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  公路學科發展研究報告(2011)
發布日期:2012/8/28  來源:  作者:  閱讀人數:1278
 

    為促進我國公路交通行業學科發展,提高科技創新水平,充分發揮科技社團作為國家創新體系重要組織部分的作用,中國公路學會組織科技工作者開展了學科發展研究工作,內容涉及道路工程、隧道工程、橋梁工程、公路養護管理、公路環境與可持續發展和客車技術等六個方面,并就上述學科的發展現狀和建議作概括性敘述。

  學科發展現狀

  道路工程“十一五”以來,道路工程學科深入實施“科教興交”戰略,堅持科技工作面向交通運輸發展主戰場,圍繞交通基礎設施建設與維護、安全保障和環境保護等領域關鍵技術問題,加大科技投入,強化科技管理,推進產學研相結合,開展重大科技研發和創新能力建設,取得了顯著成效,道路技術應用水平和研究水平也達到了空前的廣度和深度。

  公路建設技術方面,針對西部地區復雜地質地形和惡劣氣候條件等眾多世界級難題,從勘察設計、建設施工、養護管理和生態環保等方面系統開展基礎研究和技術開發,形成了以凍土、膨脹土和沙漠等6類筑路成套技術為代表的特殊地質地區公路建設關鍵技術,保障了西部地區大規模公路基礎設施建設。行業重點實驗室布局基本完成,覆蓋了公路交通運輸科技發展的主要領域,在開展高水平研發活動、培養優秀科技人才、進行高層次學術交流等方面發揮了重要作用。依托重大科研項目、重點科研基地和專項培訓計劃,培養、鍛煉和匯聚了一批交通科技人才,人才梯隊逐步形成,隊伍結構顯著改善,交通運輸科技可持續發展能力不斷增強。

  路基工程建造技術交通部西部交通科技項目啟動后,以變形協調為核心的路基設計理論和方法得到了快速發展。先后在公路路基工程技術領域立題100多項,開展了大量卓有成效的研究,特別是在特殊路基建造技術方面,取得了一系列具有國際領先水平的科研成果。

  耐久性路面工程建造技術系統開展了路面設計指標與標準、半剛性基層瀝青路面抗裂技術、路面材料的疲勞損傷與軸載換算方法、路面規;┕すに嚰霸O備開發等方面的研究。

  在瀝青路面設計方面,形成了較為完整的基于性能的重交通瀝青路面設計方法。提出了瀝青路面現場疲勞方程的建立方法,建立并修正了反映交通、環境、路面結構和瀝青混合料抗剪性能等關鍵參數的車轍預估模型;提出了標準化的單軸貫入抗剪強度測試方法及瀝青混合料抗剪強度控制標準的確定方法。公路養護管理與維修技術國內針對應用FWD評定板底脫空狀況方面進行了較充分的研究,得到了一系列具有實用價值的成果。在“白+黑”技術方面已形成了比較成熟的技術。在舊路面的維修加固、加鋪層結構設置、防裂措施等方面也已形成系列技術,并在眾多公路與城市道路中得到了應用。

  功能性路面材料的開發與廢舊材料的再生利用結合不同地區和不同交通特點引發的復雜道路工作特征,開展了道路工程功能性材料的研發與應用。此外,開展了復合改性瀝青、橡膠瀝青、溫拌和冷拌瀝青混合料、高性能混凝土、混凝土外加劑、新型道路工程材料以及廢舊瀝青和水泥混凝土的再生和回收技術等的研究。

  路基路面施工及質量控制技術在施工控制技術方面,開展了公路施工組織管理、進度控制、質量控制方法和工程經濟等方面的研究;通過建立和完善道路施工質量控制與管理理論模型,強化路基施工穩定監測與變形控制、路面施工質量動態控制,形成了與我國管理體制相適應的道路工程施工質量、計算機網絡控制的新體系。

  可持續道路交通近年來,可持續道路交通在我國得到逐步重視與研究。注重基礎設施設計和建設養護中的可持續發展、節約和循環利用寶貴的資源、保護生態和環境已成為世界潮流。橡膠瀝青、綠色道路、生態與景觀恢復等技術取得了一定的成果。

  隧道工程進入21世紀的10年來,我國公路建設逐漸穿越崇山峻嶺,向離岸深水延伸,公路隧道平均每年新建350k m,28座水下公路隧道已建成通車,在交通基礎設施的建設中起到越來越重要的作用。截至2 010年底,全國公路隧道為7 3 8 4處、512.26萬米,其中,特長隧道265處、113.80萬米,長隧道1218處、202.08萬米。秦嶺終南山隧道、上海崇明隧橋、廈門翔安海底隧道等重大工程相繼建成。

  基礎理論方面從20世紀70年代末開始,隨著“新奧法”原理的引入和推廣,公路隧道技術人員逐漸注意到隧道圍巖為“三位一體”

