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上篇 理论求解 3

第1章 沥青路面动力响应理论综述 3

1.1 车辆与路面交互作用 3

1.2 沥青路面动力响应理论求解 6

1.3 沥青路面饱和多孔介质动力响应理论求解 8

主要参考文献 9

第2章 沥青路面层状弹性体系动力响应求解 14

2.1 基本理论 14

2.1.1 力学模型和基本假定 14

2.1.2 基本方程 15

2.1.3 荷载表达形式 17

2.2 单层弹性体系动力响应求解 20

2.2.1 一般解推导 20

2.2.2 沥青路面弹性半空间一般解 23

2.3 多层弹性体系动力响应求解 25

2.3.1 传递矩阵推导 25

2.3.2 沥青路面多层弹性体系求解 28

2.3.3 表面状态向量求解 29

2.4 本章小结 31

主要参考文献 31

第3章 沥青路面层状黏弹性体系动力响应求解 32

3.1 沥青路面用黏弹性模型 32

3.1.1 通用黏弹性模型 32

3.1.2 改进黏弹性模型 34

3.2 单层黏弹性体系传递矩阵推导 36

3.2.1 状态方程推导 36

3.2.2 传递矩阵推导 38

3.3 沥青路面多层黏弹性体系求解 40

3.4 本章小结 42

主要参考文献 42

第4章 沥青路面饱和层状体系动力响应求解 43

4.1 基本方程 44

4.2 沥青路面单层饱和弹性体系求解 47

4.2.1 一般解推导 47

4.2.2 沥青路面饱和弹性半空间一般解 53

4.3 沥青路面多层饱和弹性体系求解 55

4.3.1 传递矩阵推导 55

4.3.2 沥青路面多层饱和弹性体系求解 59

4.3.3 表面状态向量的求解 61

4.4 沥青路面多层饱和黏弹性体系求解 63

4.4.1 传递矩阵推导 63

4.4.2 沥青路面多层饱和黏弹性体系求解 68

4.5 本章小结 69

主要参考文献 69

第5章 沥青路面层状体系动力响应的数值求解 70

5.1 层状体系动力学数值求解流程 70

5.2 数值积分的实现 71

5.2.1 Hankel逆变换的数值求解 71

5.2.2 Laplace逆变换的数值求解 72

5.2.3 数值求解中注意事项 74

5.3 数值求解算例 75

5.3.1 沥青路面饱和半空间 75

5.3.2 沥青路面三层黏弹性体系 77

5.4 本章小结 80

主要参考文献 80

中篇 数值模拟 83

第6章 沥青路面动力响应数值模拟现状综述 83

6.1 沥青路面动力响应数值模拟现状 84

6.1.1 非均布移动荷载 85

6.1.2 基于数值模拟的路面动力响应分析 87

6.2 路面数值模拟分析基础 88

6.2.1 无反射边界条件 88

6.2.2 层间接触条件 90

6.2.3 阻尼条件 93

6.2.4 荷载条件 94

主要参考文献 98

第7章 道路材料本构模型 100

7.1 道路材料本构关系 101

7.1.1 概述 101

7.1.2 弹性本构模型 102

7.1.3 黏弹塑性本构模型 106

7.2 基于动态模量试验的黏弹参数获取 113

7.2.1 动态模量试验概述 113

7.2.2 动态模量与松弛模量的转换 114

7.2.3 时温参数 114

7.2.4 典型试验结果 116

7.3 基于蠕变试验的黏弹参数获取 118

7.3.1 试件规格 118

7.3.2 条件设定 119

7.3.3 材料参数的拟合与分析 120

7.4 本章小结 124

主要参考文献 124

第8章 轮胎－路面交互作用数值模拟 127

8.1 数值模拟理论基础 127

8.1.1 结构组成 127

8.1.2 材料本构模型 128

8.1.3 几何非线性 129

8.1.4 接触非线性 130

8.2 轮胎有限元模型的建立 131

8.2.1 轮胎结构二维模型 131

8.2.2 材料参数 132

8.2.3 加强层模拟 133

8.2.4 单元类型 134

8.2.5 网格划分 135

8.2.6 轮胎结构三维模型 136

8.3 静态工况下轮胎－刚性路面接触分析 137

8.3.1 充气状态下的有限元分析 137

8.3.2 竖向加载状态下的有限元分析 138

8.3.3 静态工况下胎－路接触影响因素分析 143

8.4 稳态滚动工况下轮胎－刚性路面接触分析 148

8.4.1 自由滚动状态下轮胎－路面接触分析 148

8.4.2 制动、牵引时轮胎－路面接触分析 153

8.5 本章小结 155

主要参考文献 156

第9章 移动荷载作用下沥青路面动力响应数值模拟 157

9.1 有限元模型的建立 157

9.1.1 有限元模型 157

9.1.2 路面结构及参数 158

9.2 基本规律分析 160

9.2.1 横向应力与应变 160

9.2.2 竖向应力与应变 163

9.2.3 纵向应力与应变 165

9.2.4 剪应力与剪应变 169

9.3 沥青路面动力响应影响因素分析 171

9.3.1 路面温度 171

9.3.2 结构因素 173

9.3.3 加载时间 181

9.3.4 纵向水平力 183

