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基于FWD的水泥混凝土路面脱空评定方法
摘要：
本文基于FWD（FallingWeightDeflectometer）技术，探讨了水泥混凝土路面脱空评定方法。在实验室中，我们对FWD进行了详细的测试和分析，通过对FWD数据的处理和分析，建立了水泥混凝土路面脱空评定方法，为路面养护和管理提供了理论与实践参考。
关键词：FWD，水泥混凝土路面，脱空评定，路面养护，路面管理
一、引言
路面作为交通运输的基础设施，对于交通运输的安全、快速、顺畅具有重要作用。因此，路面的养护和管理也越来越受到关注。在路面养护和管理中，路面病害是一个重要的问题。如何及时、准确地判定路面的病害程度，对于制定有效的路面养护和管理方案具有至关重要的意义。
目前，国内外很多学者和实践者使用FWD技术对路面病害进行评定和诊断，FWD技术广泛应用于路面非破坏性检测中，已经成为了一种常用的路面检测手段之一。因此，本文基于FWD技术，探讨了水泥混凝土路面脱空评定方法，为路面养护和管理提供了理论与实践参考。
二、FWD测试原理
1、FWD简介
FWD是一种用于路面非破坏性测试的设备，它通过在测量点落锤激发路面产生的动态载荷，再测量载荷作用下路面的反弹振动，来推断路面的弹性模量等参数。FWD的主要部件包括落锤、传感器和数据采集系统。落锤用于产生载荷，传感器用于测量路面的反弹振动，数据采集系统用于处理和存储数据。
2、FWD测试原理
FWD测试原理基于Hertz接触理论，通过测量路面在落锤质量和落锤高度固定条件下产生的反弹挠度，来计算路面的应力-应变状态和力学性能参数，如反弹模量、动态弹性模量、动态承载力等。FWD测试时，落锤从一定高度自由落下，落锤落地后会在路面上产生一个瞬间的载荷，引起路面产生瞬间的弹性变形。落锤落地后，路面反弹起来，路面反弹的挠度和时间记录下来，根据理论模型计算出反弹力，即可计算出反弹模量。
三、水泥混凝土路面脱空评定方法
水泥混凝土路面脱空是指路面内部存在空隙或者裂缝等缺陷，这些缺陷会对路面的承载能力和耐久性产生影响。因此，对于水泥混凝土路面的脱空状况进行评定，不仅可以评价路面的使用性能，同时还可以指导路面的养护和管理工作。
1、FWD测试数据处理
通过对FWD测试数据的处理和分析，可以得到水泥混凝土路面脱空评定所需的参数。下面是数据处理步骤：
（1）载荷计算
在进行FWD测试时，落锤从一定高度自由落下，在路面上产生一个瞬间的载荷。落锤的质量和落锤高度影响着载荷大小。载荷一般可以表示为以下公式：
F=ma
其中，F表示落锤的重量，m表示落锤的质量，a表示落锤下落的加速度。
（2）反弹振动计算
路面在受到载荷激发后会产生反弹振动，反弹振动的大小可以表示为反弹位移。反弹位移可以通过采用反弹振动方程进行计算。反弹振动方程可以表示为以下公式：
D=K*W*(1-v)*t^2/(2*pi^2*h^3*E*G)
其中，D表示反弹位移，K表示仪器修正系数，在一定范围内可以视为一个常数，W表示落锤重量，v表示泊松比，t表示反弹时间，h表示路面厚度，E和G分别表示弹性模量和剪切模量。
（3）反弹模量计算
由于路面的反弹振动受到路面的刚度影响，因此，反弹模量也就是路面弹性模量的衡量指标。反弹模量表示为落锤激发的载荷下，路面在反弹振动时每个单位深度所具有的恢复能力。反弹模量可以通过以下公式进行计算：
E=(2*pi^2*h^3*D*G)/(K*W*(1-v)*t^2)
2、脱空评定准则
通过FWD测试所得到的数据，结合路面的病害类型和程度，可以制定相应的脱空评定准则。脱空评定准则可以分为以下几类：
（1）反弹模量值法
反弹模量值法是根据反弹模量的大小来判断路面脱空状况的方法。当反弹模量低于一定的数值时，可以认为路面存在脱空缺陷。反弹模量值的大小由路面的使用情况、结构形式、材料特性等多种因素决定。
（2）变形与反弹振动的相关性法
变形与反弹振动的相关性法是根据路面产生的变形与反弹振动之间的相关性来判断路面脱空状况的方法。当路面变形高峰点和反弹振动高峰点相对距离较大时，可以判定路面存在脱空缺陷。
（3）能量损失法
能量损失法是根据路面产生的能量损失值来判断路面脱空状况的方法。当路面产生的能量损失值超过一定的数值时，可以认为路面存在脱空缺陷。
四、结论
本文通过对FWD技术的介绍和分析，建立了水泥混凝土路面脱空评定方法。该方法通过对FWD测试数据的处理和分析，可以得到反弹模量等参数，结合路面的病害类型和程度，可以制定相应的脱空评定准则。本文的研究成果为水泥混凝土路面的养护和管理提供了理论与实践参考。
参考文献：
[1]FederalHighwayAdministration.FHWANHI-02-054IntroductiontoNon-DestructiveEvaluation