 。óa生荷載、承載結構和建筑材料)的特性,并通過控制爆破、錨噴支護和現場監測等手段的成功應用,提高了我國的公路隧道建設水平。

  研究手段方面早期,工程類比法和經典力學解析法是公路隧道的主要研究方法。隨著各項技術的發展,借助計算機對隧道工程進行全過程數值模擬的研究方法逐漸得到了廣泛應用。作為近代科學主要研究手段的實驗法,無疑也是極其重要的研究方法,可以彌補數值仿真分析方法的不足?傮w上,工程類比法、經典解析法、數值模擬法和實驗法構成了隧道工程的研究方法體系,特別是后兩者已成為解決重大技術難題的主要有效手段。

  勘測設計技術方面公路隧道勘測設計水平的提高,首先是地質勘察手段的進步,在初測地質勘查和施工階段地質超前預報工作中普遍采取了地震波反射法、聲波反射法、紅外線探水法和地質雷達等。各種地質勘察方法的綜合,使得地質情報的可靠度有了較大的改進;其次在設計理念方面,環保意識有所加強,施工前預設計、施工階段信息化反饋動態設計的原則得到了推廣;再者,計算機輔助設計(C A D)手段的普及,使繪圖工作的狀況大為改觀。

  在以上進步的基礎上,公路隧道設計質量有了很大提高。

  建設規模方面隧道建設規模主要表現為眾多超特長隧道和超大跨扁平隧道的建設。據不完全統計,目前國內的特長公路山嶺隧道(含在建)已達到179座,其中,2007年10月建成通車的雙洞四車道、全長18.02公里的陜西秦嶺終南山公路隧道,為超特長公路隧道建設技術的典型代表。大跨扁平隧道的雙洞六車道隧道國內已建成近百座,其建設技術已基本成熟;雙洞八車道公路隧道也相繼建成了多座。

  結構型式方面早期公路隧道普遍采用雙洞分離式的結構型式。但因種種條件限制,很多情況下雙洞隧道左右線間距往往不能滿足建設需求,因此出現了連拱式和小凈距式的隧道結構型式。此外,伴隨著橋隧相連和實現地下互通等特殊條件或功能的技術要求的出現,分岔式隧道結構型式、橋隧混合結構型式、地下立交結構型式的工程實踐也日益增多。

  施工技術方面我國公路隧道施工技術及裝備走過了四個階段:20世紀50年代以極限強度理論及鋼釬、鐵錘和人力斗車等手工工具時代;60年代至70年代則為以手持風鉆、風動裝巖機和電瓶車、斗式礦車為主的小型機具施工階段;80年代則開始進入以進口液壓鑿巖臺車、履帶或輪式裝載機、軌行式扒裝機、重載運輸礦車、采用研究成果復合式襯砌作為受力結構、用全斷面襯砌鋼模和混凝土輸送泵為代表的大型機械化作業時代;90年代后,則開始使用掘進機和盾構機,采用切割法現代化施工方法,而沉管法也在水下公路隧道的建設中逐漸應用,與此相關的國家級、省部級和企業級工法大量析出。

  總體上看,我國目前絕大多數公路隧道施工仍采用80年代的大型鉆爆機械化施工方法,少數公路隧道根據地質條件、工期要求和建設環境等因素,選用了切割法和沉管法施工方法。

  設備與裝備方面我國在開發、生產用于公路隧道的設備、機具、材料和用品方面也進步顯著。如測量、監測、超前地質預報、鉆孔、支護、襯砌、運輸、通風、堵排水、供電、通訊等機具設備在國內都能批量生產且基本滿足需要;爆破器材已普遍使用安全度較高的乳化炸藥和非電導爆管毫秒延時系統;用于防、堵、排水的機具及涂料、漿料、卷材、管材等品類和質量已有明顯進步;纖維混凝土作為噴射支護新技術、新工藝正越來越多地被推廣使用。

  但是大型施工設備與裝備仍大多依賴于進口。

  在巖石掘進機方面,還沒有掌握全斷面巖石掘進機的核心技術、總體設計技術和系統集成技術,更未形成全斷面巖石掘進機產業。

  在盾構機方面,目前,國內許多企業相繼開展了盾構設備的研制和相關技術的開發。但是,與國外相比,國內土壓平衡盾構機技術與國外相比還存在著一定差距,而泥水平衡盾構機和復合型盾構機技術差距更加明顯。

  橋梁工程縱觀中國橋梁發展的歷史,中國經歷了古代橋梁的輝煌、近代橋梁的落后和現代橋梁重新崛起并由橋梁大國開始邁向橋梁強國的發展歷程。

  截至2010年底,我國公路橋梁總量65.8萬座、總長3萬公里。其中,主跨400、600、800、1000米以上的橋梁各共有93、37、20、11座。建成的梁橋、拱橋、斜拉橋和懸索橋的跨越能力分別達到330米(重慶石板坡大橋)、552米(重慶朝天門大橋)、1088米(江蘇蘇通大橋)和1650米(浙江西堠門大橋)。這四類橋梁的世界跨徑前十位工程中,我國內陸建造的橋梁分別占有5座、6座、7座和5座。

