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混凝土路面是高等级公路路面结构的主要类型之一。混凝土路面板下存在的脱空造成路面板早期断裂,是混凝土路面一种较严重和较普遍的病害,直接关系道路本身的使用寿命。但是混凝土路面板下脱空的探测却一直是道路工程中的疑难问题。
该文在总结了现有的混凝土路面板脱空检测方法基础上,利用力学理论和ANSYS有限元分析,研究了两个主要问题:弯沉法判断路面脱空;钢杆冲击法(一种新的方法)判断路面脱空。
弯沉法可以比较有效地判断实际工程中遇到的板角和板边脱空问题。而当脱空位置不在混凝土板的板角和板边,脱空的尺寸范围又不大时,脱空引起的弯沉值差异不明显,弯沉法的效果就不理想。运用弯沉法判定混凝土路面板的脱空时,弯沉值的大小受到多种因素的影响。地基弹性模量、地基厚度,对弯沉值的影响较大,混凝土板厚度和平面尺寸也是影响弯沉值的重要因素。因此必须针对具体问题,做出有限元分析并与实际测试对照,以确定具体问题中判断板下脱空的弯沉值标准。
应力波理论的计算分析和有限元数值模拟结果表明:用钢杆冲击法来判断混凝土路面脱空是可行的,它有着特别的优点和广泛的工程应用前景。利用混凝土中反射波到达钢杆和混凝土板接触面所产生的透射拉伸波作用时间和撞击压力波作用时间的不同,钢杆冲击方法可以根据钢杆上测点应力差值随时间变化曲线来判断混凝土路面板下是否存在脱空。该方法克服了透射拉伸波对钢杆上测点影响不明显而引起的分析困难,区分出混凝土弹性模量变化引起测点应力强度变化和垫层材料差异(有无脱空)引起测点应力强度变化的不同。钢杆冲击法为混凝土路面脱空判断的研究提出了新思路。