水泥混凝土路面脱空振动映象测试技术.pdfVIP

振 　动 　与 　冲 　击 第 28卷第 1期 JOURNAL OF V IBRA TION AND SHOCK Vol. 28 No. 1 2009　 水泥混凝土路面脱空振动映象测试技术 刘会勋 , 丁红岩 (天津大学 建筑工程学院 ,天津 　300072) 　　摘 　要 : 脱空是水泥混凝土路面常见病害 ,是造成路面板断裂的主要原因。当混凝土面板在受到瞬态激振后 ,其 振动频率主要与其脱空与否 、脱空程度等因素有关 ,因此提出了基于振动频率的混凝土路面脱空振动映象检测技术 。简 述了振动映象测试原理 。对混凝土路面板进行了模态分析和模型试验 ,获得了面板在各种脱空情况下的振动特性 。在对 路面板振动频率因子分析和路面瞬态振动信号频谱分析的基础上 ,发现路面板的振动频率对于脱空是很敏感的 ,从而建 立了基于振动频率的混凝土路面脱空判别标准 。研究表明:当路面板下严重脱空时 ,其振动基频值通常小于 50 Hz; 当路 面板 良好支承时 ,其振动基频值一般在 200 Hz 以上 ;当有低于 50 Hz与高于 200 Hz 的两个振动基频同时存在时 ,表明路 面板下存在轻微脱空 。 关键词 : 混凝土路面 ;无损检测 ; 振动映象 ; 脱空 ; 模态分析 ;频率 ; 因子分析 中图分类号 : U4 16. 2 16　　　文献标识码 : A 　　由于路基不均匀沉降、重车荷载重复作用以及地 1　水泥混凝土路面板的振动分析 表水冲刷等不利因素的影响 ,从而使水泥混凝土路面 板的局部不能够再与板下路基保持 良好的连续接触 , 11　动力弹性地基处理方法 即形成了混凝土路面板下局部脱空 。在车载的重复作 　　动力弹性地基的处理方法最为广泛应用的是温克 用下 ,脱空部位的边缘将产生应力集中现象 [ 1 ] ,最终将 尔地基模型 [ 7 ] ,认为土体是一种匀质 、各项同性 、线弹 导致路面板的断裂 [ 2 , 3 ] ,从而影响路面的行车状况 。 性材料 ,地基的反力与该点的挠度成正比,而且地基反 如何检测混凝土路面板下脱空与否及程度大小 , 力系数只和土体材料特性有关 ,在地基各处是一常值 。 工程实践中一直没有找到很好的办法 。传统多是运用 这一模型实质上认为三维弹性土体可以简单用一系列 贝克曼梁等弯沉仪器进行弯沉测定来评价路面板脱空 具有相同弹簧系数的离散 、垂直线弹簧所代替 , 因此在 状况 ,但是测量方法比较麻烦 , 费时费力 。近年来出现 路面板振动的有限元分析中 ,对于 良好支承的路面板 了一些新的检测手段 ,如雷达测损技术 、超声波路面探 在其板下设置均布弹簧单元来模拟路基支承 ,对于存 伤技术 、落锤式弯沉仪检测技术等 [ 4 , 5, 6 ] 。由于传统的 在脱空的路面板 ,为了简化脱空计算模型 ,假定脱空区 路面板脱空的测试技术和方法都很难满足当今的工程 内地基完全失去对面板的支承作用 , 即有限元计算时 需要 ,因此本文针对混凝土路面脱空的检测问题将从 脱空区内不设置弹簧支承 [ 8 ] 。 动测的角度进行研究 , 以探索用于工程实际的快速 、简 12　混凝土路面板振动模型分析 捷的检测新方法 。 　　混凝土路面板的板间接缝对路面结构的静力变形 由于脱空与无脱空混凝土路面板的振动特性存在 和动态响应均具有一定程度的约束 [ 9, 10 ] ,这种约束不 着很大的差异 , 因此提出了基于振动频率变化的混凝 同于普通固接或铰接条件 [ 11 ] , 因此在路面板振动分析 土路面脱空振动映象测试技术 。图 1为路面现场振动 时应考虑板间接缝的约束作用 。 映象测试方法的