摘要：針對(duì)目前水泥混凝土路面脫空現(xiàn)象的普遍存在和判別手段、判別方法的局限性，重點(diǎn)介紹了多級(jí)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(jié)合了winkler地基上的多塊板有限元體系和非線性最小二乘優(yōu)化方法，較好地反映了接縫傳荷、現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)強(qiáng)度對(duì)板角彎沉的影響。工程應(yīng)用表明，本方法可以較好地反映現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，并適合于現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)施工或大量數(shù)據(jù)的批量處理。 關(guān)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(guò)程中，由于車輛荷載的重復(fù)作用，板下基礎(chǔ)將逐漸產(chǎn)生塑性變形和唧泥，致使混凝土板的局部范圍不再與基礎(chǔ)保持連續(xù)接觸，即出現(xiàn)了板下局部脫空。大量的現(xiàn)場(chǎng)觀察和測(cè)試表明，服務(wù)中的水泥混凝土路面，基礎(chǔ)的局部脫空現(xiàn)象是客觀存在的，特別是在含較多細(xì)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(tài)下混凝土板的受力機(jī)理是極為不利的，縫邊板角處由于基礎(chǔ)支撐的喪失，在荷載作用下近似于懸臂梁結(jié)構(gòu)，將產(chǎn)生過(guò)量的彎沉和拉應(yīng)力，在重復(fù)荷載作用下，最終將導(dǎo)致混凝土板的斷裂、破碎。
當(dāng)混凝土板下產(chǎn)生唧泥、脫空后，采用壓漿或封底是一種有效的修復(fù)方法，但這應(yīng)當(dāng)是以準(zhǔn)確評(píng)定脫空狀況為基礎(chǔ)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(duì)使用中的水泥混凝土路面，以可靠的方法評(píng)定板下基礎(chǔ)脫空的位置及嚴(yán)重性，及時(shí)采取有效的措施，恢復(fù)路面正常的使用性能，是水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)管理中普遍面臨的問(wèn)題。
2 現(xiàn)有脫空評(píng)定方法 2.1脫空評(píng)定的難點(diǎn) 目前脫空評(píng)定的主要難點(diǎn)在于分析方法和測(cè)試手段上：
分析方法不完善。由于接縫水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，無(wú)論是基于經(jīng)驗(yàn)的方法還是基于力學(xué)的方法都存在局限性。例如，現(xiàn)在常用的分析方法均不能有效地區(qū)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(guò)板角彎沉的大小判斷是否存在脫空。理論計(jì)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(cè)試手段落后。現(xiàn)在通常采用人工判斷，或貝克曼梁來(lái)進(jìn)行彎沉測(cè)試，進(jìn)而判斷脫空。貝克曼梁在應(yīng)用中的問(wèn)題包括測(cè)試步驟繁瑣、速度慢、精度低，容易造成測(cè)試時(shí)其它輪和荷載輪同時(shí)作用在測(cè)試板上的情況，結(jié)果的可靠度相對(duì)較低。
2.2 人工觀察法 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察接縫情況、裂縫情況、唧泥情況、錯(cuò)臺(tái)和翹曲等來(lái)初步判定脫空。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是快速、不需要設(shè)備；缺點(diǎn)是主觀性強(qiáng)，即便是有經(jīng)驗(yàn)的養(yǎng)護(hù)工程師也不能避免錯(cuò)判、漏判。
2.3 基于貝克曼梁的方法 測(cè)試板角彎沉，如果超過(guò)某一限值，即認(rèn)為存在脫空；同時(shí)，如果接縫兩側(cè)相鄰板角的彎沉差超過(guò)某一限值，也認(rèn)為脫空存在。
