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1、2018年度山东省科学技术奖申报项目公示一、项目名称：重载作用下沥青路面结构损伤精确诊断与耐久保持关键技术二、提名单位意见：提名单位：山东省交通运输厅我单位认真审阅了该项目推荐书及其附件材料，确认全部材料真实有效，完成人、完成单位排序无异议，相关栏目均符合山东省科学技术奖励委员会办公室的填写要求。按照要求，我单位和项目完成单位都已对该项目的拟推荐情况进行了公示，公示期间无异议。项目针对公路沥青路面损伤诊断与维护技术存在的一系列问题，通过开展沥青路面裂纹形成及裂纹扩展行为研究，预估路面结构两阶段疲劳寿命，并从路面损伤诊断和绿色改造和路面结构性能保持等关键技术进行系统研究。关键技术和创新点主要体现
2、在：(1)提出了采用三维雷达检测路面结构损伤状态的“共中点法（CMP法）”，开发了相应的三维雷达数据自动处理软件，实现了道路病害的自动分类、诊断，提高了检测效率和评价可靠性。(2)根据我国近20条高速公路历年的FWD检测数据、养护历史数据以及交通轴载和道路建设资料，建立了半刚性基层各结构层承载力状况的综合评价指标。提出了分层弯沉盆确定老路面结构层模量参数的方法，提高了路面结构层参数反算结果的可靠性。综合理论弯沉盆与实测弯沉盆的检验结果，用大量现场实测数据验证了不同弯沉盆参数评价半刚性基层沥青路面面层、基层、底基层和路基的有效性。(3)提出了基于累积弯沉总和法的路面结构损伤程度相似段落划分方法，
3、为路面结构维修分段设计提供了依据。提出了既有道路轴载谱快速测试和标定方法并开发了相应的检测分析系统，为路面结构加铺设计分析提供了交通参数。 （4）提出了基于排水抗裂功能沥青混合料和冷再生混合料的路面绿色改造关键技术，明确了重载作用下相应改造路面结构典型组合，提出了相应功能材料设计和施工方法，提出了保持路面结构长期性能的加铺时机和技术。三、项目简介：众所周知，路面设计之目的在于通过路面结构合理组合、路面材料的配合比设计和路面排水设计等确保路面在寿命周期内有足够的承载力和良好的使用性能，以满足交通需求。总结我国二十多年来高速公路及其他等级公路的工程实践发现，路面结构性损坏往往出现在半刚性基层，而既
4、有半刚性基层沥青路面结构性破损诊断技术不成熟以及维修方案设计不科学，导致路面结构 “开膛破肚”式的挖除重建，周期性重建造成巨大的交通、环境与资金压力。公路交通行业亟需建立符合我国国情的沥青路面结构性破损诊断评价体系与修复设计标准，全面提升公路养护维修技术水平并实现工程应用。随着公路通车里程的增长，以半刚性基层沥青路面结构性破损诊断与修复为代表的公路养护技术在交通强国战略的第二个阶段“结合交通一体化提升质量和效率”将发挥举足轻重的作用。针对上述问题，课题组在交通运输部重大科技专项等支持下，在半刚性基层沥青路面结构性破损诊断及维修等关键技术方面实现重大突破，取得了一系列重要研究成果，编制了行业标准
5、和规范，实现了研究成果的工程应用。主要创新点如下：(1)提出了采用三维雷达检测路面结构损伤状态的“共中点法（CMP法）”，开发了相应的三维雷达数据自动处理软件，实现了道路病害的自动分类、诊断，提高了检测效率和评价可靠性。(2)根据我国近20条高速公路历年的FWD检测数据、养护历史数据以及交通轴载和道路建设资料，建立了半刚性基层各结构层承载力状况的综合评价指标。提出了分层弯沉盆确定老路面结构层模量参数的方法，提高了路面结构层参数反算结果的可靠性。综合理论弯沉盆与实测弯沉盆的检验结果，用大量现场实测数据验证了不同弯沉盆参数评价半刚性基层沥青路面面层、基层、底基层和路基的有效性。(3)提出了基于累积
