平台研发方向:公路建设与养护技术、材料及装备
聚焦京津冀协同发展、雄安新区建设、后奥运经济发展,加快建设便捷畅通、绿色低碳的交通强省大背景下,立足河北公路建设养护市场,以行业亟需的耐久性技术为导向,围绕“新型道路结构与材料技术及装备”“公路养护决策支持技术与数据分析系统”两个重点研发方向,构建“复杂环境条件下长寿命路面材料”“常规跨径钢-混组合梁”“基础设施群智能联网监测与预警”“公路养护决策支持技术”四个技术体系,建设路网数据管理与应用技术云中心,具备较为完善的基础设施性能保持和提升关键技术能力。
开展的研究及成果:
1.高掺量胶粉改性沥青永久路面成套技术研究与应用
成果获:中国公路学会科学技术特等奖
成果简介:我国高速公路总里程已突破16.9万公里,位居世界第一,但交通基础设施耐久性与可靠性仍有较大提升空间。2018年,党中央国务院决定高质量、高标准建设雄安新区,交通运输部批准开展雄安新区交通强国建设试点,开展高速公路耐久性路面工程技术研究与示范应用,形成可复制可推广的雄安方案、雄安标准。
通过近二十年的研究和工程实践,以沥青材料变革提升路面使用寿命为主要思路,系统开展高掺量胶粉沥青、混合料设计、路面结构、施工工艺及耐久性验证等研究,形成高掺量胶粉改性沥青永久路面成套技术。
项目成果总体达到国际领先水平。获发明专利45项、实用新型专利39项,制定国家及行业标准7部、团体和地方标准13部,出版专著4部,论文71篇(SCI/EI41篇),在十多条高速公路中得到成功应用,产生直接经济效益38.5亿元,预期节约养护维修资金22.6亿元,节省石油沥青8.4万吨、节约碳排放11.9万吨,经济社会和环境效益显著,为推动我国永久路面发展提供了有力的创新理论、关键技术与实践支撑。
2.雄安新区对外骨干高速公路智能建造关键技术研究与工程示范应用
成果获:河北省科学技术进步一等奖
成果简介:为落实交通运输部“建设交通强国先行区”的要求,2019年河北省启动了雄安新区对外骨干路网4条高速公路、456公里的大规模建设。立足于“雄安标准、雄安质量、雄安速度”的建设需求,河北交通投资集团联合国内多家权威校企,在低碳高性能沥青智能化生产装备、路基路面智能摊铺碾压、全预制智能环形梁场等高速公路建设关键技术领域集成创新,解决了超高掺量胶粉改性沥青制备效率低、材料性能不可控的诸多难题,突破了路基路面工程无人机群摊铺碾压协同施工的技术瓶颈,变革了传统砼梁场分散式生产养生的方式,形成了高速公路智能建造系列成果。研究成果在荣乌、京德、津石等雄安新区对外骨干高速公路应用实践,极大地提高了雄安周边高速公路建造质量与速度,形成了高速公路智能建造系列技术标准。
授权发明专利23项、实用新型专利78项、软件著作权11项,发表高水平论文16篇,出版著作5部、工法2部,颁布地方与行业标准11部。
项目在荣乌新线、京德高速等京津冀交通一体化及交通强国试点建设项目中,实现了规模化生产和工程示范,形成了可推广、可复制的高速公路智能建造成套装备与技术体系,项目成果整体达到国际领先水平”。部分成果纳入交通运输部《2021年度交通运输行业节能低碳技术推广目录》。
研究成果也在其它高速公路得到推广应用,累计新增销售额64亿元,产生经济效益9.8亿元,工程应用超高掺量橡胶沥青达21万吨,消耗废旧轮胎约230万条,节省石油沥青用量约8.3万吨,节省梁板预制场临时用地420亩,减少永久占地面积124亩,产生了巨大的经济与社会效益。本项目成果推进了高速公路建造的绿色化、自动化、装配化与智能化,促进了高速公路智能建造技术的快速发展,为雄安新区对外骨干高速公路高质量建造做出了重要贡献。
3.新型钢混组合结构桥梁建造关键技术与产业化应用
成果获:河北省科学技术进步二等奖
成果简介:在钢混组合结构桥梁创新设计、工程推广与产业化应用等方面进行了系统研究,在钢桁腹-混凝土组合结构桥方面,为中国钢桁腹-混凝土组合结构桥的广泛应用奠定了良好的基础。创造性地结合波形钢腹板预应力混凝土桥的实际应用,提出了一种新型桥式,并形成了其工厂制造的自动生产线,对该桥式的工厂化生产做了开拓性的工作。
发明了用于钢桁腹-混凝土组合结构梁桥的抗剪连接件和节段单元;发明了免维护钢套混凝土底箱叠合梁预制拼装结构体系;发明了桥梁磁力减震降噪多向变位伸缩装置,形成了国家标准。研发了公路钢-混凝土工字组合梁通用图,编制了相应的设计与施工技术规范。发明了带有液压升降系统、360度可旋转轮胎的自行式预制桥面板运架一体专业设备,建立了工字钢梁自动焊接制作生产线,形成了钢混组合结构桥梁设计与产业化建造的技术体系。
