中文摘要：

目前长大纵坡路段沥青路面出现了严重的车辙、滑移等早期破坏现象，既造成大量国有资产浪费，又影响交通服务水平。而随着高速公路建设重心向山岭重丘区转移，必将出现大量的长大纵坡路段。为了解释和解决长大纵坡路段早期破坏问题，延长使用寿命，有必要对实际交通荷载下长大纵坡路段沥青路面动力响应开展专题研究。本项目拟采用系统动力学方法，将车辆对路面的作用视为一个动态过程，通过建立适合于长大纵坡路段的车辆动力学模型和路面动力学模型，研究不同坡道位置的车辆动荷载和车辆速度，以及不同坡道位置沥青路面的动力响应规律。进行沥青路面动力响应灵敏度分析，提出动力响应关键评价指标和关键影响因素。通过本项目的研究，建立一套长大纵坡路段沥青路面动力响应分析方法，为改进路面结构设计方法，进行长大纵坡路段沥青路面动态设计和优化设计提供理论基础，具有重要的理论意义和工程应用价值。属车辆工程和道路工程交叉学科的基础研究项目。

结论摘要：

本项目旨在分析长大纵坡路段产生早期破坏的力学原因，建立适合长大纵坡路段特点的车辆动力学模型和路面动力学模型，提出动力响应关键评价指标和关键影响因素。自立项以来，主要进行了如下工作1）长大纵坡路段车辆动力学模型建立利用汽车动力学理论和多体系统动力学原理，结合发动机的外特性和车辆换档行为，建立包括反映悬架和轮胎的垂向和纵向刚度与阻尼的元件的车辆动力学模型；2）长大纵坡路段速度特性与荷载特性研究以东风EQ1108G载货汽车和东风EQ4163W牵引车+东风EQ9280P半挂车组成的汽车列车为例，分析了车辆速度特性和荷载特性。提出了坡度和坡长设计控制指标，给出了合理坡度与坡长之间的函数模型。建立了入坡与平衡状态下的水平荷载系数预测模型。3）重型车辆轮胎接地压力模型建立建立了轮胎-路面系统动力学模型，分析了不同轮载和胎压下，轮胎纯滚动状态时的接地压力分布规律，研究了不同因素对其影响，建立了轮胎接地三维压力函数模型。4）长大纵坡路段沥青路面动力响应模型建立将车辆荷载视为移动荷载，沥青路面视为层状体系结构，路面材料视为粘弹性材料，基于连续体系统动力学和线性理论，建立了沥青路面动力学模型。5）沥青路面动力响应与关键设计控制指标研究采用所建立的沥青路面动力学模型，以半刚性路面为研究对象，采用多目标评价方法，分析移动荷载下路面动力响应横向分布规律，与路面破坏相结合，提出长大纵坡路段的关键设计控制指标。6）沥青路面动力响应响应检测设备开发综合考虑路面施工过程、力学性能和路面结构几何尺寸，开发了检测沥青路面层间的平面传感器和多维传感器，能够同时检测路面结构内部的纵向、横向和垂向动应变。7）长大纵坡路段沥青路面动力响应试验研究采用所开发的多维动应变传感器，选择青兰高速公路工程段作为试验路，采用典型重型运输车辆作为加载装置，研究了长大纵坡路段路面动力响应规律。8）拉-压交变荷载下沥青混合料疲劳性能研究开发施加拉-压交变荷载的专用加载设备，选择两种典型沥青混合料，进行不同荷载级别和不同应力比下的疲劳试验，分析荷载级别和压应变对沥青混合料疲劳行为的影响，并建立考虑压应力影响的疲劳预估模型。本项目建立了一套长大纵坡路段沥青路面动力响应分析方法，为改进路面结构设计方法，进行长大纵坡路段沥青路面动态设计和优化设计提供理论基础，具有重要的理论意义和工程应用价值。