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關(guān)于中國(guó)橋梁技術(shù)發(fā)展的思考
導(dǎo)讀
中國(guó)橋梁工程產(chǎn)業(yè)在新時(shí)代面臨的主要問(wèn)題都與如何支撐“交通強(qiáng)國(guó)”的建設(shè)相關(guān)。這些問(wèn)題包括橋梁工程如何才能支撐中國(guó)的重大國(guó)家戰(zhàn)略？如何才能確保橋梁安全？如何才能實(shí)現(xiàn)橋梁強(qiáng)國(guó)夢(mèng)？面臨這些新的歷史任務(wù)，我們必須立足中國(guó)橋梁工程技術(shù)的現(xiàn)狀，以更開(kāi)闊的視野審視中國(guó)橋梁技術(shù)前進(jìn)的方向，抓住當(dāng)前進(jìn)一步發(fā)展的機(jī)遇，并以合理、科學(xué)的方法推動(dòng)中國(guó)橋梁工程的發(fā)展。
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作者：周緒紅，張喜剛
來(lái)源：Thoughts on the Development of Bridge Technology in China[J].Engineering,2019,5(6):1120-1130.
一、引言
橋梁為擴(kuò)大人類(lèi)活動(dòng)范圍提供媒介，克服了地緣政治障礙。橋梁已成為人類(lèi)擴(kuò)大生存空間的重要渠道，極大地促進(jìn)了社會(huì)發(fā)展。橋梁工程的功能價(jià)值、社會(huì)價(jià)值和文化價(jià)值與人類(lèi)社會(huì)的政治、經(jīng)濟(jì)和文化活動(dòng)密切相關(guān)。這些價(jià)值超越橋梁本身，將橋梁轉(zhuǎn)變成擁有社會(huì)屬性和文化屬性的基礎(chǔ)設(shè)施。現(xiàn)代橋梁是重要的社會(huì)資產(chǎn)，它已成為社會(huì)發(fā)展的縮影。
改革開(kāi)放以來(lái)的40年是中國(guó)橋梁建設(shè)發(fā)展的黃金時(shí)期。在遵循技術(shù)發(fā)展的一般規(guī)律以及走“集成—發(fā)展—?jiǎng)?chuàng)新”之路的基礎(chǔ)上，中國(guó)橋梁工程經(jīng)歷了三個(gè)階段——20世紀(jì)80年代的學(xué)習(xí)與追趕、90年代的跟蹤與提高以及21世紀(jì)以來(lái)的創(chuàng)新與超越發(fā)展階段。中國(guó)橋梁工程的發(fā)展已取得了實(shí)質(zhì)性的飛躍，建成了以蘇通長(zhǎng)江公路大橋、天興洲長(zhǎng)江大橋、盧浦大橋等為代表的許多結(jié)構(gòu)新穎、設(shè)計(jì)施工難度大并采用復(fù)雜高科技材料和工藝的特大型橋梁。而且，中國(guó)積極參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，參建了馬來(lái)西亞檳城二橋、巴拿馬運(yùn)河三橋和奧克蘭新海灣大橋等許多國(guó)際知名橋梁工程。這些工程榮獲了國(guó)際咨詢(xún)工程師聯(lián)合會(huì)（FIDIC）“百年重大土木工程項(xiàng)目杰出獎(jiǎng)”、美國(guó)土木工程師學(xué)會(huì)（ASCE）“杰出土木工程成就獎(jiǎng)”和國(guó)際橋梁與結(jié)構(gòu)工程協(xié)會(huì)（IABSE）“杰出結(jié)構(gòu)工程獎(jiǎng)”等34項(xiàng)著名國(guó)際大獎(jiǎng)。這些獎(jiǎng)項(xiàng)標(biāo)志著中國(guó)橋梁產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，同時(shí)中國(guó)橋梁產(chǎn)業(yè)也贏得了國(guó)際橋梁界的尊重和認(rèn)可。中國(guó)橋梁工程已逐漸走向世界舞臺(tái)中心。
然而，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外環(huán)境的不斷發(fā)展與變化，使中國(guó)橋梁產(chǎn)業(yè)又站在了一個(gè)新的起點(diǎn)上，這給橋梁工程的發(fā)展提出了新的要求。中國(guó)橋梁工程產(chǎn)業(yè)在新時(shí)代面臨的主要問(wèn)題都與如何支撐“交通強(qiáng)國(guó)”的建設(shè)相關(guān)。這些問(wèn)題包括橋梁工程如何才能支撐中國(guó)的重大國(guó)家戰(zhàn)略？如何才能確保橋梁安全？如何才能實(shí)現(xiàn)橋梁強(qiáng)國(guó)夢(mèng)？面臨這些新的歷史任務(wù)，我們必須立足中國(guó)橋梁工程技術(shù)的現(xiàn)狀，以更開(kāi)闊的視野審視中國(guó)橋梁技術(shù)前進(jìn)的方向，抓住當(dāng)前進(jìn)一步發(fā)展的機(jī)遇，并以合理、科學(xué)的方法推動(dòng)中國(guó)橋梁工程的發(fā)展。
二、中國(guó)橋梁技術(shù)的現(xiàn)狀
伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，中國(guó)的改革開(kāi)放為中國(guó)橋梁工程的發(fā)展帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇，橋梁建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。截至2017年年底，中國(guó)已建成的橋梁數(shù)量超過(guò)83萬(wàn)座。中國(guó)建成了許多有重大國(guó)際影響的世界著名橋梁工程，已獲得了全世界對(duì)中國(guó)橋梁工程的認(rèn)可。在世界排名前十的各類(lèi)橋梁中，中國(guó)橋梁占據(jù)了一大半（表1）。中國(guó)橋梁產(chǎn)業(yè)取得的輝煌成就已獲得社會(huì)的廣泛認(rèn)可。橋梁已成為中國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中最重要的品牌之一，中國(guó)橋梁的國(guó)際認(rèn)可度正在不斷提升。
中國(guó)橋梁工程產(chǎn)業(yè)取得的這些成就要?dú)w功于其根據(jù)自身需求所做的大量技術(shù)研究。中國(guó)橋梁工程產(chǎn)業(yè)在以下四個(gè)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步——材料技術(shù)、勘察設(shè)計(jì)技術(shù)、施工技術(shù)和管養(yǎng)技術(shù)。
（一）關(guān)鍵技術(shù)成就
1. 材料技術(shù)
材料是橋梁工程的基礎(chǔ)，因此，特大橋梁的發(fā)展是以材料技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的。到目前為止，中國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)能在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)混凝土、鋼材、電纜、復(fù)合材料和智能材料。其中某些材料的生產(chǎn)技術(shù)也處于世界領(lǐng)先水平。
在混凝土方面，C50和C60在中國(guó)應(yīng)用廣泛。研究人員對(duì)纖維混凝土、輕質(zhì)混凝土和超高性能混凝土進(jìn)行了研究，這些材料在實(shí)踐中也逐漸得到應(yīng)用。同時(shí)研究人員也越來(lái)越重視通過(guò)提高混凝土材料性能來(lái)改善其結(jié)構(gòu)性能。
中國(guó)鋼材的發(fā)展經(jīng)歷了低碳、低合金、高強(qiáng)度和高性能階段。目前，Q345和Q370鋼材得到廣泛應(yīng)用，Q420鋼材的應(yīng)用正逐步展開(kāi)。Q500鋼材已研發(fā)成功，并被應(yīng)用于滬通長(zhǎng)江大橋和其他工程。700MPa級(jí)鋼材目前正處于研發(fā)階段，環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋和不銹鋼鋼筋正逐步得到應(yīng)用。
