山西日报:为重载道路“减负”

发布日期:2019/1/31 9:03:48 浏览:

山西省交通科学研究院一项目荣获2018年度国家科学技术进步二等奖,17年披荆斩棘——

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 历时3年,摸排近百条重载高速、干线公路的交通情况;历时5年,收集研究全国各地194个站点最近50年的气象资料,开展了11820组不同材料的耐冲刷试验和三轴重复压缩试验;研发至今,获发明专利17项,成功应用于重载机场、港口铺面工程以及高速公路、国省干线公路的建养工程中,近三年取得经济效益5.63亿元。

 17年,于历史,只是光阴一瞬,然而,对于“重载水泥混凝土铺面关键技术与工程应用”项目组来说,17年意味着坚韧的付出、不懈的攀登和持之?#38498;?#30340;科研探索。

1998年1月1日项目正式拉开大幕,到2014年12月研发成功,整整17年的时间,科研人员披荆斩棘,克服重重困难,在我国乃至世界范围内攻克了重载水泥混凝土路面技术方面的难题,造福山西,裨益世界,最终于今年1月8日荣登国家级领奖台

面对世界级难题,项目研究从1998年开始

“这个奖项是我省唯一主持完成的获奖项目,也是山西省交通运输领域20年来取得的国家科技最高奖项。”1月23日,项目完成人山西交通控股集团有限公司赵队家教高说,这一荣誉是省科技厅、交通厅大力支持的结果,?#26448;?#32858;着山西交通人迎难而上、开拓创新的勇气和精神。

如今,水泥混凝土铺面随处可见,我国超过90%的机场跑道、70%的港口堆场和60%的公路路面均采用水泥混凝土铺面。然而,随着现代交通重轴载、多轴化趋势的发展,混凝土铺面普遍面临早期断裂易发、抗滑衰减加快、舒适性能降低、维修难以实施等世界级难题,严重影响运行?#20998;?#21644;效率,缩短使用寿命,并危及飞机和车辆安全。

对于山西这样的资源大省,运煤重载公路“修了坏、坏了修”的问题同样一直困扰着混凝土路面的建设。

为此,自1998年起,山西省交通科学研究院牵头联合交通运输部公路科学研究所、同济大学等单位的专家学者,围绕这一难题潜心钻研,开展了重载和环境耦合作用下混凝土铺面结构的设计理论与方法、材料与施工工艺、快速维护技术等研究。

精准聚焦各类现实问题,千锤百炼中寻找答案

为彻查重载车辆特征及路面损坏原因,项目组先后组织近千人次、历时3年,对近百条重载高速、干线公路的交通情况进行了摸排。调研结果显?#33606;?#22312;重荷载、高频次作用下,普通混凝土路面结构、材料,以及常规设计和施工方法均?#23545;?#26080;法满足使用需求。

厘清重载特征后,项目组在混凝土路面结构和材料上整整下了5年功夫。混凝土铺面的温度场是影响其结构性能的重要因素,而我国南北方气候迥异,温度梯度差别巨大,为了给出全国都能使用的温度梯度计算式,项目组历时2年,先后收集了分布在乌鲁木齐、漠河、拉萨、广州等全国各地194个站点最近50年的气象资料,绘制了不同混凝土铺面结构近10年的温度场?#35745;祝?#32473;出了3区12项体系的全国混凝土铺面结构气候分区及分析?#38382;?/span>

针对重载作用下基底?#26009;蕁?#23618;间脱空等引发的混凝土铺面损坏问题,项目组通过现场取芯、室内成型等方式开展了11820组不同材料的耐冲刷试验和三轴重复压缩试验,仅实验室废件就堆满了两间厂房,最终建立了基层冲刷系数和土基塑性、弹性应变比的预测模型,为解决铺面脱?#26025;?#35010;提供了理论依据。

针对机场不停航施工的迫?#34892;?#27714;,团队研发了“三维扫描、精细预制、低扰破除和精准装配”一体化快速修复技术,解决了不停航施工难题。

针对维修用混凝土的快硬需求与无法长距离运输之间的矛盾,项目组发明了混凝土二次拌和用分散剂和促凝剂,通过对运?#26009;?#22330;的大流态混凝土实施二次拌和,以实?#21482;?#20957;?#26009;?#22330;自密、促凝,将?#26377;?#36817;百年的28天的传统维修周期缩短至6小时。

针对脱空铺面结构,基于小尺寸效应和纳米?#32435;?#28082;固相接触面技术,并经高速机?#21040;?#25292;的破壁效应,最终项目组将注浆浆体的流动性由22s提到12s,并且采用纳米改性自流平水泥基注浆修补材料,实现了2小时内达到开放交通的美好愿望,令?#30340;?#20391;目。

项目成果达“国际领先水?#20581;保?#26174;现社会经济双重效益

在突破层层困难,解决一个个的难题之后,项目组建立了双?#38382;?#22320;基上的双层复合?#36837;?#22411;,突破了传统理论存在奇异点等基础理论问题,将临界荷位应力与位移的计算精度提高了50%以上;?#20302;?#25972;合了荷载作用模式和等效温度应力的时空变化特征和4种标?#25216;?#31639;模态,提高铺面结构近10倍的耐冲刷能力,降低28%的翘曲应力,降低土基2/3的不均匀?#26009;蕁?#27599;一个进步的背后都是科研人员不?#27010;?#21147;的见证。

不仅如此,依托项目成果,项目组还编制了《水泥混凝土铺面技术标准》《民用机场水泥混凝土道面设计规范》《港口道路与堆场设计规范》等10部国家行业标准,构建了涵盖设计、施工、试验、验收和养护技术的国家和行业标准体系,对机场、港口堆场、重载公路建养起到了积极的指导作用。

“随着‘一带一路’倡议的实施,大型设计、施工企业将越来越多地参与到沿线国家交通基础设施建设中。”项目完成人山西省交通科学研究院刘少文教高告诉记者,主导该领域国际技术标准的制定,对于沿线国家交通基础设施的互联互通具有重要作用。

功夫不负有心人。2019年1月8日,中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会。山西交控集团旗下的交通科学研究院主持完成的“重载水泥混凝土铺面关键技术与工程应用”项目,荣获2018年度国家科学技术进步二等奖。

目前,项目成果总体达到了“国际领先水?#20581;保?#19981;仅获得17项发明专利,?#20302;?#35299;决了重载水泥混凝土铺面结构的理论、设计、施工、维护等技术难题,突破了铺面三十年不大修的技术瓶颈,并成功应用于山西京大、得大、大同西北环等高速公路,大同电煤集运通道、吕梁、?#20998;?#31561;地的重载公路,北京新机场、上海浦东机场、喀麦隆kribi深水港等铺面工程中,近三年取得经济效益5.63亿元。同时,该项成果还在中国及“一带一路”沿线国家近千个机场和港口、上万公里的重载公路和百万公里乡村道路的新建、更新与升级中发挥了重要作用。

                      (来源:山西日报  冷雪 通?#23545;? 张艳聪)

 

 

 

 

 

 

 


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