6、弯沉总和法的路面结构损伤程度相似段落划分方法，为路面结构维修分段设计提供了依据。提出了既有道路轴载谱快速测试和标定方法并开发了相应的检测分析系统，为路面结构加铺设计分析提供了交通参数。(4)提出了基于排水抗裂功能沥青混合料和冷再生混合料的路面绿色改造关键技术，明确了重载作用下相应改造路面结构典型组合，提出了相应功能材料设计和施工方法，提出了保持路面结构长期性能的加铺时机和技术。项目已获授权发明专利8项，实用新型专利3项，软件著作权1项；成果已在国内外行业核心期刊发表论文20余篇；参加编写行业标准、专著等 3 部；培养博士研究生2名，硕士研究生3名。四、客观评价：交通运输部科技司主持鉴定，鉴定委
7、员会专家组：王秉纲、陈国靖、刘家镇、冷曦晨、董平如、周绪利、谭华、张志耕、李瑾、李凌。评价意见如下：项目采用室内外试验、理论分析、工程验证等手段，开展了半刚性基层沥青路面结构性破损三维雷达诊断、旧路结构参数确定、新材料研发等研究工作，取得了以下创新成果：1.提出了用小波分解加特征值进行路面破损自动分类和快速识别半刚性基层结构破损的方法；2.提出了三维雷达数据计算半刚性基层结构介电常数的共中点法，建立了相应的基层状态诊断评价系统；3.建立了半刚性基层疲劳开裂产生阶段与裂缝扩展阶段的时长关系，提出了基于材料剩余寿命和结构损伤程度的沥青路面结构性维修两阶段设计方法；4.提出了基于应力相关的路基模量反
8、算修正系数模型，提高了模量反算精度；5.研发了半柔性厂拌冷再生材料及相应的应用技术。项目编制了半刚性基层新型抗裂处置新材料技术指南等三个指南，并在实体工程中得到了应用。综上所述，项目研究成果总体达到国际先进水平。五、推广应用情况：部分研究成果纳入了我国新版公路沥青路面设计规范、公路沥青路面施工技术规范等行业标准的修订，进一步完善了我国沥青路面检测、设计、施工方法体系，推动了沥青路面工程的技术进步。研究成果已在山东、安徽、云南、四川、内蒙等省超过1000公里改建高等级公路上实际应用，有效降低由路面重建造成的建设费用、交通延误等经济损失，产生了巨大经济社会效益。六、主要完成人情况主要完成人：黄晓明
9、、韦金城、徐全亮、孟书涛、余四新、马涛、马士杰、韩文扬、孙强、董昭、冉晋、胡家波主要完成人的贡献：1、黄晓明：教授、博士生导师，项目总负责，总体规划，制定技术路线，研究大纲。2、韦金城：研究员，项目主要技术负责人，制定项目研究方案和试验路实施方案，协同技术路线的实施。3、徐全亮：副研究员，项目主要技术负责人，试验路检测方案设计。4、孟书涛：研究员，制定项目研究方案和试验路实施方案，负责加速加载试验。5、余四新：高级工程师，协助技术负责人制定技术路线，现场试验路实施，组织协调。6、马涛：教授、博士生导师，室内理论计算分析，模型构建。7、马士杰：研究员，协助技术负责人制定技术路线，试验路施工变异性
10、分析。8、韩文扬：高级工程师，负责现场响应采集与分析。9、孙强：工程师，试验路材料设计、材料试验与分析。10、董昭：工程师，试验路材料设计与试验分析。11、冉晋：高级工程师，理论分析及材料性能评价。12、胡家波：高级工程师，试验路实施现场技术指导。七、主要知识产权目录：见附表1。八、主要完成单位及创新推广贡献主要完成单位：山东省交通科学研究院、东南大学、交通运输部公路科学研究院各完成单位贡献：1、山东省交通科学研究院：制定总体研究方案和技术路线，组织项目的国际交流、组织技术人员培训和与项目组成员交流和工作协同。根据交通、环境等条件选择试验路段，组织试验路实施。对主要创新点和推广应用贡献：建立了
