

6.3.2 路面層狀結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)彈性模量與剛度的檢測

6.4 FWD測試技術(shù)及其應(yīng)用

6.4.1 落錘式彎沉儀構(gòu)造及其工作原理

6.4.2 檢測方法

6.4.3 FWD在路面結(jié)構(gòu)檢測中的應(yīng)用

6.5 路面結(jié)構(gòu)的其他檢測技術(shù)

6.5.1 雷達(dá)檢測技術(shù)

6.5.2 超聲波檢測技術(shù)

6.5.3 激光檢測技術(shù)

參考文獻(xiàn)

7 動(dòng)載作用下路面結(jié)構(gòu)疲勞斷裂行為

7.1 基于斷裂力學(xué)的路面疲勞裂縫理論

7.1.1 路面材料的斷裂力學(xué)基礎(chǔ)

7.1.2 常用的裂縫擴(kuò)展準(zhǔn)則

7.2 瀝青路面斷裂行為模擬

7.2.1 瀝青路面斷裂行為的有限元實(shí)現(xiàn)

7.2.2 帶裂縫路面的三維實(shí)體模型

7.2.3 動(dòng)荷載作用下裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子分析

7.2.4 帶裂縫路面的動(dòng)荷載響應(yīng)

7.3 瀝青路面結(jié)構(gòu)裂縫監(jiān)測

7.3.1 瀝青路面結(jié)構(gòu)裂縫無損檢測

7.3.2 基于BOTDA的瀝青路面裂縫監(jiān)測

參考文獻(xiàn)

8 大跨徑鋼橋橋面鋪裝動(dòng)力響應(yīng)

8.1 大跨徑鋼橋橋面鋪裝體系受力特性研究概述

8.2 移動(dòng)恒載作用下鋪裝層動(dòng)力響應(yīng)

8.2.1 橋面車輛荷載模型

8.2.2 鋪裝層動(dòng)力響應(yīng)

8.3 考慮橋面不平度的鋪裝層動(dòng)力響應(yīng)

8.3.1 橋面鋪裝層不平度模擬

8.3.2 考慮不平度的鋪裝層動(dòng)力響應(yīng)

8.4 帶裂縫鋪裝層的動(dòng)荷載響應(yīng)

8.4.1 動(dòng)力學(xué)及應(yīng)力強(qiáng)度因子基本理論

8.4.2 計(jì)算模型及假設(shè)

8.4.3 計(jì)算結(jié)果及分析

參考文獻(xiàn)

歐美等國在19世紀(jì)初期開始路面設(shè)計(jì)研究，從1901年美國麻省道路委員會(huì)提出了第一個(gè)路面設(shè)計(jì)公式以來，路面理論經(jīng)歷了古典理論設(shè)計(jì)方法、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、理論-經(jīng)驗(yàn)結(jié)合設(shè)計(jì)方法等階段。20世紀(jì)60年代起國外研究者開始關(guān)注路面材料和結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀況，部分學(xué)者也將研究成果總結(jié)寫入了教材或?qū)Ｖ?，如Dynamics of Pavement Structures（G. Marticek ）主要介紹了剛性路面的動(dòng)力學(xué)分析原理。（AASHTO）近年來開展了I.TPP長期路面觀測計(jì)劃、加速加載試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)模量的研究等動(dòng)態(tài)試G-驗(yàn)與數(shù)據(jù)采集工作，并提出了力學(xué)一經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)指南MEPDG（2002），于2006年對(duì)軟件作了升級(jí)。該設(shè)計(jì)方法采用了動(dòng)模量作為輸入?yún)?shù)，以更加有效的評(píng)價(jià)瀝青混合料的黏塑性。但是目前設(shè)計(jì)軟件的力學(xué)計(jì)算部分仍然采用靜力學(xué)彈性層狀體系內(nèi)核。2100433B

《路面結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)》可以作為交通運(yùn)輸工程和道路與鐵道工程研究生課程用書，也可作為相關(guān)專業(yè)課程的參考用書。同時(shí)《路面結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)》可作公路、城市道路、鐵道、機(jī)場等部門從事科研和設(shè)計(jì)的工作人員參考用書。