在纜索材料方面，1770MPa鋼絲和1860MPa鋼絞線(xiàn)已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化并在工程中得到應(yīng)用。2000MPa鋼絲（鋅鋁合金）也被研發(fā)成功并得到應(yīng)用。
玻璃鋼（FRP）等復(fù)合材料在橋梁修復(fù)、加固方面得到了應(yīng)用，在纜索材料中的應(yīng)用研究也已逐步展開(kāi)。記憶合金、壓電材料、光導(dǎo)纖維、自修復(fù)智能混凝土等新型智能材料在橋梁監(jiān)測(cè)和加固工程中的研究和應(yīng)用也已逐步開(kāi)展。
2. 勘察設(shè)計(jì)技術(shù)
勘察設(shè)計(jì)技術(shù)是橋梁工程發(fā)展的先決條件。中國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)和地形條件多種多樣。這促進(jìn)了橋梁類(lèi)型的多樣化發(fā)展，并帶動(dòng)了勘察設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。因此，中國(guó)橋梁工程已在勘察技術(shù)、設(shè)計(jì)理論與方法、橋型與結(jié)構(gòu)體系、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)、防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)和橋梁信息技術(shù)方面取得了很大進(jìn)步。
在勘察技術(shù)領(lǐng)域，遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等現(xiàn)代空間信息技術(shù)可被用來(lái)獲取地質(zhì)解釋地圖、正射影像地圖、數(shù)字高程模型（DEM）、點(diǎn)云數(shù)據(jù)等。無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)的使用在勘察領(lǐng)域取得很大進(jìn)展。無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)為設(shè)計(jì)提供了準(zhǔn)確的地質(zhì)判讀數(shù)據(jù)，為土方量和工程量的準(zhǔn)確計(jì)算提供支持，并為智能選線(xiàn)和三維（3D）設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)。
同樣，橋梁的設(shè)計(jì)理論也在逐步完善，正在從容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法向基于性能的設(shè)計(jì)方法發(fā)展。決策方法也變得更加可靠，因?yàn)樗鼜幕诮?jīng)驗(yàn)的判斷方式轉(zhuǎn)變?yōu)榛诟怕屎徒?jīng)驗(yàn)相結(jié)合的判斷方式。目前中國(guó)橋梁工程產(chǎn)業(yè)已建立集經(jīng)驗(yàn)、概率和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為一體的決策方法。設(shè)計(jì)概念已逐漸完善，已從可靠性設(shè)計(jì)向壽命周期設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。而且，以可持續(xù)發(fā)展理論為基礎(chǔ)的可持續(xù)設(shè)計(jì)目前正處于發(fā)展初期。設(shè)計(jì)理論與方法的進(jìn)步極大地促進(jìn)了中國(guó)橋梁技術(shù)的國(guó)際認(rèn)可度。
在橋型和結(jié)構(gòu)體系方面，中國(guó)工程師已掌握各類(lèi)橋梁設(shè)計(jì)方法，并不斷創(chuàng)新和發(fā)展結(jié)構(gòu)體系與關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在四大橋梁類(lèi)型（梁橋、拱橋、斜拉橋和懸索橋）的基礎(chǔ)上，研發(fā)了適用于當(dāng)?shù)貤l件的技術(shù)。其中包括各種創(chuàng)新橋型，比如具有靜力限位和動(dòng)力阻尼的斜拉橋結(jié)構(gòu)體系、分體式鋼箱梁懸索橋、空心連續(xù)鋼橋和鋼管混凝土拱橋（圖1）?；谶@些成就，中國(guó)工程師研發(fā)了矮塔斜拉橋、斜拉拱橋和斜拉懸索組合橋等新橋型。這些成就一起構(gòu)成了以梁橋、拱橋、斜拉橋和懸索橋?yàn)橹黧w的現(xiàn)代橋型和結(jié)構(gòu)體系。
橋塔、主梁、纜索、拱肋和基礎(chǔ)等橋梁關(guān)鍵結(jié)構(gòu)構(gòu)件正在被不斷地研發(fā)和創(chuàng)新。研究人員掌握了高度在300m以上的混凝土橋塔、鋼塔和鋼-混凝土組合橋塔等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù)，并提出了內(nèi)置式鋼錨箱和同向回轉(zhuǎn)拉索等新型錨固結(jié)構(gòu)。主梁的結(jié)構(gòu)形式已實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新與突破：分體式鋼箱梁首次被成功應(yīng)用于懸索橋，同時(shí)，研究人員正在研發(fā)三主桁鋼桁梁。此外，鋼-混凝土組合梁和混合梁的設(shè)計(jì)技術(shù)也越來(lái)越成熟。纜索和錨固系統(tǒng)的強(qiáng)度、壽命和智能化水平已穩(wěn)步提高，研究人員已研發(fā)出設(shè)計(jì)壽命為50年的高強(qiáng)度耐久型的平行鋼絲拉索體系、分布傳力錨固系統(tǒng)和懸索橋主纜“即時(shí)監(jiān)測(cè)無(wú)黏結(jié)可更換式”預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)?；炷凉袄?、鋼箱拱肋、鋼桁拱肋和勁性骨架鋼管拱肋均得到廣泛應(yīng)用，使得各類(lèi)型拱橋跨度突破了世界紀(jì)錄。在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面，研究人員已研發(fā)出了異形變截面超大型啞鈴型承臺(tái)群樁基礎(chǔ)、超大直徑鉆孔灌注樁基礎(chǔ)、大型鋼-混凝土組合沉井基礎(chǔ)、大型圓形地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)錨碇基礎(chǔ)、沉井加管柱的復(fù)合基礎(chǔ)以及“∞”字形地下連續(xù)墻基礎(chǔ)等新型基礎(chǔ)形式的關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)。
防災(zāi)減災(zāi)的理論方法、實(shí)驗(yàn)和控制技術(shù)均已得到發(fā)展。研究人員所提出的方法包括橋梁3D顫振分析的狀態(tài)空間法和全模態(tài)分析法、斜風(fēng)作用下抖振分析法、風(fēng)振概率性評(píng)價(jià)方法、基于橋梁壽命周期和性能的抗震設(shè)計(jì)理論、多點(diǎn)平穩(wěn)/非平穩(wěn)隨機(jī)地震響應(yīng)分析的虛擬激勵(lì)法以及基于性能的船撞橋設(shè)計(jì)方法。研究人員還研發(fā)了波流數(shù)值水池模擬技術(shù)和具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的橋梁分析軟件。利用這些方法，研究人員初步制定了涵蓋風(fēng)、地震、船舶碰撞、波浪流、車(chē)輛等作用的橋梁防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)體系，保障了橋梁的功能實(shí)現(xiàn)和安全。目前，中國(guó)橋梁防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)研究正在從單因素災(zāi)變向多災(zāi)害耦合災(zāi)變方向發(fā)展。
