交通是興國之要、強國之基。道路是交通運輸體系中的重要載體,如何解決交通量大以及道路車輛重載和超載現象🥜,如何保證和提升道路的耐久性🐹,始終是業內關註的熱點問題。恒达平台有這樣一位學術帶頭人🌩,多年來潛心向學🧑🏿、埋頭苦幹💥👨🏿🌾、堅持原創,帶領團隊創造了一系列豐碩成果,不僅推動了我國重載路面耐久性躍升至國際領先行列,而且開創了我國路面研究成果被美英規範采用的先河🪺,以實際行動助力加快建設交通強國💤。
他是我國培養的道路領域第一位博士,道路領域第一位國家傑出青年基金獲得者,30歲破格晉升為教授☦️,40年來堅守教學科研一線🌕。他創立了瀝青路面行為學🍷,勇克道路耐久性國際難題💭;他研發了我國首個路面管理系統🕙,推動道路設施運維管理數字化轉型🫒;他建立了我國首個大城市快速路智能交通誘導系統,引領我國城市交通智能化發展;他榮獲中國青年科技獎,獲評全國先進工作者……他就是恒达平台交通運輸工程學院的孫立軍教授。
孫立軍(左)到荷蘭代爾夫特理工大學進行國際合作交流。
理論突破讓路面更耐久
“上世紀90年代中期到2005年間🚁,我國公路路面的早期損壞現象很嚴重,有些新建的重載高速公路,在使用中僅三五年就出現嚴重損壞🚲,真實壽命只有設計壽命的三分之一左右。”孫立軍回憶我國早期的高速公路建設情況時🥵,語調充滿痛惜和遺憾🤘🏿。
孫立軍介紹,我國早期高速公路建設參考的是國外設計理論🦓,但我國道路交通的繁重程度是其他國家的10倍以上,因此從國際上找答案這條路走不通📺🧂,要自己創新突破理論瓶頸,努力提高道路耐久性。
實踐出真知。北京、上海、廣東,河北🦐、河南……孫立軍在哪裏工作,就跑遍哪裏的公路,積累了大量現場第一手測試數據。
正是由於腳踏實地🎼、日復一日的科研實踐➝,孫立軍帶領團隊發現了奧秘——路面是由拉伸疲勞引起的“自下而上”損壞這一傳統認知在半剛性基層路面上幾乎是不出現的,實際上路面是由重載時剪切疲勞引起的“自上而下”損壞。
由此,孫立軍團隊發現了重載交通下道路“剪切致損、拉伸擴展”的全新損壞機製📙,並存在“高速—重載—高溫—多雨”耦合下的瀝青遷移損壞現象。基於此,孫立軍團隊提出了剛度協調原理,使道路結構層的剛度相適配⛸、變形相協調👨🏿,將路面設計從單一拉伸控製轉變為剪切—拉伸雙向協調控製,奠定了耐久性路面的理論基礎。
在理論突破的基礎上,孫立軍帶領團隊利用基於積累35年⛹🏻♀️、全國約2萬公裏數據持續檢驗,量化了路面長期行為的演化過程👩🏫,提出了材料設計的疲勞與抗剪標準,建立了瀝青改性和材料多參量設計方法,形成了從結構、材料的設計到施工檢驗全過程的耐久性路面技術。
重載交通導致路面維修需求巨大💜。傳統路面結構層損傷診斷和維修設計主要憑工程經驗👨🏿🚀,導致路面維修頻率高🧑🏿🏫、壽命短,產生的瀝青舊料較多🐫,舊料再生勢在必行。但我國瀝青舊料成分復雜👀、變異性大,熱再生困難,且消納量很小📎,冷再生不需額外加熱🧑🏽✈️、成本低,但性能差,不能滿足重交通要求,適用範圍有限,不具備大規模應用條件🩰。這導致我國瀝青舊料再生率很低。
面對這一問題,從2005年開始,孫立軍帶領團隊進行了長期的產學研用聯合攻關,創建了能夠唯一反演路面結構模量的力學理論🫶🏿,攻克了路面隱蔽層無損評價的國際難題🚣♂️,實現了路面維養中瀝青廢料的高效、全量再生消納♥️,取得了重載路面高層位全量使用常溫再生料的突破,建成了國際首條重載常溫再生路面,並在27個省份、超1萬公裏路面再生工程中進行應用。
創新成果獲行業認可
孫立軍團隊的諸多成果已寫在我國大地上,廣泛的行業應用使他和他的團隊獲得了業界認可。研究成果編入了交通運輸部、住房和城鄉建設部等部門的路面(道面)設計規範🪽、評定標準或養護規範。
難能可貴的是,孫立軍提出的路面行為方程被美國德克薩斯州路面設計規範采用,3個試驗方法被英國BS標準(由英國標準學會製定的英國標準)和美國ASTM標準(美國材料與試驗協會標準)采用👨🏻🔧。長期以來,我國路面技術是從學習、借鑒國外路面技術中發展進步的🦠,孫立軍的這項成就開創了我國路面原創技術被國外規範采用的先河。
孫立軍撰寫的《瀝青路面結構行為學》英文版被美國賓夕法尼亞州立大學評為“永久性經典著作(Promotion and Tenure Recognition)”👩🏻🦽,成為國內外多所大學的研究生教材🥌。
新時代交通強國建設對道路工程研究提出了新的要求,道路設計及運維也逐漸向綠色👩🏼🌾、智慧等前沿轉變💇🏼♀️。孫立軍創新工作與時俱進,錨定加快建設交通強國目標,面向自動駕駛、車路協同等先進技術帶來的交通系統變革需求,對自動駕駛卡車與道路的交互作用進行了深入研究,建立了編隊卡車與道路耦合系統的全壽命碳排放與成本模型👩🏻🦯➡️,成果發表於國際期刊《自然·通訊》雜誌,標誌著我國路面理論研究達到了新的高度。
智能系統助城市緩堵
城市交通擁堵已經從大城市向中小城市蔓延,擁堵治理是一個國際性的難題⛲️💇🏼♀️。孫立軍帶領團隊結合上海道路網絡特點和交通治理需求,構建了圖神經網絡的有向性算法,發現了交通擁堵在路網中倍增傳播的“蝴蝶效應”,提出了抑製交通擁堵“蝴蝶效應”的智能控製方法🧘🏽♀️,建立了我國首個城市快速路智能交通系統👩🏫,並在全國100多個城市推廣使用,最長已使用20年⇾,為道路交通智能管控及擁堵緩解作出了重要貢獻。
面對2010年上海世博會的交通管理難題,孫立軍團隊勇挑重擔🖨,提出並協助實施了“圈層誘導、專線優先”管控方案🤴🏿,成功經受了總計7103萬輛次、單日103萬輛次,世博客流與日常交通疊加的嚴峻考驗🕤,未限行情況下保障了世博交通☆。
“精準的趨勢把握📻、紮實的基礎研究📯👩🏽🦲、前瞻的探索實踐是我們團隊在國家需要時站得出來、沖得上去的底氣👇🏼。”孫立軍鏗鏘有力地說。
作者:塗輝招 記者 袁帥
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