這一方法的優(yōu)點(diǎn)也是快速簡(jiǎn)便，現(xiàn)場(chǎng)即可判定，是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為普遍的方法。但除了測(cè)試手段本身所具有的缺陷外，主要有三個(gè)缺點(diǎn)：1 ）限值的給定缺乏足夠的理論依據(jù)；2）忽視了或沒(méi)有較好地考慮接縫傳荷效率對(duì)板角彎沉的影響；3）沒(méi)有反映不同基層類型對(duì)板角彎沉限值的影響。 2.4 fwd脫空評(píng)定方法 fwd測(cè)試時(shí)定位快、移動(dòng)方便、多點(diǎn)測(cè)試、測(cè)試精度高、干擾荷載小，適合于長(zhǎng)距離、工期緊的情況，并且使得研究更可靠的脫空評(píng)定方法成為可能。美國(guó)、日本等國(guó)從二十世紀(jì)八十年代開始這方面的研究，先后提出了多級(jí)荷載回歸法、圖表法、反算法等。我國(guó)從二十世紀(jì)九十年代開始這方面的引進(jìn)和開發(fā)，唐伯明提出了剛度比較法[1]，即分別反算板中地基反應(yīng)模量k0和板角地基反應(yīng)模量k1，
當(dāng)混凝土板下產(chǎn)生唧泥、脫空后，采用壓漿或封底是一種有效的修復(fù)方法，但這應(yīng)當(dāng)是以準(zhǔn)確評(píng)定脫空狀況為基礎(chǔ)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(duì)使用中的水泥混凝土路面，以可靠的方法評(píng)定板下基礎(chǔ)脫空的位置及嚴(yán)重性，及時(shí)采取有效的措施，恢復(fù)路面正常的使用性能，是水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)管理中普遍面臨的問(wèn)題。
2 現(xiàn)有脫空評(píng)定方法 2.1脫空評(píng)定的難點(diǎn) 目前脫空評(píng)定的主要難點(diǎn)在于分析方法和測(cè)試手段上：
分析方法不完善。由于接縫水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，無(wú)論是基于經(jīng)驗(yàn)的方法還是基于力學(xué)的方法都存在局限性。例如，現(xiàn)在常用的分析方法均不能有效地區(qū)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(guò)板角彎沉的大小判斷是否存在脫空。理論計(jì)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(cè)試手段落后。現(xiàn)在通常采用人工判斷，或貝克曼梁來(lái)進(jìn)行彎沉測(cè)試，進(jìn)而判斷脫空。貝克曼梁在應(yīng)用中的問(wèn)題包括測(cè)試步驟繁瑣、速度慢、精度低，容易造成測(cè)試時(shí)其它輪和荷載輪同時(shí)作用在測(cè)試板上的情況，結(jié)果的可靠度相對(duì)較低。
2.2 人工觀察法 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察接縫情況、裂縫情況、唧泥情況、錯(cuò)臺(tái)和翹曲等來(lái)初步判定脫空。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是快速、不需要設(shè)備；缺點(diǎn)是主觀性強(qiáng)，即便是有經(jīng)驗(yàn)的養(yǎng)護(hù)工程師也不能避免錯(cuò)判、漏判。
2.3 基于貝克曼梁的方法 測(cè)試板角彎沉，如果超過(guò)某一限值，即認(rèn)為存在脫空；同時(shí)，如果接縫兩側(cè)相鄰板角的彎沉差超過(guò)某一限值，也認(rèn)為脫空存在。
這一方法的優(yōu)點(diǎn)也是快速簡(jiǎn)便，現(xiàn)場(chǎng)即可判定，是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為普遍的方法。但除了測(cè)試手段本身所具有的缺陷外，主要有三個(gè)缺點(diǎn)：1 ）限值的給定缺乏足夠的理論依據(jù)；2）忽視了或沒(méi)有較好地考慮接縫傳荷效率對(duì)板角彎沉的影響；3）沒(méi)有反映不同基層類型對(duì)板角彎沉限值的影響。 2.4 fwd脫空評(píng)定方法 fwd測(cè)試時(shí)定位快、移動(dòng)方便、多點(diǎn)測(cè)試、測(cè)試精度高、干擾荷載小，適合于長(zhǎng)距離、工期緊的情況，并且使得研究更可靠的脫空評(píng)定方法成為可能。美國(guó)、日本等國(guó)從二十世紀(jì)八十年代開始這方面的研究，先后提出了多級(jí)荷載回歸法、圖表法、反算法等。我國(guó)從二十世紀(jì)九十年代開始這方面的引進(jìn)和開發(fā)，唐伯明提出了剛度比較法[1]，即分別反算板中地基反應(yīng)模量k0和板角地基反應(yīng)模量k1，