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公路交通车辆正在向大型、重型化发展,在路面力学分析中继续沿用静载受力模式已不能反映路面的实际受力状况,也无法解释随机动态荷载作用下路面结构产生的各种现象。因此,必须对车辆—路面耦合系统相互动力作用机理进行深入研究。本文在国内外相关研究成果的基础上,以沥青路面为研究对象,基于分数阶导数粘弹性理论,分析了车辆—路面耦合系统相互动力作用。完成的主要工作和取得成果如下:(1)利用沥青混合料基本性能试验仪(SPT)对AC-13、AC-20、AC-25三种沥青混合料进行动态模量试验研究,基于分数阶导数粘弹性理论,建立了沥青混合料的分数阶导数型粘弹性模型。结果表明,沥青混合料分数阶导数三元件模型能够精确地描述宽温、宽频率范围内的沥青混合料粘弹性动态力学行为,且确定模型的实验参数少,得到的拟合参数具有一定的物理意义,模型的导数阶次α一般在0.40～0.50之间。(2)针对分数阶导数型粘弹性结构的动力响应问题,本文基于精细时程积分法,提出了一种基于分数阶导数型本构关系的粘弹性结构动力响应的数值计算方法。按该方法计算的结果与解析法及Zhang-Shimizu算法的结果相吻合,并具有很好的收敛性,且计算步长越小计算结果的精度越好。(3)针对本文所建立的沥青混合料分数阶导数三元件模型的有限元格式化问题,通过分析分数阶导数三元件模型理论,将分数阶导数三元件模型引入到有限元模型中,推导出了基于分数阶导数三元件本构关系的粘弹性结构动力学的有限元方程。(4)根据柔性路面多层粘弹性体系假设,建立了路基路面结构的二维有限元模型,并引入车辆-路面接触处的几何耦合关系和力学耦合关系,推导出车辆-路面耦合系统的分数阶动力学方程,并转化为状态方程。(5)本文利用所提出的数值算法,编制了车辆-路面耦合系统响应分析的程序,引入B级路面随机激励,对在随机路面激励下的车辆和路基路面的动态响应进行计算,并分析了车辆载重、车速和路面不平整度等因素对路基路面的的动态粘弹性响应的影响。分析表明,随机动载荷的大小随车速、载重和路面不平整度的变化而变化。其中,路面不平整度起决定性作用。随机动载对路基路面结构的影响较大,故需要严格限制超载和超速现象,同时应重视路面质量和加强路面的养护。