日前，“長壽命道路材料本構(gòu)與結(jié)構(gòu)力學(xué)行為理論”香山科學(xué)會(huì)議在京成功召開，來自交通運(yùn)輸、力學(xué)、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域的50余位院士、專家參會(huì)研討。

　　交通運(yùn)輸部科技司司長岑晏青出席會(huì)議并表示，希望借助香山科學(xué)會(huì)議這一高端學(xué)術(shù)平臺(tái)，凝聚各方共識(shí)，進(jìn)一步促進(jìn)長壽命道路科學(xué)理論體系革新，為我國新一代路面技術(shù)的基礎(chǔ)研究找到新的突破口，支撐我國道路工程高質(zhì)量發(fā)展和加快建設(shè)交通強(qiáng)國。

　　會(huì)議由中國工程院院士、東南大學(xué)教授黃衛(wèi)，中國工程院院士、長沙理工大學(xué)教授鄭健龍，華南理工大學(xué)教授張肖寧，重慶交通大學(xué)教授唐伯明，長安大學(xué)校長沙愛民，同濟(jì)大學(xué)教授孫立軍，交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院研究員王旭東擔(dān)任執(zhí)行主席。

　　與會(huì)多學(xué)科跨領(lǐng)域的專家學(xué)者針對(duì)路面材料的本構(gòu)原理、路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)損傷機(jī)理等新一代路面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論問題進(jìn)行深入探討，進(jìn)一步推動(dòng)新一代路面工程技術(shù)研發(fā)。

　　會(huì)上，專家學(xué)者面向道路工程高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展的需求，遵循結(jié)構(gòu)—材料一體化的科學(xué)理念，為揭示道路結(jié)構(gòu)與材料長期性能的演化機(jī)理，自主研發(fā)適用于我國長壽命道路建設(shè)的科學(xué)理論體系提供了新思路。

　　香山科學(xué)會(huì)議是由科學(xué)技術(shù)部倡導(dǎo)發(fā)起，是我國科技界以探索科學(xué)前沿、促進(jìn)知識(shí)創(chuàng)新為主要目標(biāo)的高層次、跨學(xué)科、小規(guī)模的常設(shè)性學(xué)術(shù)會(huì)議，會(huì)議倡導(dǎo)學(xué)術(shù)平等、百家爭鳴。

　　本次會(huì)議是繼2019年10月“中國長壽命路面關(guān)鍵科學(xué)問題及技術(shù)前沿”會(huì)議后，香山科學(xué)會(huì)議第二次專題研討路面科技問題。

　　本次會(huì)上，會(huì)議執(zhí)行主席、中國工程院院士黃衛(wèi)教授作了“低碳、長壽命路面的關(guān)鍵科學(xué)問題”的主題評(píng)述報(bào)告，會(huì)議執(zhí)行主席、中國工程院院士鄭健龍教授作了“長壽命路面材料與結(jié)構(gòu)服役性能研究的關(guān)鍵科學(xué)問題”的主題評(píng)述報(bào)告。

　　與會(huì)專家圍繞道路材料本構(gòu)理論與應(yīng)用、道路結(jié)構(gòu)抗力模型與失效準(zhǔn)則、道路材料與結(jié)構(gòu)的服役性能解譯與表征等中心議題進(jìn)行了深入討論，在道路結(jié)構(gòu)與材料長期性能的演化機(jī)理揭示、我國長壽命道路建設(shè)自主科學(xué)理論體系構(gòu)建等方面形成廣泛共識(shí)。

　　與會(huì)專家普遍認(rèn)為，在加快建設(shè)交通強(qiáng)國和碳達(dá)峰碳中和背景下，建設(shè)綠色、低碳的長壽命路面已經(jīng)成為交通運(yùn)輸高質(zhì)量發(fā)展的迫切需要；全行業(yè)道路領(lǐng)域科技工作者應(yīng)強(qiáng)化協(xié)同、加強(qiáng)合作，持續(xù)開展交通基礎(chǔ)設(shè)施長期性能科學(xué)觀測與研究，逐步構(gòu)建符合中國實(shí)際的交通基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)建設(shè)養(yǎng)護(hù)理論體系，為加快建設(shè)交通強(qiáng)國提供更加有力的科技支撐。

　　今年的香山科學(xué)會(huì)議主要研究了哪些問題？

　　為新一代路面技術(shù)基礎(chǔ)研究找到新的突破口

　　“十三五”以來，我國公路交通發(fā)展水平躍上新臺(tái)階。截至2021年年底，全國公路總里程528.07萬公里，遍布全國、縱橫交織的公路網(wǎng)，支撐了國家重大戰(zhàn)略的實(shí)施。但依然存在著路面使用壽命普遍偏低、原創(chuàng)性基礎(chǔ)理論缺乏、新材料研究儲(chǔ)備不夠等一些突出問題。

　　在加快建設(shè)交通強(qiáng)國和碳達(dá)峰碳中和背景下，建設(shè)綠色、低碳的長壽命路面已經(jīng)成為交通運(yùn)輸高質(zhì)量發(fā)展的迫切需要，也是我國新一代路面工程的發(fā)展方向。