在橋梁信息技術(shù)領(lǐng)域，與橋梁分析軟件相關(guān)的研發(fā)和應(yīng)用取得了重大進(jìn)展，在主要功能、計(jì)算精度、計(jì)算與分析效率等方面已接近國(guó)外軟件水平（表2）。建筑信息模型（BIM）技術(shù)作為提高橋梁信息化水平的有效手段，已得到國(guó)家各個(gè)層面的高度重視，并且在試點(diǎn)工程中已被應(yīng)用于橋梁的正向設(shè)計(jì)、碰撞檢查、施工過(guò)程模擬和施工進(jìn)度管理。同時(shí)，研究人員通過(guò)將BIM技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（VR/AR）技術(shù)相結(jié)合，將其用于方案優(yōu)化和選擇。另外，集成建模與分析技術(shù)、基于BIM的管理平臺(tái)的建設(shè)也已取得突破。
3. 施工技術(shù)
中國(guó)擁有不同施工條件下各類(lèi)型橋梁的施工控制技術(shù)，隨著自動(dòng)化水平、生產(chǎn)效率和質(zhì)量穩(wěn)定性的不斷提升，行業(yè)施工技術(shù)正發(fā)展迅速。橋梁建設(shè)中使用的主要施工裝備大多數(shù)由中國(guó)制造。自動(dòng)化水平和裝備生產(chǎn)能力也有顯著提高。
在超高橋塔施工技術(shù)及裝備方面，研究人員研發(fā)了混凝土橋塔液壓爬模技術(shù)、混凝土超高泵送技術(shù)、預(yù)制構(gòu)件吊裝施工技術(shù)與鋼橋塔高精度拼裝施工技術(shù)?；炷翗蛩仓畲蠊?jié)段長(zhǎng)度（每節(jié)長(zhǎng)6m、高6m）、爬模施工效率（每節(jié)12 d）、塔頂傾斜度誤差（≤1/42 000）、鋼橋塔最大吊重提升速度（7.5 m·min–1 ）已達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。中國(guó)自主研制的5200 t塔式起重機(jī)已在實(shí)際工程中得到應(yīng)用。
在主梁施工技術(shù)及裝備方面，研究人員研發(fā)了鋼箱梁數(shù)字化制造生產(chǎn)線(xiàn)、混凝土箱梁整孔預(yù)制與架設(shè)技術(shù)、梁上運(yùn)梁與架設(shè)技術(shù)、短線(xiàn)匹配法預(yù)制拼裝施工技術(shù)、鋼箱梁整體吊裝施工技術(shù)以及與纜載吊機(jī)、橋面吊機(jī)、頂推法和滑模法相結(jié)合的主梁架設(shè)與施工技術(shù)。研究人員還自主研發(fā)了浮式起重機(jī)、架橋機(jī)、橋面吊機(jī)、纜載吊機(jī)、大型龍門(mén)式起重機(jī)、滑模設(shè)備等關(guān)鍵裝備。其中纜載吊機(jī)的吊裝能力（900 t）和其轉(zhuǎn)體施工技術(shù)（轉(zhuǎn)體長(zhǎng)度為198 m，轉(zhuǎn)體重量為22 400 t）均達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。
在纜索制造與架設(shè)技術(shù)及裝備方面，研究人員研發(fā)了斜拉橋熱擠聚乙烯防護(hù)拉索技術(shù)和熱擠纜索護(hù)套成型技術(shù)；研發(fā)了軟-硬組合與三級(jí)牽引的超長(zhǎng)斜拉索架設(shè)技術(shù)，并將其廣泛應(yīng)用于斜拉橋和拱橋；掌握了使用預(yù)制平行鋼絲索股（PPWS）法的主纜架設(shè)技術(shù)。
在拱肋施工技術(shù)及裝備方面，研究人員研發(fā)了斜拉扣掛懸拼懸澆、勁性骨架、鋼筋混凝土拱橋轉(zhuǎn)體及鋼拱橋大節(jié)段提升等施工技術(shù)。其中采用勁性骨架施工法建設(shè)的滬昆鐵路北盤(pán)江特大橋主跨跨徑達(dá)到了445 m，橋梁跨度遠(yuǎn)超國(guó)外水平（210 m）。勁性骨架拱肋外包混凝土澆筑技術(shù)采用了真空輔助三級(jí)連續(xù)泵送工藝，使輸送效率提升到30.8 m3 ·h–1 。采用斜拉扣掛懸拼架設(shè)法建設(shè)的朝天門(mén)大橋主跨跨徑達(dá)到了552 m。在拱肋轉(zhuǎn)體施工法方面，平轉(zhuǎn)法的最大噸位被提升至17 300 t，研究人員還提出了上提式豎轉(zhuǎn)法。大節(jié)段吊裝法的最大吊重達(dá)到了2800 t。同時(shí)研究人員研發(fā)了大噸位纜索起重機(jī)（最大吊重為420 t，最大高度為202 m）等施工裝備。此外，拱肋施工技術(shù)在行業(yè)中的應(yīng)用也越來(lái)越普遍。
在橋梁基礎(chǔ)施工技術(shù)與裝備方面，研發(fā)成功的技術(shù)包括大直徑鉆孔樁、大直徑鋼管樁、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土（PHC）管樁、鋼管復(fù)合樁、大型群樁基礎(chǔ)、大型沉井基礎(chǔ)、超深地下連續(xù)墻基礎(chǔ)等施工技術(shù)。自主研發(fā)的裝備包括打樁船、液壓打樁錘、鉆機(jī)、混凝土攪拌船、雙輪銑槽機(jī)等在內(nèi)的橋梁施工裝備。其中打樁船能力已經(jīng)超過(guò)了國(guó)外水平。
在橋梁架設(shè)技術(shù)方面，工業(yè)化施工技術(shù)在快速發(fā)展，自動(dòng)化水平也在不斷提高。在結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝方面，預(yù)制樁基整體打樁、承臺(tái)和墩體預(yù)拼裝、預(yù)制鋼橋塔整體吊裝已實(shí)現(xiàn)。對(duì)于主梁，所有作業(yè)均采用了大規(guī)模預(yù)制和安裝技術(shù)，包括混凝土箱梁小節(jié)段預(yù)制和拼裝、桁架梁大節(jié)段預(yù)制和吊裝、水道上鋼箱梁超大節(jié)段整體架設(shè)以及采用架橋機(jī)進(jìn)行預(yù)制混凝土主梁架設(shè)。從上部結(jié)構(gòu)到下部結(jié)構(gòu)都采用了自動(dòng)化安裝。此外，為了改造和升級(jí)老橋梁，研究人員研發(fā)了促進(jìn)大型橋梁節(jié)段快速修理和更換的技術(shù)，從而盡量減少施工對(duì)繁忙交通的干擾。
在施工控制技術(shù)方面，在傳統(tǒng)的“變形-內(nèi)力”雙控基礎(chǔ)上，研究人員結(jié)合無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制理念提出了幾何控制法，同時(shí)研發(fā)了一種用于解決橋梁分段施工的理論控制方法——分階段成形無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法。此外，研究人員還提出了一種設(shè)計(jì)、制造和無(wú)應(yīng)力構(gòu)件安裝全過(guò)程的幾何控制方法。這大大提高了大跨徑斜拉橋施工控制精度。目前研究人員正在研發(fā)一種集計(jì)算、分析、數(shù)據(jù)收集、指令發(fā)出、誤差判斷等功能為一體的施工控制系統(tǒng)?；诰W(wǎng)絡(luò)的橋梁智能化信息化施工控制技術(shù)正成為研究熱點(diǎn)。
4. 管養(yǎng)技術(shù)
伴隨著橋梁建設(shè)的迅猛發(fā)展，中國(guó)在橋梁管養(yǎng)、監(jiān)測(cè)、檢測(cè)和評(píng)估技術(shù)方面取得了很大進(jìn)步。在管養(yǎng)方面，建立了以預(yù)防性養(yǎng)護(hù)為主、以糾正性養(yǎng)護(hù)為輔的兩級(jí)方法。
