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關(guān)于中國橋梁技術(shù)發(fā)展的思考
導(dǎo)讀
中國橋梁工程產(chǎn)業(yè)在新時(shí)代面臨的主要問題都與如何支撐“交通強(qiáng)國”的建設(shè)相關(guān)。這些問題包括橋梁工程如何才能支撐中國的重大國家戰(zhàn)略？如何才能確保橋梁安全？如何才能實(shí)現(xiàn)橋梁強(qiáng)國夢？面臨這些新的歷史任務(wù)，我們必須立足中國橋梁工程技術(shù)的現(xiàn)狀，以更開闊的視野審視中國橋梁技術(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)的方法推動中國橋梁工程的發(fā)展。
注：風(fēng)云之聲內(nèi)容可以通過語音播放啦！讀者們可下載訊飛有聲APP，聽公眾號，查找“風(fēng)云之聲”，即可在線收聽~本文選自中國工程院院刊《Engineering》2019年第6期
作者：周緒紅，張喜剛
來源：Thoughts on the Development of Bridge Technology in China[J].Engineering,2019,5(6):1120-1130.
一、引言
橋梁為擴(kuò)大人類活動范圍提供媒介，克服了地緣政治障礙。橋梁已成為人類擴(kuò)大生存空間的重要渠道，極大地促進(jìn)了社會發(fā)展。橋梁工程的功能價(jià)值、社會價(jià)值和文化價(jià)值與人類社會的政治、經(jīng)濟(jì)和文化活動密切相關(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資產(chǎn)，它已成為社會發(fā)展的縮影。
改革開放以來的40年是中國橋梁建設(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)以來的創(chuàng)新與超越發(fā)展階段。中國橋梁工程的發(fā)展已取得了實(shí)質(zhì)性的飛躍，建成了以蘇通長江公路大橋、天興洲長江大橋、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，中國積極參與國際競爭，參建了馬來西亞檳城二橋、巴拿馬運(yùn)河三橋和奧克蘭新海灣大橋等許多國際知名橋梁工程。這些工程榮獲了國際咨詢工程師聯(lián)合會（FIDIC）“百年重大土木工程項(xiàng)目杰出獎(jiǎng)”、美國土木工程師學(xué)會（ASCE）“杰出土木工程成就獎(jiǎng)”和國際橋梁與結(jié)構(gòu)工程協(xié)會（IABSE）“杰出結(jié)構(gòu)工程獎(jiǎng)”等34項(xiàng)著名國際大獎(jiǎng)。這些獎(jiǎng)項(xiàng)標(biāo)志著中國橋梁產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，同時(shí)中國橋梁產(chǎn)業(yè)也贏得了國際橋梁界的尊重和認(rèn)可。中國橋梁工程已逐漸走向世界舞臺中心。
然而，近年來國內(nèi)外環(huán)境的不斷發(fā)展與變化，使中國橋梁產(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。中國橋梁工程產(chǎn)業(yè)在新時(shí)代面臨的主要問題都與如何支撐“交通強(qiáng)國”的建設(shè)相關(guān)。這些問題包括橋梁工程如何才能支撐中國的重大國家戰(zhàn)略？如何才能確保橋梁安全？如何才能實(shí)現(xiàn)橋梁強(qiáng)國夢？面臨這些新的歷史任務(wù)，我們必須立足中國橋梁工程技術(shù)的現(xiàn)狀，以更開闊的視野審視中國橋梁技術(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)的方法推動中國橋梁工程的發(fā)展。
二、中國橋梁技術(shù)的現(xiàn)狀
伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，中國的改革開放為中國橋梁工程的發(fā)展帶來了前所未有的機(jī)遇，橋梁建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。截至2017年年底，中國已建成的橋梁數(shù)量超過83萬座。中國建成了許多有重大國際影響的世界著名橋梁工程，已獲得了全世界對中國橋梁工程的認(rèn)可。在世界排名前十的各類橋梁中，中國橋梁占據(jù)了一大半（表1）。中國橋梁產(chǎn)業(yè)取得的輝煌成就已獲得社會的廣泛認(rèn)可。橋梁已成為中國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中最重要的品牌之一，中國橋梁的國際認(rèn)可度正在不斷提升。
中國橋梁工程產(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。中國橋梁工程產(chǎn)業(yè)在以下四個(gè)方面取得了長足的進(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，中國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)能在國內(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在中國應(yīng)用廣泛。研究人員對纖維混凝土、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)研究人員也越來越重視通過提高混凝土材料性能來改善其結(jié)構(gòu)性能。
中國鋼材的發(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。Q500鋼材已研發(fā)成功，并被應(yīng)用于滬通長江大橋和其他工程。700MPa級鋼材目前正處于研發(fā)階段，環(huán)氧樹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鋼絞線已實(shí)現(xiàn)國產(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。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)測和加固工程中的研究和應(yīng)用也已逐步開展。
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。中國幅員遼闊，地質(zhì)和地形條件多種多樣。這促進(jìn)了橋梁類型的多樣化發(fā)展，并帶動了勘察設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。因此，中國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，并為智能選線和三維（3D）設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺。
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。目前中國橋梁工程產(chǎn)業(yè)已建立集經(jīng)驗(yàn)、概率和風(fēng)險(xiǎn)評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)了中國橋梁技術(shù)的國際認(rèn)可度。
在橋型和結(jié)構(gòu)體系方面，中國工程師已掌握各類橋梁設(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)測無黏結(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、施工過程模擬和施工進(jìn)度管理。同時(shí)，研究人員通過將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的管理平臺的建設(shè)也已取得突破。