发表相关论文32篇,其中SCI/EI论文8篇,出版专著3部。授权国家发明专利4项、软件著作权1项,工法1项,实用新型专利8项。以本项目研究成果为核心形成了国家标准1部,河北省地方标准4部,起到了重要的行业引领和示范作用,有力地促进了行业进步。研究成果在曲港高速、太行山高速、延崇高速河北段、津石高速等项目100余座桥梁中得到规模化推广应用,总用钢量达50万吨,近三年实现新增产值65亿元,新增利润8.9亿元,经济和社会效益显著。
4.大掺量橡胶改性沥青技术
提出适用于不同掺量的(20% ,30% ,40% ,50%)胶粉改性沥青室内生产配方及生产工艺,并实现高掺量胶粉改性沥青的产业化生产;根据三种掺量胶粉改性沥青的性能特点,制定相应的技术标准;采用胶粉预处理技术,降低大掺量胶粉改性沥青的生产温度,提升大掺量胶粉改性沥青的产能,降低大掺量胶粉改性沥青成本;通过大掺量胶粉改性沥青生产过程经验,完成对改性沥青生产设备的改造升级。
依托科技创新研发平台,具有雄厚的科研和技术力量,拥有一支完善的管理运营团队。以全省高速公路新改建及养护项目为主要市场,全面推广应用胶粉/SBS复合改性沥青及新型养护材料,累计完成胶粉改性沥青生产、销售超20万吨,应用里程1600余公里,创造营收约3.7亿元,省内市场占有率达90%以上。整合利用了大量废旧胶粉,节能减排意义显著,创造了良好的社会效益。
5.高模量沥青混合料技术体系研究与应用
针对河北省高速公路建设需求及国际上先进的沥青路面结构与材料设计方法,深入系统研究了高模量沥青混凝土的材料、结构、性能及施工技术。建立了法国高模量沥青混合料技术指标与我国规范指标之间的关系,系统提出了高模量沥青混凝土在我国公路建设中的技术体系,解决了高模量沥青混合料设计体系在国内推广应用的技术难题。
该研究成果具有显著创新性,总体达到国际先进水平,在高模量沥青混合料设计方法优化和性能指标评价等方面达到国际领先水平。项目授权发明专利2项,制定标准2部。近年来,项目研究成果先后在京港澳高速京石段改扩建工程、迁曹高速、津石高速及雄安新区荣乌新线高速中推广应用,使用效果良好,与正常段落相比,高模量沥青路面段落的裂缝显著减少,部分结构裂缝总体减少80% 以上,预期推广应用带来的社会效益及经济效益将非常显著。
依托项目研究产生的影响,我中心与交通运输部公路科学研究院联合承担了中国路桥工程有限责任公司塞内加尔科研项目《塞内加尔高速公路修筑关键技术研究与应用》,与哈尔滨工业大学、华南理工大学合作承担了中国路桥工程有限责任公司《西非法语区硬质沥青混合料与典型地材的路用性能研究》科研项目,进一步扩大了中心的知名度和影响力。
6.装配式桥梁技术研究与应用
研究内容:BIM设计(即在三维可视状态下方案比选、优化,全专业协同设计,碰撞检查,仿真模拟);装配式混凝土结构(包括12mπ型装配桥梁,装配式桩板无土路基等预制结构);全装配式π型梁桥:工厂全预制,PHC高强预应力混凝土管桩:工厂化全预制;3D打印:桥梁或某一构件的现场3D打印)。
该研究成果具有显著创新性,全预制装配式混凝土双T梁桥装配率达92%,比同等现浇结构节约造价约10%,工期缩短50%,现场工人减少60%以上。该技术在荣乌高速公路新线上得到大规模应用,并可切实解决土源匮乏问题,使得合理利用桥下空间、路域资源开发成为可能。预期推广应用带来的社会效益及经济效益将非常显著。
7.智慧高速公路资产全过程管理平台
平台是以满足面向智慧高速公路创新管理与服务需求为导向,集成BIM、GIS、大数据、智能硬件、互联网等新一代信息技术,建成涵盖高速公路建设、运维全寿命的公路资产智能管理平台。为高速公路数字化建设、精细化管控、智能化分析、科学化决策等提供全过程、全方位的技术服务。平台按照“一中心、三平台”总体框架进行设计,建设了数据中心、公路建设管理子平台、公路运营管理子平台、公路资产管理子平台。
中心坚持新发展理念,深入贯彻交通强国战略,将新一代信息技术融入传统高速管理中,着力构建“建管养一体化”的全过程管理框架,形成了拥有自主知识产权的“高速公路资产全寿命周期智能管理平台”,该平台已在荣乌高速新线、京德高速建设中深度应用,为公路高标准建设和交通高质量发展提供了强力支撑。
8.公路基础设施智能监测技术
公路基础设施智能监测主要是围绕道路、桥梁、隧道、边坡等基础设施群开展智能监测与预警技术体系研究。重点在监测对象选择、关键感知指标选取、测点布设优化、监测数据评估分析以及辅助管养决策等方面。
推进交通基础设施长期性能观测网建设,研发高速公路基础设施群智能检测、分析、评估与预警技术,形成了基础设施群智能监测标准化设计、集约化实施与智能化应用的一整套解决方案。按照交通运输部智慧公路试点建设要求,依托冬奥保障项目延崇高速公路,选取太子城主线1号桥等6座重点桥梁和金家庄等3个特长隧道基础设施群为对象,部署1385套智能感知设备,构建设施群多种类智能监测传感网,实现设施群安全状态的智能感知、分析及预警功能,保障设施安全服役。