您的位置:首页 >> 发明信息 >> 科技创新

从非主流到主流的“质变”——我国沥青路面设计理论的“冷门”创新

[来源:上海科技] [日期:2010-01-09]

  “当人们在同一个思维模式中,认为在某个领域中已经没有什么可完善的时候,换个角度,也许就能发现盲点,并进行创新。”
    
    “许多原始创新在刚开始时,它可能是非主流的,甚至被主流所质疑、轻视。但主流可能正从波峰跌向波谷,而真正的创新会慢慢从低谷走向高峰,并成为主流。”
    
    这是哪位哲人关于原始创新的至理名言?不,这是一位实实在在的科研工作者——同济大学道路交通系教授孙立军及其助手们十几年的切身体会。从博士毕业起,孙立军就认准了一个自己选择的研究方向,并用十多年不间断的实践,完成了重交通沥青路面设计理论和方法的重大变革,解决了繁重交通引起的路面严重损坏问题。最近,他们的这项成果捧得了2008年度上海市科技进步一等奖——这是这项成果十几年来所得的唯一奖项。
    
把“梯形”改成“矩形”
    
    作一个小小的改变似乎很简单,但导致这个改变的思想,可能是一次不小的革新。传统沥青路面设计理论认为,路面所受的荷载应力应该是一个“梯形”:应力会向下传递,越到下层受力越大,最上层路面受力最小。而孙立军和助手们则把这个“梯形”改成了“矩形”——这么一改,使路面能承受十倍于从前的运输量。
    
    孙立军解释说,当车子载重不多且车速不快时,路面所受的压力的确是层层往下传递的,但当车速超过60公里、道路车辆以载重车为主体时,最上层路面一下成了受力的“重灾区”:当轮胎飞快地重重压过路面时,轮胎边缘就像剪刀一样切过路面;如果路面有水,情况会变得更糟,因为积水被轮胎挤压后,会象高压水枪一样冲压路面,一旦路面有所缺陷,这一支支小小的“高压水枪”就会趁隙而入,层层破坏下层路面——这样的压力相当于让路面工作于4.4米深的水中。
    
    “以前我们的理论和实践忽视了路面的上部结构。”孙立军说,当公路交通运输量不那么繁重时,传统方法设计的路面胜任有余。但当交通运输量直线上升时,传统路面就“载不动许多车”了。2000年前后,我国公路出现了大量的早期损坏,但用新理论设计的路面就完全避免了这样的问题,即便在堪称世界上交通运输最繁重的道路上,也获得了成功的应用。
    
十几年把“冷板凳”坐热
    
    面对坚如磐石、似乎已无可为的传统理论,孙立军的新想法是灵感乍现么?不,那是从100多万个公路实际调查数据中得来的。孙立军的博士论文做的是道路管理,为此,他曾亲自调查了5000多公里公路,积累了几十万个第一手数据,此后他每年都会积累新数据,十几年不辍,至今已超过100万个。
    
    做博士论文时,孙立军从收集的数据中感觉到,一些交通量比较大的公路路面比预想的更容易损坏,于是一路钻研下去,才找到了问题的根源。从1991年开始,由于想法“另类”,不合乎主流,在研究的最初几年中,这个课题几乎拿不到任何经费。“我非常感谢启明星计划支持的5万元,还有国家自然基金委支持的6万元经费。”孙立军说,“那都是在课题无以为继时候的‘救命稻草’。”
    
    其实,在孙立军及助手们开展研究的同时,国际上也正在开展类似的研究。“国际会议上的交流,使我们体会到了我们的研究价值。”他说,正是这种同行的认可,以及实验路段的成功,给了他们充分的自信,“即使申请不到经费、拿不到奖,但我坚信这个方向一定是可为的。”
    
造路也能“个性化”
    
    100多万个第一手数据带给孙立军的不仅仅是一个新理论,而是造路观念上的更大创新——建造个性化的道路。
    
    造路的“个性化”绝对不是附庸风雅的标签,孙立军用一个公式和一套软件体现了它的现实含义:只要输入当地气温、雨量、交通等参数,就可以得到一份造路建议,使道路更能适应当地的工作环境,同时造价更经济。孙立军说,其实降雨、气温对道路有影响,已是众所周知,但如何将其定量分析,并在道路设计时提供有用信息,却一直是悬而未决的难题。正是有了踏实积累的数据,他们才找到了准确的参数,确立了公式。
    
    “得奖的开心是一阵子,研究成果得到承认和应用的开心是一辈子。”把奖状放在办公室橱窗里之后,孙立军又继续为完善他的新理论而皱眉思索。他的新目标是,从造路材料的微观入手,设计出更耐用的道路——“我希望设计出能连续使用40年的路。”
 

通知公告
协会动态