飛機起降過(guò)程中的反復循環(huán)荷載是引起機場(chǎng)跑道不均勻變形的重要因素之一，由移動(dòng)飛機荷載引起的振動(dòng)會(huì )使機場(chǎng)跑道路基產(chǎn)生累積塑性變形，從而導致道面結構破壞，影響飛機運行的安全性和舒適性。因此研究機場(chǎng)跑道在飛機荷載作用下的振動(dòng)特性十分必要。

　　中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所路基工程學(xué)科方向組科研人員將機場(chǎng)道面簡(jiǎn)化為Kirchhoff板、基層簡(jiǎn)化成均質(zhì)彈性介質(zhì)，考慮路基為固-液-氣三相耦合的非飽和土體，構建了完整的非飽和土機場(chǎng)跑道動(dòng)力學(xué)分析模型。通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的軟件對模型進(jìn)行了求解，研究了A380大型客機起降運行過(guò)程中，跑道路基土體飽和度、飛機移動(dòng)速度、荷載振動(dòng)頻率等對跑道振動(dòng)特性的影響。研究發(fā)現，當路基土體飽和度增加時(shí)，跑道系統的臨界速度顯著(zhù)下降，最大豎向位移振動(dòng)幅度增加；臨界速度主要取決于路基土體的模量，增加路面模量可以降低最大豎向位移，而臨界速度變化不明顯。該研究成果能為機場(chǎng)跑道結構長(cháng)期穩定設計和運維提供科學(xué)依據。

　　上述研究獲得了國家自然科學(xué)基金（41672312, 41972294）和湖北省杰出青年基金（2017CFA056）的聯(lián)合資助，相關(guān)成果“Vibration Characteristics of Unsaturated Runways Under Moving Aircraft Loads”發(fā)表在International Journal of structural stability and dynamics上。

　　論文鏈接：https://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/S0219455421500656

圖1 機場(chǎng)跑道動(dòng)力學(xué)模型示意圖

圖2 土體飽和度對系統臨界速度和路基豎向位移幅值的影響

圖3 飛機振動(dòng)頻率對系統臨界速度和路基豎向位移幅值的影響

圖4 道面模量對系統臨界速度和路基豎向位移幅值的影響

（文/圖 路基工程組）