  橋梁工程繼傳統的鋼結構、混凝土結構之后,又發展了組合結構、混合結構、協作結構等;材料上也出現了以高強混凝土、高強鋼材、鋼管混凝土、碳纖維等為代表的新型材料;設計技術則凸現了計算機技術及相關軟件的大規模普遍應用,使橋梁建造和管養全過程都實現了可視化,并在橋梁結構可靠性設計、結構全壽命設計、多災害抗災技術、風險評估理論和技術等方面取得實質性突破;建造技術則發展了深水基礎、整體預制安裝、短線、長線大批量預制、拱橋無支架施工、索橋空中紡線和預制束股、火箭、直升機、熱汽艇牽引導索、大型吊裝船舶預遠程運輸和外海架橋技術等等;橋梁管養和運營方面則在振動理論、傳感技術、測試技術、系統辨識理論、信號分析處理、數據通訊、計算機、隨機過程和可靠性等多門學科、復雜系統方面開始研究并取得突破。

  規劃和布局21世紀的前十年,我國在“三條戰線”上展開了大規模的建設,包括西部復雜地形、地質條件下跨越深溝峽谷的橋梁,東中部跨越大江大河的橋梁以及東部沿海海洋環境下跨越海灣、海峽的橋梁工程(渤海灣、長江口、杭州灣、珠江口、瓊州海峽等通道)。與此同時,“中國橋梁”作為一個品牌正在實施“走出去”

  戰略,積極參與國際橋梁工程建設。

  設計技術大跨徑橋梁的建設在20世紀末進入了一個高潮時期。斜拉橋經過僅半個世紀的發展,已由跨徑20 0米左右躍進到l000米以上。懸索橋自1931年建成主跨長度達到1000米的George Washington橋以來,世界上已建成了幾十座超千米的懸索橋。其中蘇通大橋是我國自主設計和建造的世界首座突破千米跨徑的斜拉橋,舟山西堠門大橋為最大跨徑的鋼箱梁懸索橋。

  中小跨徑橋梁的技術趨勢,主要體現在集成設計方面。目前中小橋梁已經發展成具備快速設計能力的常規工程,正向具備集成技術的短線預制、長線預制、集中預制和分散現澆等方面發展。施工技術最新的設計施工技術已經開始嘗試運用智能化、三位全息影像技術等實現設計、施工一體化,設計和制造系統在工廠完成部件的加工,然后用全球定位系統(GP S)和遙控技術在離工地千里之外的總部管理和控制橋梁的施工。

  建設管理、養護、監測技術(1)橋梁建設工程管理。公路橋梁工程項目目前普遍采用“設計—招標—建造”下的“業主—施工—監理”的建設模式,并朝著設計施工總承包的模式發展。江陰大橋建設開始,建立了“省部協調指導、專家技術咨詢”的工程建設頂層管理模式。從蘇通大橋開始,特大型橋梁工程的建設成套技術研究中還增加了建設管理軟科學研究課題和國家科技支撐課題,成為具有中國特色的橋梁建設現代管理模式。

  (2)橋梁養護管理。目前正在開展或即將開展以下方面的研究:在役橋梁檢測評價新技術、耐久性檢測與評估方法以及舊橋安全可靠性鑒定、評估與剩余壽命預測評價等;未來還將加強對大跨徑、復雜結構橋梁和在役橋梁隱蔽工程的檢測與評價技術研究以及維修加固技術的研究。

  (3)橋梁健康監測。我國自上個世紀九十年代起對一些大型重要橋梁建立了不同規模的結構監測系統,健康監測的研究方法主要分為動力無模型損傷識別方法(時域方法、頻域方法以及時頻分析方法)和動力有模型損傷識別方法(基于模態參數的指紋識別方法和直接進行系統識別的方法)。

  新裝備、新設備、新工法裝備、設備和工法是橋梁建設的基礎,隨著長大橋梁建設的不斷發展和各項科學技術的進步,尤其是計算機、智能化工藝的發展,橋梁建設的新裝備、新設備和新工法不斷涌現。諸如900噸大型提梁機、運輸車、架橋設備等一批適應中小跨徑橋梁建設的智能化新設備和短線、長線預制工法;適應水上橋梁施工的大型水上橋梁運輸船、吊裝船和海上橋梁安裝工法;適應山區高橋施工的頂推設備和施工工法;適應深水基礎施工的一批設備和工法;適應橋梁抗風、抗震、抗撞等系列設備如粘滯阻尼器、減隔振支座、開啟式、折疊式風障等等。橋梁健康檢測領域近年也引進了大批新設備,其中智能設備如傳感器、診斷監測儀、便攜式計算機等以及大型智能機器人施工設備的創造發明,將使橋梁的施工、管理、監測、養護和維修等一系列現場工作實現自動化和遠程管理。

  專用產品目前頒布實施的公路橋梁產品相關標準達23項,主要集中在支座、伸縮縫、錨、夾具、連接器、拉索系列等領域,正在向更多的鋼結構產品方面發展。

  標準規范的新發展公路工程標準規范的體系漸趨完善。我國公路工程標準規范的體系已漸趨完善,目前涵蓋綜合、基礎、勘測、設計、檢測、施工、監理和養護8個門類,總數量達1 0 0 多本,其中涉及橋梁設計、施工、管養、加固、評定的標準和規范有20多本。