在監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，厘米級(jí)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分式全球定位系統(tǒng)、全系列光纖光柵測(cè)量?jī)x等一系列傳感器和監(jiān)測(cè)產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用。研究人員還研發(fā)了微秒級(jí)時(shí)鐘同步振動(dòng)信號(hào)調(diào)理器、百赫茲級(jí)高速掃描光纖解調(diào)儀等一系列信號(hào)采集設(shè)備，制定了基于雙環(huán)冗余光纖環(huán)網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)。數(shù)百座橋梁已安裝了結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)集成技術(shù)日臻成熟。
在檢測(cè)技術(shù)方面，研究人員研發(fā)了橋梁混凝土無(wú)損檢測(cè)、鋼結(jié)構(gòu)橋梁疲勞裂紋探測(cè)、水下樁基礎(chǔ)檢測(cè)、高清攝像損傷識(shí)別、橋梁靜載試驗(yàn)等檢測(cè)技術(shù)以及纜索檢測(cè)機(jī)器人、橋梁檢測(cè)車(chē)等一系列檢測(cè)裝備。檢測(cè)裝備越來(lái)越專(zhuān)業(yè)化和智能化，檢測(cè)技術(shù)的重心已從破壞性檢測(cè)向無(wú)損檢測(cè)方向轉(zhuǎn)移。
在評(píng)估技術(shù)方面，研究人員提出了采用分層綜合評(píng)定與五類(lèi)單項(xiàng)控制指標(biāo)相結(jié)合的橋梁技術(shù)狀況評(píng)定方法，評(píng)定指標(biāo)得到進(jìn)一步細(xì)化；提出了以橋梁試驗(yàn)結(jié)果和結(jié)構(gòu)驗(yàn)算得出的承載力結(jié)果為基礎(chǔ)的評(píng)定方法；提出了基于橋梁承載力評(píng)估、耐久性評(píng)估及適用性評(píng)估的綜合評(píng)估方法。評(píng)估結(jié)果的可靠性和全面性進(jìn)一步提高。
在加固技術(shù)方面，碳纖維復(fù)合材料和體外預(yù)應(yīng)力加固等新方法和新工藝已被應(yīng)用于橋梁維修加固工作中。纜（吊）索更換技術(shù)、主梁更換和加固技術(shù)均得到快速發(fā)展。同時(shí)，研究人員還自主研發(fā)了新型涂層和陰極保護(hù)聯(lián)合防護(hù)技術(shù)。較為完善的橋梁養(yǎng)護(hù)、維修與加固技術(shù)體系被建立，使得對(duì)橋梁的保護(hù)由被動(dòng)保護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)保護(hù)。
在信息管養(yǎng)方面，信息化決策支持系統(tǒng)被建立，以便于橋梁資產(chǎn)的養(yǎng)護(hù)和管理。目前，橋梁施工人員僅使用一個(gè)識(shí)別碼，便可對(duì)各種施工文件、監(jiān)測(cè)設(shè)備、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)和橋梁施工與管理過(guò)程中的其他信息進(jìn)行管理，同時(shí)可以將其用于協(xié)助決策，從而確保信息管理的獨(dú)特性、可視化、自動(dòng)化和可控性。
（二）存在的問(wèn)題
自改革開(kāi)放40年來(lái)，中國(guó)在橋梁工程方面取得了輝煌成就。然而，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)橋梁工程在四個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域還存在一些問(wèn)題和不足。一些基礎(chǔ)理論研究和共性關(guān)鍵技術(shù)尚需突破。而且，施工精細(xì)化程度不高，工業(yè)化、信息化和智能化水平有待進(jìn)一步提高，科技創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化能力不足，產(chǎn)業(yè)化程度較低。這些問(wèn)題進(jìn)一步影響了中國(guó)橋梁產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展，具體情況如下：
（1）材料技術(shù)。在先進(jìn)材料的研發(fā)和應(yīng)用方面，中國(guó)仍然在追趕西方國(guó)家。高性能混凝土材料的研究仍處于初級(jí)階段（即模仿國(guó)外的產(chǎn)品），且高性能鋼材的力學(xué)性能指標(biāo)也低于國(guó)外水平。與西方國(guó)家相比，在鋼材的焊接性、強(qiáng)度、板材厚度和耐候性方面都存在較大差距。而且，基于高性能、大型FRP和形狀記憶合金（SMA）的產(chǎn)品仍需要進(jìn)口。
（2）勘察設(shè)計(jì)。中國(guó)在基礎(chǔ)理論、前瞻性研究、智能化技術(shù)以及具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件等方面的研究和應(yīng)用落后于西方國(guó)家。
（3）施工。中國(guó)的施工技術(shù)產(chǎn)業(yè)化程度不高且施工設(shè)備的性能和可靠性亟待提高。智能化施工技術(shù)和設(shè)備也有待開(kāi)發(fā)。施工質(zhì)量的穩(wěn)定性也亟待提高。
（4）養(yǎng)護(hù)與管理。從養(yǎng)護(hù)與管理的角度看，監(jiān)測(cè)和檢測(cè)技術(shù)與裝備、結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估理論與方法、養(yǎng)護(hù)與維修加固技術(shù)、智能化技術(shù)發(fā)展等方面仍然相對(duì)不發(fā)達(dá)。首先，橋梁工程師在設(shè)計(jì)、制造、施工、管理和養(yǎng)護(hù)方面仍面臨缺乏核心技術(shù)與裝備的現(xiàn)實(shí)。缺乏核心技術(shù)與裝備就限制了中國(guó)橋梁工程的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)中國(guó)橋梁工程產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。
目前，我們除了承認(rèn)當(dāng)前在關(guān)鍵技術(shù)上的差距，還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到中國(guó)在創(chuàng)新體系建設(shè)、觀念引領(lǐng)、機(jī)制建設(shè)和技術(shù)應(yīng)用方面存在的一系列根深蒂固的問(wèn)題，具體如下：
（1）創(chuàng)新體系。創(chuàng)新體系建設(shè)存在兩個(gè)薄弱環(huán)節(jié)——能力建設(shè)不足和戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)能力不足?，F(xiàn)有橋梁的建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)優(yōu)勢(shì)不足以支撐中國(guó)向世界領(lǐng)先的橋梁制造行列邁進(jìn)。
（2）觀念引領(lǐng)。中國(guó)既缺乏堅(jiān)定的科研意志，又缺乏腳踏實(shí)地的態(tài)度。目前的觀念存在兩個(gè)極端——要么為了避免風(fēng)險(xiǎn)而完全不去創(chuàng)新，要么純粹為了創(chuàng)新而創(chuàng)新。
（3）機(jī)制建設(shè)。阻礙中國(guó)建設(shè)創(chuàng)新機(jī)制的兩個(gè)問(wèn)題是創(chuàng)新平臺(tái)的同質(zhì)化和研究的重復(fù)性。同時(shí)，科研成果共享機(jī)制的建設(shè)比較缺乏且科研資源浪費(fèi)嚴(yán)重。
（4）技術(shù)應(yīng)用。精細(xì)化程度不高和規(guī)?；讲蛔闶怯绊憚?chuàng)新技術(shù)應(yīng)用的兩個(gè)問(wèn)題。新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化水平較低，使得開(kāi)發(fā)者難以盈利并限制了產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
