fwd在剛性路面脫空識別上的應用

摘要：針對目前水泥混凝土路面脫空現象的普遍存在和判別手段、判別方法的局限性，重點介紹了多級荷載回歸法，并提出基于落錘式彎沉儀（fwd）的脫空臨界線判別法，結合了winkler地基上的多塊板有限元體系和非線性最小二乘優化方法，較好地反映了接縫傳荷、現場基礎強度對板角彎沉的影響。工程應用表明，本方法可以較好地反映現場實際情況，并適合于現場指導施工或大量數據的批量處理。 關鍵詞：落錘式彎沉儀，脫空，臨界線法，非線性最小二乘,多塊板 1 概述 水泥混凝土路面在使用過程中，由于車輛荷載的重復作用，板下基礎將逐漸產生塑性變形和唧泥，致使混凝土板的局部范圍不再與基礎保持連續接觸，即出現了板下局部脫空。大量的現場觀察和測試表明，服務中的水泥混凝土路面，基礎的局部脫空現象是客觀存在的，特別是在含較多細顆粒材料的半剛性基層上修筑的水泥混凝土路面。脫空狀態下混凝土板的受力機理是極為不利的，縫邊板角處由于基礎支撐的喪失，在荷載作用下近似于懸臂梁結構，將產生過量的彎沉和拉應力，在重復荷載作用下，最終將導致混凝土板的斷裂、破碎。
當混凝土板下產生唧泥、脫空后，采用壓漿或封底是一種有效的修復方法，但這應當是以準確評定脫空狀況為基礎的，否則有可能造成路面使用性能下降甚至加速破壞。因此，對使用中的水泥混凝土路面，以可靠的方法評定板下基礎脫空的位置及嚴重性，及時采取有效的措施，恢復路面正常的使用性能，是水泥混凝土路面養護管理中普遍面臨的問題。
2 現有脫空評定方法 2.1脫空評定的難點 目前脫空評定的主要難點在于分析方法和測試手段上：
分析方法不完善。由于接縫水泥混凝土路面結構的復雜性，無論是基于經驗的方法還是基于力學的方法都存在局限性。例如，現在常用的分析方法均不能有效地區分接縫傳荷能力降低和板底脫空所造成的板角彎沉的增大，而僅通過板角彎沉的大小判斷是否存在脫空。理論計算表明，接縫傳荷能力不同，在同樣的荷載作用下，板角彎沉可以相差一倍。
測試手段落后。現在通常采用人工判斷，或貝克曼梁來進行彎沉測試，進而判斷脫空。貝克曼梁在應用中的問題包括測試步驟繁瑣、速度慢、精度低，容易造成測試時其它輪和荷載輪同時作用在測試板上的情況，結果的可靠度相對較低。
2.2 人工觀察法 通過現場觀察接縫情況、裂縫情況、唧泥情況、錯臺和翹曲等來初步判定脫空。這種方法的優點是快速、不需要設備；缺點是主觀性強，即便是有經驗的養護工程師也不能避免錯判、漏判。
2.3 基于貝克曼梁的方法 測試板角彎沉，如果超過某一限值，即認為存在脫空；同時，如果接縫兩側相鄰板角的彎沉差超過某一限值，也認為脫空存在。
這一方法的優點也是快速簡便，現場即可判定，是目前國內應用最為普遍的方法。但除了測試手段本身所具有的缺陷外，主要有三個缺點：1 ）限值的給定缺乏足夠的理論依據；2）忽視了或沒有較好地考慮接縫傳荷效率對板角彎沉的影響；3）沒有反映不同基層類型對板角彎沉限值的影響。 2.4 fwd脫空評定方法 fwd測試時定位快、移動方便、多點測試、測試精度高、干擾荷載小，適合于長距離、工期緊的情況，并且使得研究更可靠的脫空評定方法成為可能。美國、日本等國從二十世紀八十年代開始這方面的研究，先后提出了多級荷載回歸法、圖表法、反算法等。我國從二十世紀九十年代開始這方面的引進和開發，唐伯明提出了剛度比較法[1]，即分別反算板中地基反應模量k0和板角地基反應模量k1，