《路面結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)》涉及多個(gè)學(xué)科，專業(yè)面廣，限于作者水平，難免有錯(cuò)誤和不當(dāng)之處，敬請(qǐng)讀者和廣大師生批評(píng)指正，以便及時(shí)修改和完善。

"第一章緒論

第一節(jié)我國公路路面工程發(fā)展概況

第二節(jié)對(duì)路面的基本要求

第三節(jié)路面結(jié)構(gòu)組成與分級(jí)

第二章路面工作狀況

第一節(jié)行車荷載

第二節(jié)公路自然區(qū)劃及路基土的工程性質(zhì)

第三節(jié)土基的干濕類型

第四節(jié)自然因素對(duì)路面的影響

第三章路面結(jié)構(gòu)層

第一節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土結(jié)構(gòu)層

第二節(jié)碎石、礫石類結(jié)構(gòu)層

第三節(jié)瀝青類結(jié)構(gòu)層

第四節(jié)新型瀝青路面結(jié)構(gòu)層

第五節(jié)水泥混凝土面層板

第六節(jié)路面排水

第四章瀝青路面設(shè)計(jì)

第一節(jié)瀝青路面設(shè)計(jì)的方法

第二節(jié)標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸次換算

第三節(jié)瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)

第四節(jié)土基與路面材料強(qiáng)度指標(biāo)

第五節(jié)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第六節(jié)新建瀝青路面結(jié)構(gòu)層厚度計(jì)算

第七節(jié)改建路面設(shè)計(jì)

第五章水泥混凝土路面設(shè)計(jì)

第一節(jié)設(shè)計(jì)依據(jù)

第二節(jié)水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

第三節(jié)普通水泥混凝土路面的接縫與特殊部位配筋

第四節(jié)普通水泥混凝土路面板厚計(jì)算

第五節(jié)其他水泥混凝土路面

《路面結(jié)構(gòu)》教學(xué)基本要求

參考文獻(xiàn)2100433B

剛性路面多以水泥混凝土為面層材料，其結(jié)構(gòu)剛度大、抗彎能力強(qiáng)，但是結(jié)構(gòu)內(nèi)部病害不易被發(fā)現(xiàn)，這樣就為剛性路面的安全運(yùn)行埋下了隱患。根據(jù)動(dòng)測技術(shù)及振動(dòng)理論，對(duì)觀測的地面微動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，可以得到相應(yīng)結(jié)構(gòu)的基頻，它反應(yīng)了結(jié)構(gòu)對(duì)外荷載的響應(yīng)能力。隨著檢測技術(shù)的發(fā)展，研究路面結(jié)構(gòu)的基頻有助于各類　路面的振動(dòng)診斷以及結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)。ANSYS有限元分析軟件能夠較好地模擬路面結(jié)構(gòu)，其模態(tài)分析功能可快速準(zhǔn)確地計(jì)算出路面結(jié)構(gòu)的基頻。

基于模態(tài)分析理論試算不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的剛性路面基頻，系統(tǒng)分析后得出以下結(jié)論：不同結(jié)構(gòu)層組合方式下，面層厚度、面層模量、基層厚度及基層模量對(duì)基頻的影響較小；土基厚度和土基模量是基頻的主要影響因素，基頻隨土基厚度的提升而減小，其關(guān)系滿足二次函數(shù)，且土基厚度對(duì)基頻的削弱作用較為明顯，而基頻隨土基模量的增加而線性增大；常見剛性路面結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的基頻變化范圍為6.94~18.21Hz。由于結(jié)構(gòu)的基頻和其整體剛度存在正相關(guān)性，因此上述結(jié)論可以作為對(duì)天津港范圍內(nèi)剛性路面動(dòng)態(tài)檢測的理論基礎(chǔ)；同時(shí)，通過基頻判斷結(jié)構(gòu)整體剛度的方法，也可以推廣到其他港口配套結(jié)構(gòu)物的檢測。 2100433B