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

　　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道面簡化為Kirchhoff板、基層簡化成均質(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(gòu)建了完整的非飽和土機場跑道動力學(xué)分析模型。通過自主開發(fā)的軟件對模型進行了求解，研究了A380大型客機起降運行過程中，跑道路基土體飽和度、飛機移動速度、荷載振動頻率等對跑道振動特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)路基土體飽和度增加時，跑道系統(tǒng)的臨界速度顯著下降，最大豎向位移振動幅度增加；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跑道結(jié)構(gòu)長期穩(wěn)定設(shè)計和運維提供科學(xué)依據(jù)。

　　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 機場跑道動力學(xué)模型示意圖

圖2 土體飽和度對系統(tǒng)臨界速度和路基豎向位移幅值的影響

圖3 飛機振動頻率對系統(tǒng)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(tǒng)臨界速度和路基豎向位移幅值的影響

（文/圖 路基工程組）