上述問(wèn)題限制了中國(guó)橋梁工程產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也進(jìn)一步加重了目前中國(guó)橋梁工程產(chǎn)業(yè)缺乏核心技術(shù)這一現(xiàn)狀。為此，我們必須繼續(xù)研究橋梁建設(shè)特點(diǎn)，抓住新一輪產(chǎn)業(yè)革命和發(fā)展的機(jī)遇，實(shí)施科技攻關(guān)的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略規(guī)劃，創(chuàng)新體制機(jī)制，從根本上提高橋梁建設(shè)的創(chuàng)新發(fā)展能力。
三、橋梁工程發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
歷史表明，需求是橋梁工程發(fā)展的第一動(dòng)力。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外需求的變化（其中包括新需求的提出）讓中國(guó)橋梁工程的發(fā)展站在了新的起點(diǎn)上。
第一個(gè)變化是增量需求變化。隨著“一帶一路”、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和京津冀協(xié)同發(fā)展等一系列國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的提出，橋梁建設(shè)需求依然旺盛。然而，未來(lái)橋梁建設(shè)將逐漸向中國(guó)及歐亞大陸的重要跨海通道、深山峽谷拓展。這一轉(zhuǎn)變將使得施工條件變得更加復(fù)雜，橋梁跨度和結(jié)構(gòu)規(guī)模也變得更大。而且，我們必須要轉(zhuǎn)變之前只考慮單一災(zāi)害的觀點(diǎn)，要同時(shí)考慮多種災(zāi)害。在確保橋梁使用壽命和性能的基礎(chǔ)上，未來(lái)橋梁工程將更加注重質(zhì)量安全、經(jīng)濟(jì)耐用、環(huán)保和節(jié)能。許多新問(wèn)題和新技術(shù)都亟待解決。
第二個(gè)變化是存量需求變化。截至2017年年底，中國(guó)公路橋梁總數(shù)達(dá)83.25萬(wàn)座，居世界第一。以目前中國(guó)橋梁3%的年增加率計(jì)算，預(yù)計(jì)到2025年中國(guó)公路橋梁總數(shù)將超過(guò)100萬(wàn)座。同時(shí)，由于橋梁“老齡化”和服役條件惡化，大量橋梁病害問(wèn)題將會(huì)越來(lái)越突出，安全事故也會(huì)日益增多。目前，中國(guó)危橋總數(shù)約為7萬(wàn)座（圖2），占中國(guó)現(xiàn)有橋梁總數(shù)的1/12，且今后這一比例仍會(huì)維持在較高水平。我國(guó)老舊橋梁的修復(fù)工作對(duì)橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)提出了新的要求。
第三個(gè)變化是管理需求變化。中國(guó)社會(huì)發(fā)展正從高速發(fā)展向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變。因此，橋梁工程發(fā)展的主要理念已從“能建” （can be built）向“能建并能管理好” （can be built and managed well）轉(zhuǎn)變，這對(duì)施工質(zhì)量和管理質(zhì)量提出了更高要求。此時(shí)，橋梁工程的發(fā)展必須以質(zhì)量改革、效率改革、動(dòng)力改革為指導(dǎo)，中國(guó)橋梁的建設(shè)效率和工程質(zhì)量必須通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新來(lái)提高。
總之，未來(lái)中國(guó)橋梁工程產(chǎn)業(yè)必須要解決如何滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)對(duì)施工技術(shù)、養(yǎng)護(hù)技術(shù)、科學(xué)決策的需求，還要解決如何滿(mǎn)足質(zhì)量改進(jìn)、快速建立和創(chuàng)新的管理需求。如何高效建造、有效管養(yǎng)、長(zhǎng)效服役的問(wèn)題就概括了當(dāng)今中國(guó)橋梁發(fā)展面臨的三大挑戰(zhàn)。中國(guó)橋梁產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期生存和健康發(fā)展需要對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行改革。
目前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型正在興起，全球科技創(chuàng)新呈現(xiàn)出智能化、信息化的新發(fā)展趨勢(shì)。新一代信息技術(shù)正在改變?nèi)祟?lèi)的生活方式，并給傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)是材料、設(shè)備制造、信息、節(jié)能和環(huán)保等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要載體。因此，在新科技革命和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的浪潮中，我們應(yīng)抓住時(shí)代的機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)與新一代信息技術(shù)的全面融合，促進(jìn)橋梁產(chǎn)業(yè)的全面轉(zhuǎn)型升級(jí)，從而促進(jìn)“第三代橋梁工程”的發(fā)展。
“第三代橋梁工程”的主要發(fā)展方向?yàn)椤爸悄軜蛄骸保╥ntelligent bridge）?！爸悄軜蛄骸钡陌l(fā)展戰(zhàn)略與國(guó)家戰(zhàn)略定位和產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)高度契合，代表了橋梁工程的發(fā)展方向。向社會(huì)展示解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力將有力地支撐中國(guó)實(shí)現(xiàn)“橋梁強(qiáng)國(guó)”的目標(biāo)。
四、橋梁工程的發(fā)展戰(zhàn)略
（一）“智能橋梁”的定義
目前，“智能橋梁”無(wú)確切的定義。顧名思義，“智能橋梁”的核心是橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)的智能化。因此，“智能橋梁”宜包含三個(gè)基本要素：
（1）橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)。這是“智能橋梁”的前提，因?yàn)橹悄芑夹g(shù)必須堅(jiān)持先進(jìn)的橋梁技術(shù)，才能滿(mǎn)足橋梁工程的實(shí)際需求。若建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)不發(fā)達(dá)，則橋梁工程中的智能化技術(shù)就會(huì)像無(wú)本之木。
（2）信息技術(shù)。信息化是智能化的基礎(chǔ)，建立具有規(guī)模龐大、自上而下、有組織的信息網(wǎng)絡(luò)體系需要智能化。因此，橋梁的智能化離不開(kāi)信息通道的支持。科學(xué)統(tǒng)一的信息體系可以為“智能橋梁”提供可靠的數(shù)據(jù)支持，為橋梁的智能化奠定基礎(chǔ)。
（3）智能化技術(shù)。這是解決橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)問(wèn)題的現(xiàn)代人工智能化技術(shù)。智能化技術(shù)將促進(jìn)橋梁智能化的實(shí)現(xiàn)并促進(jìn)橋梁技術(shù)范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大。
