水泥混凝土路面脱空区域接触补偿求解方法探讨

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1、学兔兔www.xuetutu.com◎水泥混凝土路面脱空区域接触补偿求解方法探讨刘强，张蓓，钟燕辉(1_江苏中路工程技术研究院有限公司，江苏南京，210019；2．郑州大学水利与环境学院，河南郑州，450002)摘要：针对水泥混凝土路面板脱空产生机理，充分考虑实际工况下面板与基层的接触状态，建立了脱空分析模型。并基于该模型首次提出了“接触补偿”的概念，并指出其为水泥混凝土路面三点回归脱空识别方法中荷载～弯沉曲线出现截距值的根本原因。采用考虑接触的非线性有限元方法对脱空区域面板与基层接触面进行分析计算，结果表明：接触补偿大小

2、与斜率差之间具有非常好的相关性，并且脱空区域顶面曲线形状对接触补偿大小的影响不大。研究结果为水泥混凝土路面脱空的定量识别提供理论基础，对水泥混凝土路面的养护技术发展具有重大工程实用价值。关键词：水泥混凝土路面；脱空；三点回归；接触补偿；有限元0引言在水泥混凝土路面的使用过程中，路面板底脱空是一种常见的病害，它是造成水泥混凝土路面板断裂和错台的直接原因。如何判定水泥混凝土面板下方基呈层的脱空状况乃至脱空范围和程度，对于水泥混凝土避路面的养护维修具有重要意义。静三点回归法最早由NCHRP提出，其经过大量的工程试验和分析经验，总

3、结认为其可以作为水泥混凝荷载P／KN土路面脱空评定的关键依据，也称为截距法、分级加载法等。三点回归法主要通过FWD对水泥面板实施一图1三点回归法荷载～弯沉回归曲线定大小的三级荷载，然后采用式(1)对不同荷载下的弯1脱空模型研究沉值采用一次函数进行拟合回归处理，最后通过回归现有研究水泥混凝土路面脱空的文献大都假定如曲线的纵坐标截距值判定板下的脱空情况。研究认图2所示的脱空模型。结合水泥混凝土路面结构在车为，若截距超过50m，则认为板底存在脱空；否则，辆荷载作用下的受力状况，由于接缝位置附近区域的认为不脱空，如图1所示_1]。

4、采用三点回归法判定脱竖向变形和应力集中现象，导致基层顶面极易产生塑空，由于具有操作简便，在工程中被广泛采用。但是考性变形；而在雨水作用下，接缝区域面板底部与下承层虑到该方法主要基于大量的试验和经验，而且只能定之间的细料极易松散，并被雨水带走，进而逐渐导致该性地判定脱空与否，并不能对脱空作出定量的识别，在区域的面板底部与基层顶部产生接触损失。在这种情近年来的水泥路面养护维修中应用的局限性也越来越况下路面结构的受力状态接近与悬臂板。在沿着远离显著。因此，基于既有快速简单的检测手段，来开展对接缝的方向上，板面顶部弯沉逐渐变小，基

5、层顶面竖向于脱空定量评价的技术具有积极的意义。本文针对三压力也逐渐变小。在车辆荷载长期作用下，基层顶面点回归法中截距值产生的原因，利用接触非线性有限区域细料颗粒将逐渐剥落。因此不难得出，在远离接元方法对脱空区域的面板与基层的接触状态进行了分缝位置的方向上，脱空深度将逐渐变小。而在图2所析，为三点回归法的脱空定量识别技术提供理论基础。示的脱空模型中，A和B点的脱空深度是相同的，所训一k×P+厂(1)以图2所示的脱空模型是不符合实际情况的l_1]。收稿日期：2O15—05—08实际上，当水泥混凝土路面在车辆荷载作用下面板No．

6、32015上踢么缘13学兔兔www.xuetutu.com◎产生了变形，导致在工况下部分接触损失的区域又重新l《XX)⋯一一一一一一⋯发生了接触，此部分区域的接触状态发生了变化。因l▲脱夺板}／，▲8【x1此，考虑接触的脱空模型更能体现实际脱空状况。为／6oo此，本文基于以上理念，提出考虑接触的脱空模型，如图／／／4oo3所示。图中A点为脱空区域边界，当面板不受荷载作／，／用时，B点处基层顶面与面板未发生接触，而当有荷载P2O0作用时A点和B点之间的区域发生了接触r】]。()．．／0204《’6080lO0衙载／kNyco

7、ncretesla1)lhasPAB图4不考虑解除的荷载～弯沉三点回归曲线voidregi(In在对脱空水泥混凝土路面进行力学计算时，通常把脱空区域的面板简化成悬臂板模型。由考虑接触的脱空COilcreteslah界面模型可知：当脱空板受到荷载作用时，脱空区域(即悬AB—Pvoidregion臂长度)会变小。所以，为了得到并验证脱空面板三点回归曲线中的截距值，在以上脱空板的算例基础上，通过改图2既有的脱空模型变不同荷载等级下的脱空面积大小来计算弯沉值，见表2，计算结果如图5所示。从图中可以看出，回归曲线的截距值为91．01

8、7m，也就是说当脱空区域大小随着荷载变化时，三点回归曲线中才会产生截距值。表2荷载等级与脱空面积荷载等级40kN60kN80kN脱空面积0．6m×0．6mO．5m×0．5m0．4m×0．4m图3考虑接触的脱空模型2“接触补偿”的提出2．1截距值产生原因分析昌i分析截距值产生的原因是研究三点回归法的脱空静