　　交通運(yùn)輸部科技司司長岑晏青表示，希望借助香山科學(xué)會(huì)議這一高端學(xué)術(shù)平臺(tái)，凝聚各方共識(shí)，進(jìn)一步促進(jìn)長壽命道路科學(xué)理論體系革新，為我國新一代路面技術(shù)基礎(chǔ)研究找到新的突破口，支撐我國道路工程高質(zhì)量發(fā)展和加快建設(shè)交通強(qiáng)國。

　　中國工程院院士黃衛(wèi)以《低碳、長壽命路面的關(guān)鍵科學(xué)問題》為題作主題評(píng)述報(bào)告。他提出，提升路面使用品質(zhì)、延長使用壽命，是建設(shè)綠色、低碳路面工程的首要目標(biāo)，新一代綠色低碳、長壽命路面技術(shù)還需要在材料研發(fā)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工藝和維護(hù)技術(shù)等方面開展科技創(chuàng)新。他認(rèn)為，當(dāng)前面臨的主要問題在于既有設(shè)計(jì)理論的突破，需要研發(fā)適用于新一代路面技術(shù)發(fā)展需求的路面設(shè)計(jì)體系和方法，路面材料的本構(gòu)模型和路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為是其中兩個(gè)關(guān)鍵的基礎(chǔ)理論問題。

　　中國工程院院士鄭健龍作了題為《長壽命路面材料與結(jié)構(gòu)服役性能研究的關(guān)鍵科學(xué)問題》的主題評(píng)述報(bào)告。他認(rèn)為，道路材料與結(jié)構(gòu)服役性能研究的關(guān)鍵科學(xué)問題主要集中在力學(xué)模型、性能解譯與結(jié)構(gòu)抗力三大方向；建議用雙模量理論作為路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)解譯的力學(xué)模型，并盡快開發(fā)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件；路面結(jié)構(gòu)處于三維應(yīng)力狀態(tài)，應(yīng)系統(tǒng)開展三維應(yīng)力狀態(tài)下的道路材料疲勞特性的研究，建立三維應(yīng)力狀態(tài)下的抗力模型，并逐漸用于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析。

　　建立能反映實(shí)際情況的適用本構(gòu)模型

　　道路材料本構(gòu)關(guān)系是表征材料性質(zhì)的重要參數(shù)，也是道路優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，因此開展長壽命路面材料本構(gòu)關(guān)系研究具有非常重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

　　科研工作者在線彈性模型、彈塑性模型、黏彈性模型、損傷模型，以及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型等方面，開展了很多工作，但與實(shí)際情況還存在著較大誤差。

　　中國科學(xué)院教授魯曉兵作了題為《道路材料本構(gòu)理論與應(yīng)用》的中心議題報(bào)告，他提出建立兩類本構(gòu)關(guān)系。一是基于現(xiàn)代本構(gòu)理論，建立考慮微觀因素影響的本構(gòu)關(guān)系（確定性理論模型）；二是基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，結(jié)合本構(gòu)理論，建立人工智能本構(gòu)模型（非確定性理論模型）。建立的模型需要經(jīng)過中試數(shù)據(jù)以及實(shí)際運(yùn)營道路實(shí)測數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)及修正，具備為不同要求的道路進(jìn)行材料設(shè)計(jì)和制備方法選定的能力，并為道路結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。

　　清華大學(xué)教授劉應(yīng)華在題為《工程材料本構(gòu)理論基礎(chǔ)》的專題報(bào)告中，介紹了常見的工程材料本構(gòu)理論，以及本構(gòu)理論研究的發(fā)展動(dòng)態(tài)。目前，極端條件和復(fù)雜應(yīng)力下的本構(gòu)理論深受關(guān)注。在高溫、腐蝕、輻照等環(huán)境下，往往表現(xiàn)出變形，受多種不同機(jī)理主導(dǎo)、材料劣化受環(huán)境影響的特征，本構(gòu)表現(xiàn)出力—化—熱多場耦合的特點(diǎn)。

　　長沙理工大學(xué)教授于華南作了題為《道路材料的本構(gòu)關(guān)系、模型、參數(shù)》的專題報(bào)告，報(bào)告結(jié)合國內(nèi)外學(xué)者的現(xiàn)有研究，分析了獲取模型參數(shù)的室內(nèi)試驗(yàn)方法和基于現(xiàn)場測試試驗(yàn)的參數(shù)反演方法。他認(rèn)為，應(yīng)建立道路材料全壽命階段的數(shù)字孿生機(jī)制，實(shí)現(xiàn)道路材料設(shè)計(jì)與性能精準(zhǔn)調(diào)控。

　　哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授單麗巖作了題為《瀝青及瀝青混合料黏彈構(gòu)效關(guān)系》的專題報(bào)告，提出隨著同步測試技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步，采用AFM—拉伸、SANS—剪切和原位中子成像等技術(shù)，同步采集瀝青及瀝青混合料加載過程的結(jié)構(gòu)和黏彈性，建立組成結(jié)構(gòu)和黏彈性能的數(shù)據(jù)庫。