因此，與傳統(tǒng)橋梁相比，“智能橋梁”具有三個(gè)基本特征——產(chǎn)業(yè)化、信息化和智能化。其中，產(chǎn)業(yè)化為橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)提供了完整的產(chǎn)業(yè)體系，實(shí)現(xiàn)了橋梁設(shè)計(jì)、建造和管養(yǎng)全過(guò)程的管理標(biāo)準(zhǔn)化；信息化為橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)全過(guò)程構(gòu)建信息通道，實(shí)現(xiàn)了橋梁全壽命期的信息標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化；智能化為橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)全過(guò)程建立智能決策系統(tǒng)，從而減少對(duì)人力的依賴(lài)并實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)模式。
顯然，“智能橋梁”的發(fā)展需要以?xún)蓚€(gè)主要方面的發(fā)展做指導(dǎo)。
第一個(gè)方面是技術(shù)鏈，即信息智能化技術(shù)與橋梁理論、材料、裝備和軟件等基本技術(shù)的融合。通過(guò)在各種技術(shù)環(huán)節(jié)與現(xiàn)代智能信息技術(shù)建立接口，可以為智能化技術(shù)和橋梁技術(shù)創(chuàng)造深度融合的條件。
第二個(gè)方面是產(chǎn)業(yè)鏈，在產(chǎn)業(yè)鏈的組織管理和協(xié)調(diào)發(fā)展范圍內(nèi)，有必要建立面向“智能橋梁”的制度機(jī)制，從而營(yíng)造良好的發(fā)展環(huán)境，使智能化技術(shù)能夠貫穿于橋梁產(chǎn)業(yè)并進(jìn)一步推動(dòng)技術(shù)鏈的智能化發(fā)展。
總之，“智能橋梁”是在橋梁產(chǎn)業(yè)鏈充分發(fā)展的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建建設(shè)和養(yǎng)護(hù)全過(guò)程信息通道，進(jìn)一步融合人工智能等智能化技術(shù)所形成的新一代橋梁技術(shù)。通過(guò)智能設(shè)計(jì)、智能建造、智能管養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)橋梁工程的安全、高效、長(zhǎng)壽、環(huán)保目標(biāo)。
（二）“智能橋梁”的發(fā)展重心
“智能橋梁”技術(shù)是在橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)充分發(fā)展的基礎(chǔ)上，融合大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)所形成的新一代橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)。“智能橋梁”技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁工程全壽命周期的風(fēng)險(xiǎn)感知、快速響應(yīng)和智能管理。而且，在包括勘察、設(shè)計(jì)、制造、施工、運(yùn)營(yíng)和養(yǎng)護(hù)在內(nèi)的整個(gè)橋梁工程壽命周期內(nèi)，“智能橋梁”技術(shù)能夠從根本上促進(jìn)科技創(chuàng)新、管理模式創(chuàng)新和企業(yè)間協(xié)同管理創(chuàng)新?！爸悄軜蛄骸币灾悄芑夹g(shù)為起點(diǎn)，因此，“智能橋梁”的建造將促進(jìn)基礎(chǔ)橋梁研究、信息監(jiān)管、智能決策和壽命期信息共享技術(shù)的發(fā)展，以及促進(jìn)人員培訓(xùn)、技術(shù)交流和產(chǎn)業(yè)化示范。
“智能橋梁”的發(fā)展涉及各種維度。“智能橋梁”不是簡(jiǎn)單的“智能化技術(shù)+傳統(tǒng)橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)”，而是涉及在智能化技術(shù)指導(dǎo)下重組產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。需要橋梁、材料、設(shè)備和信息等領(lǐng)域多個(gè)產(chǎn)業(yè)群協(xié)同發(fā)展，推動(dòng)合作領(lǐng)域、合作模式和合作機(jī)制的變革。
目前，共享和協(xié)同已成為一種發(fā)展趨勢(shì)，這一趨勢(shì)已逐漸形成一種社會(huì)共識(shí)，并成為解決以往問(wèn)題和新需求的一種方式。“共享”概念可作為“智能橋梁”發(fā)展中多產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新資源整合的共同價(jià)值基礎(chǔ)。因此，共享有助于解決現(xiàn)有科技體系中的低水平重復(fù)、資源分散、產(chǎn)業(yè)鏈未完全成形、成果轉(zhuǎn)化不足和多產(chǎn)業(yè)合作困難等產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)。
為促進(jìn)“智能橋梁”和橋梁產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，我們必須構(gòu)建以協(xié)同和共享為基礎(chǔ)的一種新型的“橋梁生態(tài)”（bridge ecology）模式。這需要從技術(shù)、平臺(tái)、機(jī)制三個(gè)方面入手：
（1）從產(chǎn)業(yè)化、信息化、智能化等方面來(lái)發(fā)展橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)；
（2）建立國(guó)家級(jí)全產(chǎn)業(yè)鏈科技發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)；
（3）探索“智能橋梁”多產(chǎn)業(yè)協(xié)同的創(chuàng)新模式。
按照上述方式，我們就可以實(shí)現(xiàn)需求共享、資源共享和成果共享，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，并可以構(gòu)建起一種以產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新、平臺(tái)創(chuàng)新、生態(tài)創(chuàng)新為特征的橋梁創(chuàng)新體系。
（三）“智能橋梁”的發(fā)展建議
為實(shí)現(xiàn)橋梁智能化，我們可以在培育階段、實(shí)施階段和產(chǎn)業(yè)化階段采用三步戰(zhàn)略。此戰(zhàn)略將有助于“智能橋梁”科技計(jì)劃的實(shí)施，可顯著提高橋梁的產(chǎn)業(yè)化、信息化和智能化水平。正如下面三個(gè)小節(jié)所述，在橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)發(fā)展、平臺(tái)構(gòu)建、創(chuàng)新機(jī)制建設(shè)中，我們需要開(kāi)展如下工作。
1. 運(yùn)用“智能橋梁”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃
