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武汉岩土所路基多场耦合理论与安全防控研究取得系列成果
2017-05-15    打印 关闭

  近年来我国交通基础设施建设突飞猛进,截至2016年底,全国高速公路通车总里程已达到13万公里。2020年前,我国还将新增4万公里高速公路、百万公里普通公路。从目前道路使用情况来看,由于长期承受交通循环荷载作用和自然环境条件侵蚀,加之大型车辆超负荷行驶,因路基性能衰变引起的不均匀沉降、路表开裂、路面板脱空、路基边坡垮塌等灾害现象日趋频繁,道路维护工作量剧增,严重影响了行车安全和舒适度。 

  中科院武汉岩土力学研究所路基工程学科方向组姚海林研究员团队联合中交第二公路勘察设计研究院有限公司、中国市政工程中南设计研究总院有限公司历经10余年产学研联合攻关,提出了公路路基长期服役性能保障技术和路基动力学设计方法,实现了路基的性能可控和耐久可靠。主要创新成果如下:1建立了路基热--固耦合动力响应模型和求解方法,解决了温度、湿度、车辆荷载等因素作用下路基力学响应机制分析技术难题和考虑路面不平整的车辆-道路大系统耦合振动问题,实现了从传统静力学到动力学方法的转变,并为工程便捷使用,提出了路基动力响应的拟静力分析技术。2研制了路基土干湿循环和冻融循环试验系统,揭示了路基长期性能演化机理,提出了路基损伤的宏细观多尺度评价方法和多因素耦合作用下路基长期变形预测方法。解决了服役路基在气候变异和交通循环荷载等多因素耦合作用下的性能衰变量化评估技术难题。3、构建了以动变形控制、动模量验算的路基结构设计框架体系,实现了从传统的经验设计方法到力学设计方法的平稳过渡,解决了考虑路基服役性能衰变和路基路面协调的路基设计技术难题。4研发了具有保温、保湿和抗变形的路基结构及防排水技术,提出了路基湿度、变形和稳定性控制标准和技术,解决了服役路基长期性能控制技术难题,实现了从传统的短期路基质量控制到保障其长期性能的转变。 

  该项目获授权专利28项(发明专利13项)、软件著作权8项、发表论文96篇(SCI/EI收录89篇),成果纳入3部国家行业标准,并在全国6省市10多项工程中推广应用,经鉴定,项目成果总体达到国际领先水平,并荣获2016年度湖北省科技进步一等奖。 

  项目系统解决了复杂气候环境和荷载条件下公路路基设计和长期性能保障的技术难题,优化了工程设计,实现了设计、施工和养护的无缝连接,节省了大量工程投资,促进了行业科技进步和学科的发展。项目成果可推广应用到高速铁路、城际铁路、市政道路以及机场工程等相关领域,对于提高我国道路工程建设水平、保护耕地资源和环境,服务于“一带一路”基础设施建设,具有重要引领和示范作用。 

 
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