当前，我国高速公路沥青路面的使用寿命是15年，如何让路面更长寿，使其结构安全寿命能达到50年以上？9月15—16日，第729次香山科学会议聚焦“长寿命道路材料本构与结构力学行为理论”的主题。“我国的长寿命路面研发跟发达国家是并驾齐驱的，我们要找到一条符合我国实际情况的特色发展之路。”交通运输部公路科学研究院研究员王旭东表示。

    路面寿命由15年提升到50年以上，不仅仅是量的变化，而且反映出设计理论、设计方法、新材料研发和建造技术等方面“质”的变革。在2019年10月召开的第S54次香山科学会议上，与会专家结合我国实际情况，提出建设中国特色长寿命路面两个阶段的发展目标，到2035年提升到30年，到2050年再提升至50年，达到世界领先水平。

    路面工程是由多种非均质材料组成的层状复合结构，在长期的服役过程中，承受着交通荷载与自然环境同时空的耦合作用，表现出多元化的服役性能特征。揭示其内在机理，表征其长期演化规律是研发长寿命路面研发所面临的关键理论问题。为此，在上次会议的基础上，此次香山科学会议围绕这些基础理论问题，聚焦道路材料本构理论与应用、道路结构抗力模型与失效准则、道路材料与结构的服役性能解译与表征等三个中心议题开展深入研讨。

    关注材料本构与结构力学行为理论

    “为尽快实现2035年我国公路路面设计使用寿命30年的目标，需要在既有设计理论上实现突破。”中国工程院院士、东南大学教授黄卫认为，“由于路面材料组分复杂，现在没有一个放之四海而皆准的模型和本构”。

    材料的本构关系，即应力张量与应变张量的关系，是材料宏观力学性能的综合反映。在路面工程的服役期间，受到荷载—环境同时空耦合作用，路面材料反映出多样化的本构特征。中国工程院院士、长沙理工大学教授郑健龙表示，传统的线弹性本构模型描述实际路面结构力学响应的行为特征具有一定的局限性，应考虑多重因素的影响。为了揭示路面结构长期服役行为的力学演化机理，我们必须掌握路面材料合理的本构关系。

    郑健龙提出了双模量理论作为路面结构力学响应解译的力学模型。“路面结构处于三维应力状态，应开展三维应力状态下的道路材料疲劳特性的研究，建立三维应力状态下的抗力模型，并逐渐用于路面结构设计与结构分析。未来还可以结合道路实际，依托大数据、人工智能等技术进行材料的数字化、智能化设计，以应对不同道路的复杂需求。”他说。

    期待开展综合性系统性研究

    结合道路工程特点，长寿命路面技术体系研发不仅需要深入的基础理论研究，而且需要实体工程的广泛验证，足尺路面等荷载周期加载试验、实体工程长期性能科学观测与深入的理论研究相结合是必要的技术途径。

    “如何用绿色的、智慧的、长寿命的技术来不断开发道路材料和结构的耐热性、耐候性和结构体系的均匀性，这既是道路工程的基本问题也是基本出发点。”郑健龙呼吁，希望对于长寿命路面的研究不仅停留在基础科学问题层面，更应该是对其理论、技术、施工工艺和方法进行综合性、系统性的研究，同时深入开展技术开发和推广应用。

    长安大学校长沙爱民表示，长寿命路面已经得到了全世界的重视，绿色低碳给长寿命路面设计提出了更高的要求。但当前从力学方法到反馈信息分析都是建立在确定性理论的基础上，而现实情况是复杂多变的，甚至施工环节的一个误差都会导致最终路面情况的千差万别。在实际设计建造过程中，需要多方面考虑路面环境的复杂性，利用新技术新方法为传统道路工程赋能，增强预估模型的适用能力。