鑒于中國(guó)橋梁產(chǎn)業(yè)在設(shè)計(jì)、制造、建造、管養(yǎng)等關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備方面缺乏核心技術(shù)，所以我們亟需科學(xué)的解決方案。通過(guò)系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)，我們可以突破目前影響橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)裝備的關(guān)鍵共性和產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題。以“智能橋梁”為主題的“中國(guó)橋梁2025”科技計(jì)劃是中國(guó)橋梁工程未來(lái)10~20年的頂層科技發(fā)展規(guī)劃。按照加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)、注重全產(chǎn)業(yè)鏈一體化實(shí)施的原則，該科技計(jì)劃以需求為出發(fā)點(diǎn)，涵蓋橋梁設(shè)計(jì)、施工、管養(yǎng)、材料、裝備和軟件等全產(chǎn)業(yè)鏈。該科技計(jì)劃包括“橋梁智能化設(shè)計(jì)建造技術(shù)及裝備”“橋梁智能化管養(yǎng)技術(shù)及裝備”和“橋梁智能化建設(shè)和養(yǎng)護(hù)一體化技術(shù)及平臺(tái)”三個(gè)項(xiàng)目。而且，按照基礎(chǔ)前沿、共性關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)集成及產(chǎn)業(yè)化示范布局29個(gè)項(xiàng)目（圖3）。通過(guò)橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等新一代信息技術(shù)的深度融合，研究將側(cè)重于橋梁智能化設(shè)計(jì)建造技術(shù)及裝備、智能化管養(yǎng)技術(shù)及裝備、智能化建設(shè)和養(yǎng)護(hù)一體化技術(shù)及平臺(tái)。此外，我們應(yīng)加強(qiáng)建設(shè)相應(yīng)的研究基地和團(tuán)隊(duì)，打造以產(chǎn)業(yè)化、信息化、智能化和綠色建造為特征的橋梁全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新體系，提升橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化能力。
目前，“智能橋梁”已被列為中國(guó)交通建設(shè)集團(tuán)的專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)項(xiàng)目，是中國(guó)交通建設(shè)集團(tuán)首先開(kāi)展的研究項(xiàng)目，這決定了中國(guó)未來(lái)“智能橋梁”重點(diǎn)項(xiàng)目研究工作的技術(shù)路線(xiàn)，夯實(shí)了研究基礎(chǔ)。同時(shí)，按照國(guó)家科技研究新政策，中國(guó)交通建設(shè)集團(tuán)正在積極發(fā)展一種以企業(yè)自主投資為主、政府支持為輔的新項(xiàng)目模式。
2. 搭建“智能橋梁”研究與實(shí)現(xiàn)平臺(tái)
以往突出的問(wèn)題包括科技創(chuàng)新要素相對(duì)孤立、創(chuàng)新平臺(tái)水平相對(duì)較低、創(chuàng)新體系不完善、創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化渠道不暢。因此，中國(guó)亟需有效整合資源，搭建國(guó)家級(jí)科技創(chuàng)新平臺(tái)，并解決當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展難題。
為此，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、交通運(yùn)輸部和中國(guó)交通建設(shè)集團(tuán)共同搭建了“公路長(zhǎng)大橋建設(shè)國(guó)家工程研究中心”（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中心”）這一高端平臺(tái)。這是國(guó)內(nèi)公路橋梁產(chǎn)業(yè)唯一的國(guó)家級(jí)橋梁技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)。該中心的主要任務(wù)是圍繞國(guó)家重點(diǎn)工程和行業(yè)需求，推動(dòng)符合橋梁深水基礎(chǔ)、長(zhǎng)大橋梁結(jié)構(gòu)體系與關(guān)鍵結(jié)構(gòu)、橋梁高效裝配、長(zhǎng)大橋結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)與檢測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估這四大發(fā)展方向的業(yè)務(wù)發(fā)展，參與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定，促進(jìn)國(guó)際合作與交流，向相關(guān)企業(yè)提供技術(shù)咨詢(xún)服務(wù)，以及提升我國(guó)橋梁建造產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新能力。
目前，該中心已開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。根據(jù)國(guó)家對(duì)技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)的相關(guān)要求，中心將被定位為技術(shù)創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化平臺(tái)，專(zhuān)注于共性產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)和成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，充分發(fā)揮科技進(jìn)步在產(chǎn)業(yè)中的帶動(dòng)作用，并成為“智能橋梁”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的實(shí)施平臺(tái)、產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型平臺(tái)和人才培養(yǎng)平臺(tái)。
3. 建立新型橋梁產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制
鑒于中國(guó)橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域存在的科技成果轉(zhuǎn)化渠道不暢、“產(chǎn)學(xué)研用”市場(chǎng)化機(jī)制與合作機(jī)制不完善、成果轉(zhuǎn)化二次投資不足、“智能橋梁”科技創(chuàng)新的外部創(chuàng)新資源需整合等問(wèn)題，我們有必要建立橋梁產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制。
