公路桥梁荷载试验技术规程及研究成果

【沥青路面施工过程质量监控成套技术】该项目由长安大学等3单位杨人凤等11人承担完成。项目针对目前公路施工状况及具体道路的技术要求，以解决实际沥青路面施工中出现的具体问题为目标，从沥青拌和站的控制理论、建模方法、过程动态质量监控及质量信息管理系统，到沥青路面施工现场，进行了全面地探索，解决了多年来沥青路面施工中长期存在的施工管理粗放、质量指标事后检测、检测数据造假等质量隐患问题，建立了完善的动态质量实时监控系统。具体包括：①原材料的生产与管理。②改进完善现行沥青搅拌站的计量控制系统，提高动态控制精度。③混合料生产全过程的动态质量监控。④沥青混合料的运输过程监控。⑤沥青混合料摊铺过程的动态质量监控。⑥沥青混合料碾压过程动态质量监控。项目使沥青混合料集料波动控制在1.5%以内、沥青波动控制在0.1%以内；沥青路面压实度均达到98%～99%；平整度0.65以下（85%的概率）。项目获沥青混合料生产过程动态质量远程监控系统、改性沥青生产过程动态质量远程监控系统、摊铺机摊铺作业质量监控器、压路机碾压作业质量监控器、水泥混凝土生产过程动态质量远程监控系统、稳定土及水泥稳定碎石生产过程动态质量远程监控系统等国家专利6件。该项目获2014年度陕西省科学技术奖一等奖。

（成果处）

【中小跨径梁桥荷载试验关键技术研究】 该项目由西安公路研究院等2单位石雄伟等9人承担完成。项目主要创新点：①建立了以构件为加载控制对象的桥梁荷载试验加载方案制定技术。针对国内已有的规范（程），对荷载试验加载方案制定过程中的加载控制对象不明确、安全加载控制和依据旧规范设计的桥梁荷载试验方案制定原则未涉及的现状，建立了以构件为加载控制对象的桥梁荷载试验加载方案制定技术，并明确了相应的加载效率控制范围。提出荷载试验安全加载技术，确定了试验荷载车辆轴重控制上限。明晰了依据89规范设计的荷载试验方案制定原则。②首创考虑桥梁附属结构影响的桥梁承载能力评价技术。针对现有的桥梁荷载试验评价指标不能准确表征桥梁承载能力状况的技术难题，首创考虑桥梁附属结构工作条件的预应力混凝土桥梁承载能力评价方法，并提出相应的校验系数分级范围，提出当应变校验系数与挠度校验系数不协调时，应选择挠度校验系数判定桥梁结构承载能力状况。③构建了考虑车辆作用全历程的冲击系数计算理论及计算公式。针对规范中冲击系数计算方法的不合理性（冲击系数只与结构频率有关，与行驶速度及桥面平整度无关），构建了基于车桥耦合振动分析方法和加权残值方法考虑车辆作用全历程的冲击系数计算理论，并建立了与桥面平整度相关的中小跨径梁桥冲击系数计算公式。④研发出应变和挠度测试分析用仪器、软件及辅助装置。研发出双悬臂混凝土结构应变测量计等应变和挠度测试用仪器及辅助装置，并进行荷载试验、挠度计算和预应力钢束应力（变）计算等相关计算软件的开发，解决了桥梁荷载试验测试中存在的技术难题，提高了测试精度。⑤编制了陕西省地方标准《公路桥梁（梁式桥）荷载试验技术规程》，部分研究成果被中国行业标准《公路桥梁荷载试验规程》采纳，参编《公路桥梁荷载试验规程》。项目获授权发明专利1件，实用新型专利3件，计算机软件著作权3件；发表学术论文10篇，其中EI收录5篇；参编著作2部。该项目获2014年度陕西省科学技术奖二等奖。

（成果处）

【复合式路面应力吸收层研究】该项目由长安大学等4单位陈华鑫等9人承担完成。项目根据水泥混凝土基层上加铺沥青面层复合式路面的结构特点，以及路面结构在使用过程中出现的典型病害特征，开展以下研究：①不同类型应力吸收层技术特点与适用性分析。选择代表性气候区域、代表性路段，调查现有水泥混凝土基层与沥青面层复合式路面使用状况，分析改性沥青混合料应力吸收层、层布法应力吸收层、复合式应力吸收夹层、土工合成材料及同步碎石过渡层等不同类型应力吸收层的技术特点，分析各种应力吸收层在CC+AC复合式路面中的适用性。②高性能应力吸收层结合料研究。以应力吸收层结合料指标评价为主线，优选多种聚合物改性沥青，结合常规试验、SHRP试验以及针对改性沥青老化性能的微观凝胶色谱试验等，对应力吸收层沥青结合料的感温性能、高温性能、低温性能以及耐老化性能等进行研究，研制出性能优越、价格低廉的SAMPAVE应力吸收层改性沥青。③应力吸收层技术性能与材料组成设计研究。研究SAMPAVE应力吸收层的路用性能的结合料评价方法和关键控制指标，并以分形理论预估沥青用量为基础，提出了基于SGC方法的改性沥青混合料应力吸收层材料组成设计方法。④设置应力吸收层的复合式路面力学响应与结构设计。分析复合式路面沥青层反射裂缝产生和扩展机理，研究轴载、路面结构参数等对沥青面层荷载应力的影响规律，提出设置改性沥青混合料应力吸收层复合式路面沥青层结构设计方法。⑤设置应力吸收层的复合式路面结构效果评价。通过已有试验方法对复合式路面的层间防裂、粘结、疲劳性能均进行有效评价，并应用自行研发的测试仪对复合式路面层间抗剪切性能及路面渗水效果进行评价。⑥应力吸收层施工技术与质量控制研究。结合青兰高速公路、夏汾高速公路、永定河桥试验路铺筑，验证项目研究成果，完善沥青混合料配合比设计流程，得出不同类型应力吸收层技术施工工艺参数和质量控制与检测方法。项目获授权发明专利4件，实用新型6件；发表论文20余篇；编写专著3部；编写总报告1份，分报告8份，设计与施工指南2份。该项目获2014年度陕西省科学技术奖二等奖。

