道路工程Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 任红丽 （邢台市邢衡高速公路管理处，河北邢台０５４０００） 摘要：针对目前水泥混凝土路面板底脱空弯沉判别方法繁多的情况，在系统分析基于静弯沉的单一弯沉值法和相邻板角 弯沉差法与基于动弯沉的截距法、弯沉盆变异法、夹角法、弯沉比法和模量反算法等现有路面板底脱空弯沉判别方法基本原 理的基础上．分别指出了各种方法存在的不足和缺点，为路面板底脱空弯沉判别方法的进一步研究指明了方向。 关键词：水泥混凝土路面；板底脱空；弯沉检测；判剐方法 中图分类号：Ｕ４１８．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—４７８６（２０１３）０４—００２０—０３ Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｖｏｉｄ Ｂｅｎｅａｔｈ Ｃｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｐａｖｅｍｅｎｔ Ｓｌａｂ ＲＥＮ Ｈｏｎｇ－ｌｉ （Ｘｉｎｇｔａｉ－Ｈｅｎｇｓｈｕｉ Ｓｅｃｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｉｎ Ｘｉｎｇｔａｉ，Ｘｉｎｇｔａｉ ０５４０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｅｗ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｍａｎｙ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｖｏｉｄ ｂｅｎｅａｔｈ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｓｌａｂ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ａｎｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｓｔａｔｉｃ ｄｅ— ｆｌｅｃｔｉｏｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｏｒｎｅｒ ｏｆ ａｄｊａｃｅｎｔ ｓｌａｂｓ，ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｂａｓｉｎ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ａｎｇｌｅ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｄｕｌｕｓ ｂａｃｋ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ， ｆａｕｌｔ ａｎｄ ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ，ｗｈｉｃｈ ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｔｏ ｆｕｒｔｈｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ；ｖｏｉｄ ｂｅｎｅａｔｈ ｓｌａｂ；ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ０ 引言 测，方便比较。所以采用单一弯沉值作为评价指标 判定板底脱空基于如下原理：以一定荷载作用下的 近年来．随着弯沉的测量及其分析技术的发展． 对弯沉的分析从单一的最大弯沉和静态荷载下的弯 沉发展到对整个弯沉盆和行车荷载下动态弯沉的分 析．并将局限于柔性路面意义上的弯沉概念发展到 刚性路面的结构评价与设计分析之中．随之衍生出 弯沉值作为判别指标建立脱空判别标准．当路面板 实测弯沉大于该标准时．认为存在板底脱空．否则 认为不存在板底脱空［１ ｌ２ｌ 在《美国路面修复手册》中规定，凡弯沉值超过 采用弯沉仪检测评价刚性路面板底脱空判别方法。 １ 基于静弯沉的板底脱空判别方法 １．１ 单一弯沉值法 ０．６３５ｍｍ的水泥混凝土路面板应确定为脱空板块 我国《公路水泥混凝土路面养护规范》（ＪＴＪ０７３．１— ２００１）采用标准荷载作用下０．２ｍｍ弯沉值作为脱空 判别标准 当车辆行驶在水泥混凝土面层板上时．路面板 受行车荷载作用会产生弯沉变形．因无脱空的路面 板和存在脱空的路面板受力状态不同，故两种状态 的路面板产生的应力及应变不同．即存在脱空的路 面板应力及应变较大．而应变采用弯沉指标容易检 ２０ Ｉ交通标准化 同济大学通过对上海地区水泥混凝土路面实测 弯沉数据统计分析认为当路面板厚为２２ｃｍ时．如 果板边弯沉小于０．１８ｒａｍ．则路面板无脱空：如果 板边弯沉在０．１８ ０．３０ｍｍ之间，路面板可能脱空： Ｈｉｑｈｗａｖ ＥｎＱｉｎｅｅｒｉｎｑ道路工程 如果板边弯沉大于０．３０ｍｍ．路面板明显脱空ｆ ３ 】随着对路面板底脱空研究的增加和深入．国内 外学者逐渐发现采用单一弯沉值作为脱空判别指标 过于理想化．是不合适的．主要是弯沉值受水泥混 凝土路面结构形式、实际状况等因素的影响存在不 该判定依据未考虑水泥混凝土路面结构形式、 接缝传荷能力等差异．缺乏足够的理论基础．而且 截距法每个测位须要变动荷载水平测定三次弯沉． 各测位对应的荷载一弯沉曲线均不相同也须一一建 立，存在着检测工作量大、判别效率低的不足。不 适用于大规模脱空检测 ２．２ 弯沉盆变异法 同［４，５１．不同使用情况下均采用同一个弯沉值作为脱 空判别标准显然不合理：另外，弯沉实测值受环境 因素、人为因素、设备因素等影响产生差异，进而 影响结果 １．