  公路橋梁規范設計理論的新發展。

  近十年來,繼容許應力法、極限狀態法規范體系之后,基于性能的系列設計規范將成為未來的方向。

  理論研究的新發展精細化計算分析理論。精細化計算分析理論對于解決復雜受力、復雜結構的計算分析問題意義重大、影響深遠,可用于混凝土箱形斷面、組合結構、混合結構的精細化分析等等。

  抗震理論。近十年來,基于性能的抗震設計理論受到了世界各國學術界和工程界的廣泛關注,是結構抗震設計的未來發展方向,是21世紀橋梁抗震設計的大潮流。

  抗風理論。橋梁抗風設計數值化和精細化是現代橋梁防災減災技術的熱點問題之一,主要通過理論分析、C F D數值模擬手段,對橋梁風振機理及流體-同體耦合作用進行更深的研究,進一步提高和完善CFD技術,建立“數值風洞”和“橋梁抗風虛擬現實”技術,實現“全物理、全系統、三維、高分辨率、高逼真”

  的橋梁結構氣動彈性數值模擬。

  車橋耦合振動。20世紀60年代后,隨著有限元理論的出現和計算機的逐步廣泛應用,車橋耦合振動理論迅速發展,現代車橋震動研究計算模型更加精細逼真,計算理論從平面向空間發展;車橋之間的動力相互作用和耦合關系得到較為深入的研究,分析的橋型也從過去梁橋擴展到拱橋、斜拉橋、懸索橋等復雜橋型。

  船撞理論。目前我國橋梁的防船撞研究集中在設計概念、防護策略、船撞力計算及防護設施設計等方面。近期提出的新理論包括風險評估理論、動力分析理論、沖擊和柔性碰撞理論等,并將引入基于性能的船撞設計方法等。

  耐久性分析理論。近年來,耐久性的研究在材料方面主要集中在大氣環境中混凝土的碳化和鋼筋的銹蝕問題研究;

  在構件方面主要集中在銹蝕鋼筋混凝土構件的受力性能研究;在結構方面主要集中在調查、評估等方法研究。目前,該領域的研究熱點包括耐久性計算機數值模擬分析系統、耐久性基礎研究、基于全壽命的混凝土橋梁設計方法等方面。材料的新發展材料性能的提高是橋梁工程不斷進步的重要原動力,F代橋梁工程仍以鋼材和混凝土為主要建筑材料。過去的60年間,鋼材從S343發展到S1100,混凝土從C30發展到C150,有了長足的進步,各種輕質高強復合材料和智能材料已在橋梁工程中得到應用。未來,碳纖維、智能鋼材、混凝土等新材料仍將不斷進入橋梁工程的應用領域。

  公路養護與管理“十一五”是我國公路交通快速發展時期,特別是公路養護管理,呈現出蓬勃發展的良好局面,通過養護與管理,加大養護的科技含量,提高公路的通行能力和服務質量,為社會經濟發展提供道路交通保障。養護的支撐作用進一步凸顯,養護工作進入了整合資源、調整結構、科技引領的新階段。

  通行能力顯著提升全國干線公路網中,二級及以上公路比重達到72.01%,其中國道89.4%、省道67.7%,較“十五”分別提高15.4和10個百分點;水泥瀝青路面鋪裝率達到95.5%,較“十五”末增加4.5個百分點。

  新改建農村公路18 6.8萬公里,9 9.97%的鄉鎮和9 9.21%的建制村通了公路,通水泥瀝青路比重分別達到96.4%和81.7%。

  養護水平顯著提高“十一五”期間,全國投入454 0億元用于干線公路養護,為“十五”期間的3.2倍,占同期養路費總收入(2009年后為替代返還資金收入)的91.9 %,完成普通干線公路大中修工程18.98萬公里,是“十五”期間的1.1倍。到2010年底,全國高速公路優良路率達9 9.2 3%,國道優良路率達78.75%,省道優良路率達75.24%,路況水平明顯提高。

  公共服務邁上新臺階按照建設服務型政府的要求,切實貫徹“更好地為公眾服務”的理念,及時為全社會提供方便快捷的出行信息服務。交通運輸部印發了《公路交通出行信息服務工作規定》,建立了公路交通阻斷信息報送制度,推廣了“路況信息管理系統”、“公路氣象預報預警系統”和“中國公路信息服務網”。各級交通運輸部門認真落實中央在“窗口”單位開展創先爭優活動的部署;建成了覆蓋全國所有收費公路的“綠色通道”網絡;部分省份推行節假日公眾出行免收車輛通行費政策。

  應急保障能力取得新突破交通運輸部修訂了《公路交通突發事件應急預案》,建立了自上而下、分級明確的預案體系,完善了部省應急會商機制和應急信息報送制度,啟動了路網管理與應急處置平臺建設,加強了日常路網運行監測,密切了與公安、氣象、地震等部門的溝通協作,建立了以武警交通部隊為拳頭力量、各級養護路政以及施工企業為主要力量的應急搶險保通隊伍。