　　揭示道路結(jié)構(gòu)與材料長期性能的演化機(jī)理

　　抗力模型是路面設(shè)計(jì)模型的重要組成部分?？沽κ侵嘎访娼Y(jié)構(gòu)抵抗外力作用的能力，即各種服役性能的抗衰變能力。揭示其深層機(jī)制并預(yù)測其發(fā)展規(guī)律，是路面設(shè)計(jì)和維養(yǎng)決策的重要依據(jù)。

　　交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院研究員王旭東作了題為《道路結(jié)構(gòu)抗力模型與失效準(zhǔn)則》的中心議題報(bào)告，指出在抗力模型中引入力學(xué)指標(biāo)可以從本質(zhì)上揭示服役性能衰變的力學(xué)機(jī)理，也使得抗力模型表達(dá)更加科學(xué)、準(zhǔn)確和簡潔。需要考慮三個(gè)方面的問題，一是鑒于材料的三維受力狀態(tài)，是否考慮第四強(qiáng)度理論綜合判斷；二是材料的強(qiáng)度理論是否適用于整體路面結(jié)構(gòu)使用性能失效的判斷準(zhǔn)則；三是力學(xué)指標(biāo)的“可視化”問題。

　　長沙理工大學(xué)教授呂松濤作了題為《道路結(jié)構(gòu)抗力模型與破壞機(jī)理》的專題報(bào)告，針對(duì)傳統(tǒng)瀝青路面疲勞抗力模型存在的強(qiáng)度不確定性問題和疲勞不適用性問題，提出應(yīng)采用三維應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度與疲勞模型來建立路面各結(jié)構(gòu)層的失效準(zhǔn)則和抗力模型。

　　浙江大學(xué)教授羅雪在題為《道路結(jié)構(gòu)性能建模及求解》的專題報(bào)告中表示，未來的研究和應(yīng)用中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注混合建模和混合求解的理論指導(dǎo)方法、混合模式的優(yōu)化選擇、新場景開發(fā)等問題。

　　交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院研究員周興業(yè)作了題為《道路結(jié)構(gòu)性能的時(shí)空演化》的專題報(bào)告，提出在建立各種性能模型時(shí)，應(yīng)充分考慮荷載環(huán)境耦合等外因和結(jié)構(gòu)材料等內(nèi)因的綜合影響；同時(shí)，對(duì)演化機(jī)理進(jìn)行解析時(shí)，應(yīng)結(jié)合服役性能的周期性波動(dòng)增長新現(xiàn)象和疲勞開裂的新模式，在現(xiàn)有認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步揭示內(nèi)在成因。

　　為道路材料與結(jié)構(gòu)的服役性能解譯與表征提供新路徑

　　開發(fā)30年甚至更長壽命的瀝青路面設(shè)計(jì)方法是我國道路領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，建立與實(shí)際服役性能匹配的瀝青路面結(jié)構(gòu)行為預(yù)估模型是其核心之一。

　　長安大學(xué)校長沙愛民作了題為《道路材料與結(jié)構(gòu)的服役性能解譯與表征》的中心議題報(bào)告，指出未來需盡快解決道路設(shè)計(jì)狀態(tài)、施工狀態(tài)與服役狀態(tài)表征與解譯的統(tǒng)一問題；解譯與表征在路面“結(jié)構(gòu)—材料—功能”一體化中設(shè)計(jì)與表達(dá)問題、數(shù)據(jù)鏈一致性、可操作性、可靠性等問題；新技術(shù)支持下的道路表征與解譯技術(shù)路徑與重大集成應(yīng)用問題。

　　武漢理工大學(xué)教授張澤宇作了題為《道路材料與結(jié)構(gòu)力學(xué)行為解譯》的專題報(bào)告，提出應(yīng)基于各服役環(huán)境內(nèi)的水氣運(yùn)動(dòng)特征，有針對(duì)性地進(jìn)行瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)。同時(shí)，應(yīng)大幅提升水分子長期存在時(shí)的瀝青與集料的黏附性能，研發(fā)長期耐水的瀝青混合料。

　　東南大學(xué)教授馬濤作了題為《瀝青路面結(jié)構(gòu)行為的預(yù)估》的專題報(bào)告，提出在優(yōu)化完善瀝青路面結(jié)構(gòu)行為預(yù)估模型時(shí)，整體的目標(biāo)是性能預(yù)估更加準(zhǔn)確、力學(xué)計(jì)算更加精準(zhǔn)、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)修正更加普適。

　　同濟(jì)大學(xué)教授朱興一作了題為《道路材料與結(jié)構(gòu)的跨尺度耦合分析方法》的專題報(bào)告，建議開展道路材料參數(shù)與結(jié)構(gòu)力學(xué)狀態(tài)的映射關(guān)系和統(tǒng)一取值方法，瀝青混合料細(xì)觀尺度黏彈塑性—損傷—自愈本構(gòu)模型，多場作用下瀝青路面材料—結(jié)構(gòu)跨尺度耦合算法及足尺實(shí)證方法，結(jié)構(gòu)—材料相統(tǒng)一的高性能材料設(shè)計(jì)方法等研究。