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2025年12月5日,中國鋼結構協會組織召開了“十四五”國家重點研發計劃“交通基礎設施”重點專項青年科學家項目“在役特大跨橋梁壽命演化理論與建模方法”科技成果評價會。該成果由重慶大學牽頭負責,大連理工大學與東南大學等單位共同完成。

評價會邀請中國五礦集團有限公司首席科學家曾濱正高工為組長,清華大學潘鵬教授、中交公路長大橋建設國家工程研究中心總經理馬軍海正高工、上海交通大學程斌教授、河北工業大學卿龍邦教授為成員。協會秘書長李慶偉主持會議,項目組顧問重慶大學周緒紅教授、劉界鵬教授,北京建筑大學伊廷華教授,東南大學郭彤教授,項目牽頭單位重慶大學科學技術發展研究院副院長余年教授,項目組重慶大學白涌滔教授、譚儼珂助理研究員,大連理工大學曲春緒教授,東南大學劉中祥副教授等參加會議。

會上,重慶大學白涌滔教授代表項目組,匯報了項目研究背景、關鍵創新技術及成果應用等內容。評價專家們審閱了技術資料,經質詢和討論,認為項目組針對在役特大跨橋梁壽命演化理論與建模方法及技術,系統開展了特大跨橋梁性能演變及其參數的動態表征理論、特大跨橋梁性能突變前的損傷力學演化理論與方法、特大跨橋梁智能預測預警理論與靶向加固方法的研究,取得的主要創新成果如下:
1.提出了特大跨橋梁性能變化數據的在線辨識理論,包含環境荷載耦合下弱模態強化方法,大數據下性能參數快速求解方法,參數在線自動強化辨識方法;闡明了特大跨橋梁性能變化數據的動態演化機制和關鍵影響因素,包含荷載-性能參數局部化顯式建模方法,環境干擾下多階性能參數隱式分離模型,性能演化關鍵影響因素提取方法;提出了數據驅動的特大跨橋梁服役性能-荷載作用耦合分析方法,涵蓋了監測大數據異常智能篩查方法和多源環境荷載解耦方法;建立了特大跨橋梁正常-異常加速度監測數據組成的圖像特征基準庫、基于加速度和動應變的長期性能共享數據庫等服役性能變化數據庫,并通過了CNAS和CMA認證測試。
2.構建了橋梁荷載與環境耦合作用時空分布模型,包含了荷載與環境作用模型,循環荷載下疲勞損傷模型,沖擊荷載模型,收縮徐變模型;構建了橋梁服役性能精細化數值模型,涵蓋了裂紋萌生模型、裂紋擴展模型和裂紋閉合與斷裂破壞模型;構建了在役橋梁結構的疲勞損傷力學模型與聲子晶體共振模型,涵蓋了精細化多尺度數值仿真及其精度達到97.48%,大規模模型試驗,完成了1組橋梁關鍵構件的性能突變試驗,提出橋梁結構剩余服役性能的預測模型及定量化指標,包含了腐蝕變量和損傷因子;構建了特大跨橋梁損傷模型的軟件平臺,具有對受彎構件宏觀梁單元的高低周疲勞損傷演化過程仿真功能,并通過了CNAS和CMA認證測試。
3.提出了多齡期特大跨橋梁性能退化表征及診斷評估方法,涵蓋了1個時變退化本構模型且精度超過90%,提出的檢監測數據融合方法,實現了精細化多尺度數值仿真,精度超過93.61%;提出了性能診斷評估方法,可靠性為93%;提出了數據驅動的特大跨橋梁性能推演預測預警方法,涵蓋了性能預測代理模型的建立,精度為93%;提出了數據-認知雙驅動算法,可靠性為90.42%,形成了激光沖擊強化靶向加固理論方法。
完成了應用示范工程模型與方法驗證:提出了特大跨懸索橋梁性能推演預測預警方法及靶向加固理論:完成了性能數據庫應用,完成和實現了數據庫、監測數據的快速準確處理,通過完成橋梁結構的損傷演化建模與分析,壽命可靠性為93%,驗證了損傷模型,完成了預測預警方法應用, 實現了長期性能預測與突變性能預警,準確率為93%,驗證了靶向加固方法,實現了靶向加固技術路線對橋梁結構壽命性能提升95.56%;通過了CNAS和CMA雙認證的第三方測試。
該項目執行期內申請國家發明專利23件(其中授權4件)、計算機軟件著作權9項,發表了SCI、EI論文46篇(含Nature子刊數據論文1篇+Nature指數論文1篇,SCI收錄43篇),撰寫著作1部,項目成果在潤揚大橋、大溪河特大橋、鸚鵡洲長江大橋、江陰大橋、南京長江二橋、大渡河懸索橋等6項重大橋梁工程實現了模型與方法驗證,社會經濟和環境效益顯著,推廣應用前景廣闊。
專家組認為,項目成果總體上達到國際先進水平,其中基于正常-異常數據圖像基準的特大跨橋梁長期服役性能變化數據庫、在役橋梁結構荷載與環境耦合作用下腐蝕-疲勞-斷裂時空分布模型、橋梁整體-鋼箱梁-正交異性鋼橋面板及其焊縫的服役性能與疲勞壽命精細化數值模型、疲勞裂紋萌生-擴展-閉合全過程損傷力學模型與裂紋定位-定量檢測的聲子晶體共振模型、檢監測數據驅動的特大跨橋梁服役性能推演預測預警方法、針對正交異性鋼橋面板的激光沖擊強化靶向加固理論方法成果達到國際領先水平。