  體制機制改革取得顯著進展各地以改革為動力,全力突破公路養護管理體制性障礙,探索建立與公路的基礎性、網絡性、功能層次性特點相適應的管理體制和運行機制,努力實現資源整合、協調發展,有效提升了公路行業可持續發展能力。

  認真貫徹國務院《農村公路管理養護體制改革方案》要求,部下發了《關于進一步做好農村公路管理養護體制改革的通知》,確立“省里指導,以縣為主”的管理體制,明確了養護資金籌措渠道,農村公路管理養護機制初步建立。

  法制建設取得明顯成果《公路安全保護條例》已經出臺,《收費公路權益轉讓辦法》、《公路橋梁養護管理工作制度》、《公路超限檢測站管理辦法》等規章頒布實施。各地高度重視立法工作,各省、自治區、直轄市均出臺了地方性公路管理法規,制定了242項規章制度,公路養護管理法規體系不斷完善。

  科技進步取得顯著進展把實現公路養護管理信息化作為主攻方向,大部分省份建成了全省公路電子地圖、公路橋梁基礎數據庫,開發應用了覆蓋公路工作主要領域的業務管理系統。公路養護管理系統、橋梁管理系統、聯網電子不停車收費系統得到推廣應用。在緩解收費站擁堵、節能減排、降低運營成本等方面,E T C顯現了良好的規模效益。

  依據養護技術研究成果,在推廣應用實踐的基礎上,不斷修訂完善標準規范體系。完成了《公路養護技術規范》、《公路技術狀況評定標準》、《公路橋梁技術狀況評定標準》、《公路橋梁加固設計規范》、《公路交通標志和標線設置規范》等行業標準規范的制(修)訂工作。各地先后頒布實施了3 4 0余項地方性標準(指南),初步建立了涵蓋養護設計、施工、檢測、評定等全過程的養護標準體系。

  公路環境與可持續發展公路環境保護在能源資源節約、生態環境保護和環境污染防治、環境監管能力等方面取得了顯著成效。但是,隨著經濟社會的不斷發展,環境保護的要求不斷提高,公路環保工作面臨著新的、更大的挑戰。

  公路建設環保理念通過公路勘察設計示范工程、科技環保示范工程的實施,創新了公路建設理念,形成了公路建設“尊重自然、保護自然”、“公路與自然和諧”等新理念,實現了公路設計“由產品向作品”的轉變,增強了公路建設者的環保意識。建成了川九路、神宜路、渝湛高速、思小高速、環長白山旅游公路等環保景觀示范路,有力地帶動了公路建設水平的提升。

  生態環境保護在路域植物保護方面,由原來的“重恢復”向“重保護”轉變。如施工階段,采取“路基清表分步施工法”,植物“就地保護”、“遷移保護”等手段,有效地保護了植物資源。

  在路域植被恢復方面,開始重視植被的生態補償、生物多樣性保護、低養護和景觀效果。提出了綠化植物篩選鄉土化、邊坡樹林化及促進自然恢復等新技術。

  在野生動物保護方面,起步較晚,但近幾年逐漸重視。在環長白山旅游公路、思小高速公路等地建設了一些動物通道,取得了初步成效。

  在水體保護方面,強調保護原有水系結構及其連通性。橋梁跨敏感水體時,對于橋面徑流采取收集和處理措施。

  環境污染防治工作高速公路服務區普遍采用污水處理設施,開發了污水處理土壤滲濾技術、人工濕地處理技術等實用技術。對于噪聲敏感點普遍采用聲屏障、隔聲窗等噪聲治理措施,開發了生態型聲屏障建造技術。

  公路沿線景觀質量公路景觀越來越得到重視,沿線景觀質量不斷提高,涌現了渝湛高速公路、湖北神宜旅游公路、吉林環長白山旅游公路等景觀路。

  越來越重視旅游公路的打造,解決了公路自然景觀和人文景觀保護利用的關鍵技術。

  資源節約循環利用重視土地的節約和集約利用。在公路用地規模、高速公路路堤合理高度等方面取得重大突破,為節約寶貴的土地資源發揮了重大作用。

  積極探索并推廣應用節約用地新理念、新技術,努力降低路基高度、減小互通規模、以橋隧代替路基“四改六”或綜合利用老路等。利用工業廢料、建筑廢渣填筑路基。在節約能源方面,開發了地源熱泵技術、節能照明技術。

  率先開展并推廣了規劃環評和工程項目環境監理工作;制定了環境監測管理辦法、環保統計規則以及各種技術性規范,強化了行業環保管理工作。

  當前各學科研究的重大問題及建議

  道路工程“耐久、綠色、可持續發展的路面建造技術”是道路工程學科未來發展的重中之重。

  圍繞“耐久”,開展以下研究工作:

  仿照歐美國家,建立適應我國公路建設需求的、完整的道路學科未來3 0年代至5 0年的技術發展體系,引導道路工程由應用技術逐漸向科學技術轉變;深入開展基礎性研究工作,著重解決道路工程的共性問題和基礎性問題。研究耦合荷載、環境作用下路面材料和結構中長期的服役規律,研究更耐久的新型路面材料和結構的設計體系和方法;加強路面新工藝、新技術自主創新的研發,健全路面施工質量過程化控制的體系研究,全面提升路面施工質量水平;加強不同地域和使用條件下路面耐久性養護工程技術研究,形成集設計、工藝、質量控制為一體的先進養護技術。

  圍繞“綠色和可持續”,開展以下研究工作:

  開展“綠色公路”技術體系和評價體系研究;深化路面再生技術研究,解決改性瀝青和S M A瀝青混合料再生、多次循環再生、大比例摻配舊料再生、就地再生質量精確控制等難題;加強減排、環保等新型路面材料的自主研發和合理使用技術研究。

  在長壽路面理念指導下,應重新認識和發展水泥混凝土路面的新技術:

  道路結構耐久性研究中,應積極研究和推廣極重特重交通條件下,使用連續配筋混凝土路面+表面功能層的復合式路面技術,無論新建還是改建工程上都宜使用;在國省道路上和農村公路建設中宜大力發展高強高耐久的混凝土砌塊路面,推廣標準化工廠預制,機械化鋪筑,也可應用到瀝青路面基層和水泥路面快速施工。

  應重視路面本身的行車安全技術:

  排水瀝青路面技術規;瘧眉夹g開發,特別是能顯著提高雨天行車安全性,是提高路面抗滑性能的有效技術途徑;應重視凍雨災害防治和冬季道路保通的路面新技術研究,如融冰化雪路面新技術、環保型除雪劑、防凍耐磨涂層材料技術等。

  隧道工程隧道防災減災技術問題近年來隨著公路隧道向著“長、大、深、群”發展,公路隧道建設已經進入高數量、高技術、高難度、高風險的四高建設期。

  由于地震、火災、暴雨、地質災害、結構病害及滲漏水等災害的發生,不僅對公路隧道的結構物造成了破壞和損傷,嚴重影響了隧道交通功能的正常發揮,而且給生命財產的安全帶來了難以估量的損失。但我國在此方面的研究才剛剛起步,面對當前特大災害頻發的現實,急需廣泛深入地開展專項研究。

  不良地質下隧道安全與風險控制技術問題我國地域遼闊,隧址區地質條件和地理條件的多樣性形成了我國公路隧道技術的復雜性。

  在不良地質段超前地質預報方面、公路隧道施工期的安全與質量監測方面、復雜地質地區公路隧道修建技術方面,需要進一步深入研究。

  總之,由于各種不良地質的特殊性,使得其相應的處治對策也大相徑庭,處治技術水平還有待提高,形成成套的不良地質下隧道安全與風險控制技術仍是一個重大課題。

  隧道環保技術問題隧道對環境的影響主要表現在三個方面:隧道工程對生態環境影響。提出適于山區隧道生態環境影響綜合評價指標體系已迫在眉睫;運營隧道尾氣排放對環境污染的影響。需要結合我國車型比例、汽車狀況和環境指標等實際國情開展大量、細致的針對性試驗研究;隧道洞口工程對自然環境的影響。在進行不同隧道洞門方案的比選時,通常只根據隧道洞口處地質條件、工期以及造價來確定,較少考慮各型洞門的環境效應。

  隧道節能技術問題目前,我國隧道節能技術發展存在的問題可歸納為以下幾方面:

 。1)隧道通風、照明等設施配置規模與隧道斷面、洞門型式、路線選擇等總體規劃密切相關,但我國尚缺乏上述主體工程與隧道機電設施相匹配的綜合節能技術研究。

 。2)公路隧道通風系統方面的安全及節能技術研究甚少,系統規模設置不合理。

 。3)隧道照明節能關鍵技術有待進一步深入研究,完善照明體系。

 。4)新型節能產品、設備等的綜合應用率較低,應加大力度推廣應用新型節能技術。

 。5)公路隧道供配電系統能耗大、可靠性差等問題日益突出,且缺少可參照執行的技術標準等。

 。6)公路隧道施工過程中資源消耗大、環境影響范圍廣,在隧道施工機械設備配置、施工通風系統設置等用電設備的節能技術尚無技術性規定及要求。

  特殊環境下水下隧道建造技術問題我國水下公路隧道的建設起步晚,還沒有形成成熟的技術體系,在海洋和大江上修建大型公路隧道工程,技術難度大,特別是特殊環境條件的限制更形成了水下隧道建造的瓶頸。

  水中懸浮隧道是一種跨越水域的新交通型式,其特征是既不埋在河床下,又不擱在河床上,而是懸浮在水中的封閉結構。這方面的理論研究我國尚處于起步階段,且主要集中于概念設計方面。

  我國盾構隧道施工技術需要進一步研究。隨著盾構隧道直徑越來越大、長度越來越長,一些技術問題也凸顯出來:盾構掘進機選型技術、大直徑盾構隧道單層管片襯砌結構研究、長大盾構隧道縱向穩定性及結構整體化設計技術、盾構隧道抗震分析及減振技術、超大直徑盾構隧道綜合施工技術、高水壓下超大直徑盾構隧道聯絡通道施工技術、盾構法海底隧道結構耐久性。