如上所述，按照共享與協(xié)同發(fā)展理念、“產(chǎn)學(xué)研用”相結(jié)合以及“資源共享、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、聯(lián)合開(kāi)發(fā)、協(xié)同共贏”的原則，我們有必要對(duì)重點(diǎn)企業(yè)、知名高校、科研院所以及橋梁和相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)家和行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與技術(shù)中心等優(yōu)勢(shì)資源進(jìn)行整合。此外，我們有必要建立“長(zhǎng)大橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)一體化協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)”，并組建“橋梁產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”（圖4）以獲取更高層次的產(chǎn)業(yè)內(nèi)外創(chuàng)新資源。協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制以創(chuàng)新發(fā)展的內(nèi)在需求和相關(guān)方的共同利益為基礎(chǔ)，遵循市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律，通過(guò)具有法律約束力的合同對(duì)各成員形成有效的行為約束和利益保護(hù)。同時(shí)，協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制在產(chǎn)學(xué)研之間建立起一種持續(xù)和穩(wěn)定的合作關(guān)系。這樣，協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制將重塑橋梁產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新生態(tài)。
在未來(lái)一段時(shí)間，橋梁協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制將主要由兩個(gè)主體構(gòu)成——面向產(chǎn)業(yè)內(nèi)部資源創(chuàng)新的“長(zhǎng)大橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)一體化協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)”和以面向產(chǎn)業(yè)內(nèi)外資源創(chuàng)新的“智能橋梁”為指導(dǎo)的“橋梁產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”。為組織和實(shí)現(xiàn)未來(lái)“智能橋梁”的發(fā)展，中國(guó)已圍繞橋梁智能化發(fā)展開(kāi)展了多項(xiàng)重大科研和工程項(xiàng)目研究。
五、總結(jié)
改革開(kāi)放40多年來(lái)，中國(guó)橋梁工程已走出了一條自主建設(shè)和創(chuàng)新發(fā)展的成功道路，取得了一批自主創(chuàng)新成果，建成了一大批具有國(guó)際影響力的橋梁。而且，中國(guó)培養(yǎng)了一批橋梁工程領(lǐng)軍人物和技術(shù)專(zhuān)家，在世界上榮獲了許多大獎(jiǎng)，贏得了國(guó)際橋梁界的尊重和認(rèn)可。這些成就為中國(guó)未來(lái)發(fā)展成為世界橋梁強(qiáng)國(guó)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)橋梁產(chǎn)業(yè)仍有一些問(wèn)題要克服。中國(guó)橋梁產(chǎn)業(yè)在設(shè)計(jì)、制造、施工和養(yǎng)護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)及裝備相關(guān)領(lǐng)域缺乏核心技術(shù)，面臨一系列深層次的制度機(jī)制問(wèn)題。
中國(guó)橋梁工程目前面臨巨大的戰(zhàn)略機(jī)遇、政策相關(guān)機(jī)遇和技術(shù)機(jī)遇，在未來(lái)10~20年，中國(guó)橋梁工程產(chǎn)業(yè)將步入創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型和升級(jí)的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期。為完成支撐國(guó)家重大發(fā)展戰(zhàn)略、確保大型橋梁的安全和使用壽命以及實(shí)現(xiàn)橋梁強(qiáng)國(guó)夢(mèng)的三大歷史任務(wù)，中國(guó)橋梁工程產(chǎn)業(yè)必須抓住這些機(jī)遇，并進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，以實(shí)施“智能橋梁”科技計(jì)劃并組建“橋梁產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”。這樣，中國(guó)將引領(lǐng)智能化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化體系和專(zhuān)業(yè)化橋梁工程平臺(tái)的一體化發(fā)展，將中國(guó)橋梁工程升級(jí)為以“智能橋梁”為特征的“第三代橋梁工程”。這一轉(zhuǎn)變標(biāo)志著橋梁產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一次飛躍。注：本文內(nèi)容呈現(xiàn)形式略有調(diào)整，若需可查看原文。
改編原文：
Li Guo, Jun Wu, Jinghai Li.Complexity at Mesoscales: A Common Challenge in Developing Artificial Intelligence[J].Engineering,2019,5(5):924-929.
作者介紹
長(zhǎng)期從事結(jié)構(gòu)工程學(xué)科鋼結(jié)構(gòu)、鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)等方向的科研與教學(xué)工作，在鋼結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)及新型結(jié)構(gòu)體系的理論研究、工程應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面取得了創(chuàng)新成果。采用半能量法求解薄板及板組的屈曲與屈曲后承載力問(wèn)題，提出了考慮板組效應(yīng)影響的卷邊板件有效寬度設(shè)計(jì)方法，完善了冷彎型鋼構(gòu)件、板件、墻體與樓蓋的設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)方法。研發(fā)了橫孔連鎖空心砌塊墻體與新型疊合樓板，并提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)方法。研發(fā)了在鋼管約束型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，提出了鋼管約束混凝土柱的設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)方法。
長(zhǎng)期從事橋梁工程技術(shù)研究和應(yīng)用，攻克了多項(xiàng)重大工程關(guān)鍵技術(shù)難題。其中，首創(chuàng)了千米級(jí)斜拉橋結(jié)構(gòu)體系、設(shè)計(jì)與施工控制關(guān)鍵技術(shù)；提出了大跨預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋主梁開(kāi)裂和跨中下?lián)峡刂脐P(guān)鍵技術(shù)；研發(fā)了短線(xiàn)匹配法節(jié)段預(yù)制拼裝體外預(yù)應(yīng)力橋梁關(guān)鍵技術(shù)；并在多塔斜拉橋關(guān)鍵技術(shù)、大跨徑變截面連續(xù)鋼箱梁橋關(guān)鍵技術(shù)、特大型橋梁防災(zāi)減災(zāi)與安全控制技術(shù)等方面取得重要成果。
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