（成果处）

【多车道高速公路主要几何指标与安全评价技术】该项目由中交第一公路勘察设计研究院有限公司刘建蓓等9人承担完成。项目在研究对比德、法、美、加拿大等国外多车道高速公路建设标准和指标体系的基础上，运用驾驶行为安全设计理论，通过对中国沪宁、佛开、沈大、福银高速陕西段等典型多车道高速公路的交通量、运行速度、车型组成和比例及交通事故资料详细调研，系统化研究了多车道高速公路的交通流特性、通行能力和分车道的运行速度变化，分析了六车道及以上高速公路运行安全特性，着重研究八车道高速公路运行环境对几何设计的特别要求，开展多车道高速公路横断面、路侧和互通的形式、几何构造和相关重要参数的研究与分析；提出了多车道高速公路安全评价的方法、流程和组织形式。从交通安全角度总结确定中国多车道高速公路的几何设计指标体系，为新建或改扩建多车道高速公路设计中主要几何技术指标的取值提供可靠的理论依据，填补了公路工程技术标准规范中“多车道高速公路部分”基础理论研究的空白。同时，依据多车道高速公路安全评价技术，结合改扩建项目的工程实际，确定改扩建项目的安全性评价基本工作流程、评价技术和评价工作组织方式，开发集成基于运行速度的多车道高速公路安全性综合评价技术和软件系统，为多车道高速公路安全分析评价提供了实用技术与工具。该项目获2014年度陕西省科学技术奖二等奖。(www.xing528.com)

（成果处）

【高速公路长大上坡沥青路面动力响应与设计指标研究】 该项目由长安大学等单位完成。项目以青（岛）兰（州）高速公路陕西段为依托工程，采用理论研究与试验研究相结合的技术路线，对高速公路长大上坡沥青路面动力响应与设计与检验指标进行了深入全面的研究，取得的主要成果：①研发了可检测沥青路面动力响应的一维、二维和三维传感器，首次进行了高速公路上坡路段路面动力响应现场试验，得到了不同车型、轴载和车速下上坡路段路面动力响应。②开发出两种剪切强度试验的剪切仪。依托工程进行层间粘结强度检测和施工质量检测，大幅度节约道路大中修费用。首次获得了不同车辆载荷作用下路面层间剪切强度，并根据可靠性原理给出不同可靠度下层间许用剪切强度指标的建议值。③建立长大上坡路段车辆速度预测模型、水平力计算模型及移动荷载作用下长大上坡沥青路面的动力响应模型，分析了长大上坡沥青路面早期破坏的力学原因。④首次建立包含坡度、速度、温度和载荷等因素的长大上坡沥青路面车辙模型；提出将面层内部最大横向剪应力和车辙深度作为长大上坡沥青路面设计的控制指标，并给出相应的路面设计方法。同时建议以路面抗剪强度作为检验指标，以保证路面施工质量达到设计要求。项目成果为实际交通荷载下长大上坡路段沥青路面动力学研究奠定了基础，完善了现有沥青路面设计方法存在的缺陷，同时也对长大上坡沥青路面的结构设计、施工质量的监控提出了合理的评价指标和方法，具有良好的工程应用价值。项目自主研发的路面层间粘结强度检测仪器已在郑开城市通道、安南高速、贵清一级路、迁曹公路、青兰高速陕西段和康临高速等多个项目中进行应用，共使用约500套，施工监控长度2140.4公里，仅依托工程可节省大中修费用超过1亿元。

（高诣民）

【陕西省公路养护工程定额研究与编制】该项目由陕西省交通厅交通工程定额站等单位承担完成。项目主要研究成果：①研究了公路工程养护定额编制理论与方法，提出了小样本容量数据处理方法，提出了陕西省公路养护工程定额编制资料观测基本次数要求，为数据采集的代表性提供了科学依据。②建立基于改进模糊理论的定额编制计算模型，提出模型评价指标，并在实际定额编制中予以应用。③现场调查测定陕西省代表性路段及全省十地市养护费用基础数据共78750组，在对数据进行分析研究的基础上，编制公路养护定额项目281个，定额子目3638个。④编制完成《陕西省公路养护工程预算编制办法》《陕西省公路养护工程预算定额》《陕西省公路养护工程机械台班费用定额》，为陕西省养护工程造价管理提供了行业标准，填补了陕西省公路养护工程多年来计价依据的缺项和空白。⑤重点研究编制了沥青路面微表处、同步碎石封层、泡沫沥青路面冷再生、水泥冷再生基层、沥青路面开槽灌缝、乳化沥青制作、公路桥梁加固等多项“四新”技术定额，填补了陕西省乃至全国公路养护定额的空白。⑥研究开发了《陕西省公路养护工程预算编制系统》配套软件，使养护工程预算编制操作快速、方便、准确，实现陕西省公路养护工程预算编制程序化、标准化和信息化。研究成果已广泛应用于全省高速公路、干线公路的养护工程预算编制中，获得经济效益1.15多亿元。

（高诣民）