  因此,針對深海、高水位、淺覆土、超長距離、環境敏感等特殊水文與工程地質環境下的水下公路隧道修筑開展前瞻性的理論和試驗研究,是十分迫切和必要的。

  復雜異型隧道建設技術問題隨著我國國民經濟的發展、建設技術的進步、建設理念的提高以及實際工程條件和周邊環境的限制,各類異型隧道結構相繼產生,如隧道的改擴建、近接既有結構的隧道、地下立交隧道、超大跨扁平隧道、橋隧相連隧道、公軌共建組合隧道、單洞雙層隧道等,使得隧道生命力不斷增強。

 。1)既有隧道的改擴建工程。目前,對于公路隧道的改擴建還處于摸索階段,沒有形成一套行之有效的設計、施工技術行業標準或規范。

 。2)地下立交工程。隨著城市道路網的建設,地下互通式立交工程應運而生,但其結構種類繁多,施工工序復雜,既有平面分岔結構,又有上下交叉結構,涵蓋了目前山嶺隧道幾乎所有的結構型式。這類工程的結構設計、通風等都在起步,尚未形成一套行業標準規范。

 。3)橋隧相連的隧道工程。在橋隧相連等特殊地段,會因地制宜地設置小凈距隧道、連拱隧道型式及分岔式隧道型式也應運而生,需要進一步的研究和提升。

 。4)城市單洞雙層隧道工程。國內外一般只是由于地形限制,被動采用單洞雙層隧道形式,但沒有在理論上進行系統研究,在雙層隧道結構設計、施工以及防災減災等方面至今沒有形成系統的技術體系。

  綜上所述,各種各樣的異型隧道結構不斷出現,這些異型結構的設計和施工技術目前還沒有統一的規范、規程和標準,成為制約其發展的重要因素。因此開展復雜異型隧道建設的理論、試驗、設計、施工研究,從而形成相應的設計施工技術指南和規范是很有必要的。

  橋梁工程橋梁工程已發展成系統性的工程學科,主體框架已構筑完畢,但仍需完善?梢灶A見,未來這些未完善的內容以及新派生的分支將得以不斷發展并逐漸成熟,同時也會相互滲透,并呈現出以下特點:

  繼續向大跨方向發展為提高橋梁的通行能力,在承載能力一定的條件下,提高橋梁的跨越能力是一項世界性難題。目前,世界范圍正在建造各種大跨度橋梁,跨度記錄不斷刷新!扒准壭崩瓨蚪Y構體系、設計及施工控制關鍵技術”研究提出了斜拉橋的跨徑還可以突破到1500米以上,3000米跨徑的橋梁結構原型設計研究項目正在開展。

  繼續向高強、輕質、多功能方向發展未來橋梁的發展趨勢依賴于材料的創新。20世紀70年代開始,出現的具有高強度、高穩定性、高耐久性及早強性等特性的以碳纖維為代表的高級復合材料,正逐步滲透到橋梁工程領域之中。這種材料的應用將能有效增強橋梁的強度,減輕橋梁自重,促使橋梁向大跨、輕質方向發展。

  更加注重信息技術在橋梁工程中的廣泛應用隨著信息技術的迅猛發展,橋梁工程將全面應用最新信息和智能技術,涵蓋規劃設計、施工、管養的全過程,并對社會提供全面的信息服務。

  重視和加強橋梁美學及景觀設計橋梁常常會成為一座城市的標志。

  21世紀的橋梁結構必將更加重視建筑藝術造型,重視橋梁美學和景觀設計,重視環境保護,達到人文景觀同環境景觀的完美結合。

  大跨橋梁將更加重視動力穩定性問題隨著跨海大橋建設被逐步提上議事日程,臺風、海浪等動力荷載引起的穩定性問題也會得到更深入的研究。

  另外,為了適應車輛行車速度的不斷增大,橋梁的抗振、減振能力也必須要得到加強。

  橋梁防災減災領域的研究有望得到突破橋梁抗風設計、抗震設計和抗船撞設計所進行的分析將隨著計算機向超大容量、超高速度的發展,能表現結構在各種極端條件和災害情況下的全過程分析,并通過三維圖形逼真的表現。

  橋梁交通安全技術將得到進一步發展隨著杭州灣大橋、舟山連島工程等一大批長大公路橋梁的在建建成并投入運營,橋梁交通安全問題必將得到重視,技術得以進一步發展。

  公路養護與管理探索符合市場規律的養護體制《公路養護工程市場準入暫行規定》和《公路養護工程施工招標投標管理暫行規定》從2003年6月1日起開始實施,以此督促各省養護市場的市場化、社會化、專業化進程。但是各省目前仍然是一省一制,存在多種管理模式。對交通部的相關規定執行落實情況各異,造成了沒有統一的管理體制,沒有能使養護市場進入良性發展的基礎,引發出多種多樣的問題。

