飛機起降過程中的反復循環(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。因此研究機場跑道在飛機荷載作用下的振動特性十分必要。

　　中國科學院武漢巖土力學研究所路基工程學科方向組科研人員將機場道面簡化為Kirchhoff板、基層簡化成均質彈性介質，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跑道動力學分析模型。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構長期穩(wěn)定設計和運維提供科學依據(jù)。

　　上述研究獲得了國家自然科學基金（41672312, 41972294）和湖北省杰出青年基金（2017CFA056）的聯(lián)合資助，相關成果“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）