２ 相邻板角弯沉差法 由动弯沉检测原理可知．动荷载每次作用都可 通过分布于距测点不同距离的传感器得到路面板在 传感器位置处的多个弯沉．因为这些弯沉的连线成 盆状，故称为弯沉盆曲线（如图２所示）。当路面板 底无脱空时．距测点不同距离的弯沉随着距测点距 由路面板底脱空演化模型及机理结合大量实测 数据可知．板底脱空较早发生于路面板角位置。采 用相邻板角弯沉差判别指标基本可以消除因检测工 离的增大而减小．弯沉盆曲线正常形状为凹曲线． 而当路面板底存在脱空时．因为板底脱空的影响会 出现远距离弯沉值大于近距离弯沉值的情况．即弯 作环境、检测人员水平、检测设备精度等因素引起 的实测误差 美国沥青混凝土加铺层设计手册采用 ４０ｋＮ轴载作用下相邻板角静弯沉差０．０５ｍｍ作为脱 空判别标准．线性换算为我国１００ｋＮ标准轴载，则 相邻板角静弯沉差为０．１２ｍｍ。 虽然采用相邻板角弯沉差脱空判别指标消除了 板中弯沉值判别指标的部分不足．但由于水泥混凝 土路面板接缝传荷能力、类型等因素对相邻板角弯 沉值有较大影响．而相邻板角弯沉差脱空判别标准 未体现其差异．并且相邻板角弯沉差脱空判别指标 沉盆曲线发生变异（如图３所示）。因此可根据弯沉 盆曲线是否发生变异来判别路面板是否存在脱空． 此即为弯沉盆变异法判别板底脱空的原理 压力 仅适用于相邻板一侧存在脱空情况．因此如果相邻 板同时存在脱空情况．则无法进行判定。 ２ 基于动弯沉的板底脱空判别方法 ２．１ 截距法 截距法是美国ＡＡＳＨＴＯ设计体系提出的一种基 于动弯沉值的板底脱空检测判别方法［６１。其原理为 分别测定２７ｋＮ、４０ｋＮ、６７ｋＮ＝级荷载水平下的路 面板角弯沉．并建立荷载一弯沉曲线，如果板角无 脱空．则荷载一弯沉曲线的延长线在坐标轴上的截 距应小于等于０．０５ｍｍ．否则可判定脱空存在（如图 ｌ所示）。 图２弯沉盆曲线示意图 Ｚ 铺 超 ＦｗＤ实测弯沉值， 图１ ＡＡＳＨＴＯ脱空判定方法 图３脱空板和未脱空板的弯沉盆曲线 ２０１３年２月第４期 ２１Ｉ 道路工程Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 别方法较易受水泥混凝土路面结构类型、寿命、 边界状况，基层强度、类型、环境和检测人员、 弯沉盆变异法能否准确可靠判别板底脱空的 关键在于能否准确合理地拟合无脱空路面板正常 弯沉盆曲线 常见的拟合曲线类型包括指数型、 仪器等因素影响．评价结果变异性非常大，且这 些方法存在着计算繁琐、使用复杂等不足。实用 性较差。亟待建立计算简单、使用方便、准确可 靠且具有较高实用性的板底脱空弯沉判别方法与 标准。 抛物线型、三次多项式型。拟合曲线的争议反映 出弯沉盆变异法的不足之处．同一弯沉盆采用不 同类型的拟合曲线所得到的判别结果往往存在差 异．无法确定最佳拟合曲线意味着无法进行判别， 因此弯沉盆变异法仅能作为路面板底脱空判别的 辅助手段 ２．３ 夹角法 参考文献 『１１韩西，陈上均，钟历，等．砼路面板检测方法 综述［Ｊ＿１．重庆交通学院学报，２００６，２５（４）：７３—７６． 夹角法是在综合考虑截距法和弯沉盆变异法的 基础上提出的一种脱空判别方法 具体原理为首先 根据实测弯沉值画出弯沉盆图．然后将图中距测点 ３０ｃｍ与１８０ｃｍ位置处的弯沉值用直线连接．并在距 测点１８０ｃｍ弯沉值位置处作一水平线．以上两直线 之间夹角０（见图４）可通过式（１）计算。 『２１林有贵，凌桂芳，周书林，等．水泥混凝土路面 板底脱空检测方法研究［Ｊ］．公路交通科技，２００５，２２ （４）：２０—２２． 『３１邱丽章，王端宜．水泥混凝土路面板底脱空的 弯沉判据研究［Ｊ］．公路，２００６，（１１）：５－９． 『４１王昌衡，李冬发，童宏贻．水泥混凝土路面板脱 空的弯沉值影响因素分析『Ｊ］．公路工程，２００８，３３ （４）：５４—５７． 『５１汤立群，胡哲，刘逸平，等．脱空刚性路面的 弯沉影响因素分析『Ｊ］．暨南大学学报：自然科学版， ２００５，２６（１）：１０７－１０９． ［６】ＡＡＳＨＴＯ．ＡＡＳＨＴＯ Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｐａｖｅｍｅｎｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｍ］．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．：Ａｍｅｒｉｃａｎ Ａｓｓｏｃｉａ— ｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔａｔｅ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｏｆｆｉｃｉａｌ，１９９３． 【７１曾胜，曾小军，许佳．基于弯沉比的水泥混凝 土路面板底脱空识别方法【Ｊ】．长沙理工大学学报： 自然科学版，２００８，５（２）：ｌ４—１９． ０ ４０ ８０ １２０ １６０ ２０ｏ 与ＦＷＤ荷载盘中心距离／ｃｍ 图４夹角法判定脱空原理 Ｑ：｛Ａ ＴＡ Ｎ［（Ｄ３０一Ｄ１８０）／６０９．６］｝× 式中：Ｄ Ｄ。８ （１） 距测点距离为３０ｃｍ处的弯沉， ｍ； 距测点距离为１８０ｃｍ处的弯沉， ｍ。 如果Ｑ大于一定角度则认为板底存在脱空．否 则认为板底不存在脱空 夹角法与截距法和弯沉盆变异法相比．优点是 板底脱空识别率较高：缺点是误判率也较高。与弯 沉盆变异法类似．夹角法的最大缺点在于脱空分界 角度的合理确定．采用不同分界角度所得到的判别 结果往往存在差异 ３ 结语 基金项目：河北省省级计划项目（Ｙ一２０１１００５） 作者简介：任红丽（１９７４一），女，河北邢台人，道路工程 师。 收稿日期：２０１２—０８—１３ 现有的旧水泥混凝土路面结构板底脱空弯沉判 ２２ ｌ交通标准化