9.3.5 横向水平力 184

9.4 本章小结 187

主要参考文献 187

第10章 饱和沥青路面动力响应数值模拟 188

10.1 ADINA饱和多孔介质理论简述 188

10.2 饱和沥青路面动力响应有限元模拟 190

10.2.1 轴对称有限元模型的建立 190

10.2.2 动态荷载的选取 190

10.2.3 路面结构参数 191

10.2.4 有限元计算模型 191

10.2.5 有限元计算的验证 192

10.3 时程变化分析 194

10.3.1 竖向变形的时程分析 194

10.3.2 孔隙水压力的时程分析 195

10.3.3 竖向应力的时程分析 197

10.4 空间分布分析 198

10.4.1 三维有限元模型的建立 198

10.4.2 空间分布对比分析 198

10.5 主要影响因素分析 204

10.5.1 局部离析 204

10.5.2 表面边界不排水条件 205

10.5.3 路面渗透性各向异性 207

10.5.4 行驶速度及峰值 210

10.5.5 路面渗透性 211

10.6 沥青路面早期水损坏机理探讨 213

10.7 本章小结 217

主要参考文献 217

下篇 现场实测 221

第11章 沥青路面动力响应实测综述 221

11.1 足尺寸试验路 221

11.1.1 MnRoad试验路 221

11.1.2 NCAT环道 222

11.1.3 Virginia智能道路 224

11.1.4 SISSI试验路 224

11.1.5 马奎特立交监测项目 225

11.1.6 山东滨州永久性路面 226

11.2 加速加载试验装置 226

11.2.1 线型可移动式装置 226

11.2.2 固定环形试验道 228

11.3 沥青路面用传感器及应用现状 229

11.3.1 电阻式传感器 229

11.3.2 振弦式传感器 235

11.3.3 热电式传感器 236

11.3.4 电容式传感器 241

11.3.5 压电式传感器 242

11.3.6 光纤式传感器 245

主要参考文献 252

第12章 沥青路面材料与传感器协同变形研究 257

12.1 传感元件与路面基体材料相互作用机理 257

12.1.1 有限元模型的建立 257

12.1.2 传感元件对沥青混合料应力应变场的影响分析 259

12.1.3 传感元件对沥青混合料蠕变行为的影响 274

12.2 室内传感器标定试验方法设计 281

12.2.1 四点弯曲试验 282

12.2.2 单轴压缩试验 284

12.2.3 结构车辙试验 286

12.2.4 室内传感器标定方法讨论 287

12.3 本章小结 288

主要参考文献 288

第13章 沥青路面结构动力响应实测 289

13.1 传感器选择与布设方案 289

13.1.1 传感器的选择 289

13.1.2 布设方案的制定 292

13.2 传感器现场埋设及调试 294

13.2.1 动力响应及环境测试传感器布设 294

13.2.2 动态称重系统的安装 298

13.2.3 传感器成活率及初值测试 300

13.3 数据采集及传输 300

13.3.1 适时现场采集 300

13.3.2 实时在线采集 302

13.4 路面动力响应现场适时实测案例 304

13.4.1 北京六环高速车辙病害诊断及维修决策（2005～2007年） 304

13.4.2 交通部公路试验场抗车辙试验段加速加载评估（2006～2008年） 308

13.4.3 北京大红门桥桥面铺装抗车辙性能评价（2007～2009年） 311

13.4.4 大广高速按功能设计沥青路面结构信息测试（2010～2012年） 313

13.5 路面动力响应远程实时在线监测案例 316

13.5.1 通丹高速长寿命沥青路面结构信息长期监测（2010～2013年） 316

13.5.2 重庆机场道面信息监测及性能评估（2012～2014年） 319

13.6 本章小结 321

主要参考文献 321

第14章 沥青路面动力响应实测结果分析 322

14.1 实测数据的处理 322

14.1.1 常见问题 322

14.1.2 数据处理方法 324

14.2 典型实测数据结果分析 330

14.2.1 车辆荷载信息 330

14.2.2 温度信息 335

14.2.3 动力响应信息 340

14.3 沥青路面动力响应预测模型 362

14.3.1 轴载响应模型 362

14.3.2 路表弯沉响应模型 365

14.3.3 特征温度预估模型 368

14.4 本章小结 377

主要参考文献 377

第15章 基于实测信息的沥青路面性能预估 379

15.1 车辙预估 380

15.1.1 永久变形计算 380

15.1.2 车辙预估模型 385

15.1.3 ALF加速加载试验的验证与修正 388

15.2 疲劳寿命预估 394

15.2.1 寿命预估参数 394

15.2.2 寿命预估 398

15.3 本章小结 401

主要参考文献 402

附录1沥青路面单层饱和弹性体系传递矩阵元素 403

附录2沥青路面单层饱和黏弹性体系传递矩阵元素 406

后记 409