  近年來,養護管理通過引入市場經濟實踐,建立管養分離的養護體制已逐步成為行業共識,必須打破行業封鎖,把公路養護社會化、專業化、市場化才能形成一個良性循環的養護市場。

  建立橋梁安全檢查、舊橋加固制度高速公路養護的重點就是橋梁安全,但是各省對于橋梁養護的重視及制定的配套制度也不完全統一,大部分省份對橋梁的安全檢查只是停留在外觀檢查。極少部分省份雖然在這方面制度相比之下比較完善,但是在執行中卻困難重重,發現問題不能夠及時的采取預防性措施,這也是橋梁坍塌事故不斷出現的一個因素。對于橋梁的養護施工往往是出現了斷板、單板受力等嚴重情況時才能按照搶險工程采取措施。

  有些省份的高速公路養護管理走在全國前列,但是也做不到橋梁養護的及時性。有些橋梁經檢測被評為“三類橋”后往往因為立項、資金問題等原因一直帶病作業。延遲兩三年后才能進行加固施工,其實是冒著極大的安全風險通行。

  橋梁養護是高速公路養護的重中之重,所以必須有完善的管理制度和強有力的保障措施,讓全國高速公路有一個明確的遵循標準,才能做到高速公路的安全暢通。

  加強對養護技術創新的支持公路養護與公路建設不同,處理病害必須“對癥下藥”,在材料、設備、工藝方面必須不斷的創新才能有效的處理病害和遏制病害的蔓延發展,但是新型的材料、設備、工藝、技術推出的時候往往不是那么順利,同樣受到養護資金和養護計劃的制約。新材料、新設備、新工藝、新技術的采用沒有激勵機制,養護技術的創新得不到發揮。

  制訂全壽命周期養護計劃目前養護資金配置不是根據科學的全壽命周期養護理念制定整體的養護計劃,而是根據資金配置適量的進行養護施工,是典型的“看錢抓藥”。直至到需要實施大修時才進行一次性大規模投入。從表面看養護資金在大修之前投入較少,但是實質上卻縮短了大修周期,變相的增加了養護成本。也造成在大修前幾年總是因為資金不足而錯過了病害預防、處理的良好時機,加劇了病害發展,縮短了大修周期。

  另外,對于137萬公里的水泥路面的養護,要強化灌漿穩板、疏干路基、接縫密材、表面恢復、及預防性養護技術研發和推廣;破碎路面板翻修大力推廣快通混凝土修復技術,以便減少交通堵塞;大力開展聚合物水泥路面薄層抗滑及平整度恢復技術,使我國大縱坡道路、隧道路面、橋面及橋縱坡路面的行車安全性得到保障。我國高速公路90%以上都是改性瀝青路面,隨著養護和路面大修周期高潮來臨,部省主管部門予以政策引導、技術支持、有效組織,推進瀝青路面再生利用技術工程化應用和規;l展,特別要針對S B S改性瀝青混凝土舊料提高其性能的技術研究,針對橡膠瀝青路面再生利用技術開發等。

  公路環境與可持續發展完善監管體系,不斷提高監管能力對省級交通運輸主管部門環保管理機構設置提出指導意見,在理順機構的基礎上,通過專項檢查、環保驗收等方式,提高監管能力。

  制定行業標準,規范環保水保工作對現有的行業環保水保法規進行梳理,及時制修訂公路環保水保方面的標準規范。

  建設監測網絡,逐步積累基礎數據分批建設交通環境監測網絡和統計平臺,建立交通環保調查統計制度,采集公路環境保護的第一手數據。

  關注累積影響,保障區域生態安全從區域生態安全的角度,關注長期累積效應,加強生態保護。選擇一些敏感區域,如可可西里地區,實施公路生態環境修復示范工程。

  加強成果推廣,避免公路污染環境選擇典型項目,開展環?萍际痉豆こ。推廣應用成熟的公路環?萍汲晒,如生態型聲屏障,避免公路污染環境。6.開展滾動研究,提升環保研究水平開展公路環境保護的跟蹤研究、滾動研究,如公路網對動植物的影響、動物通道的有效性等。開展公路建設項目環境影響后評價、工程環境監理等工作。開展公路交通行業環境保護措施有效性評估調查和工程環境監理方案審查試點工作,嘗試解決環境影響評價有效性難題。

  以上是中國公路學會組織公路交通科技工作中開展公路學科發展報告的綜合情況,由于我們是首次開展這項工作,加之其他方面因素的影響,形成的報告還不夠完善和系統、不夠完整和科學,對某些問題研究的深度和廣度還不夠,有的方面還不能準確反映學科發展的狀況,懇請領導和專家給予指正和指導。

  按照學會理事會的部署,我們將把這項工作常態化,明年開始將盡量把公路各學科涵蓋進去,在今年涉及學科的基礎上,增加公路工程地質、公路信息化建設、交通工程等學科。經過我們的努力,力爭使學科發展報告更加系統、更加完整、更加科學。把中國公路學會在促進行業科技創新、推動公路行業發展的作用發揮好,為我國交通運輸事業的科學發展做出我們應有的貢獻。

來源:《中國公路》

 

 

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