11、半刚性基层各结构层承载力状况的综合评价指标；提出了分层弯沉盆确定老路面结构层模量参数的方法，提高了路面结构层参数反算结果的可靠性；提出了既有道路轴载谱快速测试和标定方法并开发了相应的检测分析系统，为路面结构加铺设计分析提供了交通参数。2、东南大学：拟订课题研究的实施方案，组织室内试验分析及模型构建。对主要创新点和推广应用贡献：提出了采用三维雷达检测路面结构损伤状态的“共中点法（CMP法）”，开发了相应的三维雷达数据自动处理软件，实现了道路病害的自动分类、诊断，提高了检测效率和评价可靠性；提出了基于累积弯沉总和法的路面结构损伤程度相似段落划分方法，为路面结构维修分段设计提供了依据。3、交通运输部
12、公路科学研究院：拟订课题研究的实施方案，提供软硬件设备，组织室内试验实施，根据交通、环境等条件选择试验路段；对主要创新点和推广应用贡献：综合理论弯沉盆与实测弯沉盆的检验结果，用大量现场实测数据验证了不同弯沉盆参数评价半刚性基层沥青路面面层、基层、底基层和路基的有效性。九、完成人合作关系说明：山东省交通交通科学研究院自2009年起联合东南大学、交通运输部公路科学研究院，发挥各自优势，进行协同攻关，共同开展“重载作用下沥青路面结构损伤精确诊断与耐久保持关键技术”项目研究。三方合作关系如下：山东省交通科学研究院作为项目主持单位，依托交通运输部重点实验室“高速公路养护技术交通行业重点实验室”和山东省重
13、点实验室“山东省道路结构与材料重点实验室”研究平台，全面负责本项目的研究和管理工作，项目研究计划的编制，技术决策，组织试验段的实施，组织成果鉴定等、成果推广应用等各项工作。东南大学作为协作单位，主要负责拟订课题研究的实施方案，组织室内试验分析及模型构建。交通运输部公路科学研究院作为协作单位，主要负责拟订课题研究的实施方案，提供软硬件设备，组织室内试验实施，根据交通、环境等条件选择试验路段。附表1 支撑技术创新点的主要知识产权证明目录序号知识产权名称知识产权类别发明人知识产权人知识产权号取得日期国（区）别证明材料1一种沥青路面结构层模量反演方法发明专利韦金城、余四新、韩文扬、袁世刚、王林、刘峻青
14、、王繁兴、姜世波、刘景宝、高志民、盛明乾、陈大华山东省交通科学研究院、泰安市公路局工程一处ZL201510156007.72017.09.15中国证书2半刚性基层沥青路面裂缝损伤状态确定方法发明专利韦金城、刘甲荣、余四新、 苏建明、孙正甫、韩文扬、 王林、杨伟刚、牛健、马士杰、冉晋、张新华、孙小男山东省交通科学研究院、山东高速股份有限公司ZL201210343722.82015.07.08中国证书3一种沥青路面长上坡段车辙预防装置及方法发明专利韩文扬、户桂灵、韦金城、李进、王林、马士杰、余四新、冉晋、孙强、王光勇、孙兆云、闫翔鹏长安大学、山东省交通科学研究院、安徽省交通控股集团有限公司ZL20
15、1510315392.52017.09.26中国证书4一种基于不均匀沉降的抗疲劳沥青路面发明专利李 昶、赵洁雯、黄晓明李 昶、赵洁雯、黄晓明ZL201310139183.02015.09.16中国证书5一种反应型橡胶沥青密级配混凝土及其设计方法发明专利黄晓明、李志栋黄晓明、李志栋ZL201410052407.92015.09.30中国证书6一种基于均匀沉降的长寿命沥青路面结构发明专利李 昶、赵洁雯、黄晓明李 昶、赵洁雯、黄晓明ZL201510055115.52015.12.23中国证书7结构内部排水的高等级宽幅路面及其施工方法发明专利黄晓明、王飔奇、朱晟泽黄晓明、王飔奇、朱晟泽ZL201510055115.52016.08.03中国证书8一种半刚性基层沥青路面结构性维修设计方法发明专利黄晓明、祝谭雍、高 英黄晓明、祝谭雍、高 英ZL201510150613.82016.08.17中国证书9一种基于协调路基路面变形的沥青路面结构发明专利黄晓明、李昶、程永振黄晓明、李昶、程永振ZL201410767762.42017.04.05中国证书