3. 施工技術(shù)
中國擁有不同施工條件下各類型橋梁的施工控制技術(shù)，隨著自動化水平、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)由中國制造。自動化水平和裝備生產(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)段長度（每節(jié)長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)到了國際領(lǐng)先水平。中國自主研制的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、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)體長度為198 m，轉(zhuǎn)體重量為22 400 t）均達(dá)到了國際領(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-硬組合與三級牽引的超長斜拉索架設(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)的滬昆鐵路北盤江特大橋主跨跨徑達(dá)到了445 m，橋梁跨度遠(yuǎn)超國外水平（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)超過了國外水平。
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、承臺和墩體預(yù)拼裝、預(yù)制鋼橋塔整體吊裝已實(shí)現(xiàn)。對于主梁，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)都采用了自動化安裝。此外，為了改造和升級老橋梁，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)、制造和無應(yīng)力構(gòu)件安裝全過程的幾何控制方法。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)。基于網(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，中國在橋梁管養(yǎng)、監(jiān)測、檢測和評估技術(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)為輔的兩級方法。
在監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，厘米級實(shí)時(shí)動態(tài)差分式全球定位系統(tǒng)、全系列光纖光柵測量儀等一系列傳感器和監(jiān)測產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用。研究人員還研發(fā)了微秒級時(shí)鐘同步振動信號調(diào)理器、百赫茲級高速掃描光纖解調(diào)儀等一系列信號采集設(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)測技術(shù)。數(shù)百座橋梁已安裝了結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)集成技術(shù)日臻成熟。
在檢測技術(shù)方面，研究人員研發(fā)了橋梁混凝土無損檢測、鋼結(jié)構(gòu)橋梁疲勞裂紋探測、水下樁基礎(chǔ)檢測、高清攝像損傷識別、橋梁靜載試驗(yàn)等檢測技術(shù)以及纜索檢測機(jī)器人、橋梁檢測車等一系列檢測裝備。檢測裝備越來越專業(yè)化和智能化，檢測技術(shù)的重心已從破壞性檢測向無損檢測方向轉(zhuǎn)移。
在評估技術(shù)方面，研究人員提出了采用分層綜合評定與五類單項(xiàng)控制指標(biāo)相結(jié)合的橋梁技術(shù)狀況評定方法，評定指標(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)的評定方法；提出了基于橋梁承載力評估、耐久性評估及適用性評估的綜合評估方法。評估結(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，使得對橋梁的保護(hù)由被動保護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃颖Ｗo(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)識別碼，便可對各種施工文件、監(jiān)測設(shè)備、監(jiān)測數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)和橋梁施工與管理過程中的其他信息進(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、自動化和可控性。
（二）存在的問題
自改革開放40年來，中國在橋梁工程方面取得了輝煌成就。然而，與發(fā)達(dá)國家相比，中國橋梁工程在四個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域還存在一些問題和不足。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。這些問題進(jìn)一步影響了中國橋梁產(chǎn)業(yè)的長期發(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，中國仍然在追趕西方國家。高性能混凝土材料的研究仍處于初級階段（即模仿國外的產(chǎn)品），且高性能鋼材的力學(xué)性能指標(biāo)也低于國外水平。與西方國家相比，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)以及具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件等方面的研究和應(yīng)用落后于西方國家。
（3）施工。中國的施工技術(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)測和檢測技術(shù)與裝備、結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估理論與方法、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橋梁工程的進(jìn)一步發(fā)展，對中國橋梁工程產(chǎn)業(yè)的競爭力構(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)識到中國在創(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。現(xiàn)有橋梁的建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)優(yōu)勢不足以支撐中國向世界領(lǐng)先的橋梁制造行列邁進(jìn)。
（2）觀念引領(lǐng)。中國既缺乏堅(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)。阻礙中國建設(shè)創(chuàng)新機(jī)制的兩個(gè)問題是創(chuàng)新平臺的同質(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)問題。新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化水平較低，使得開發(fā)者難以盈利并限制了產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
上述問題限制了中國橋梁工程產(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)展的第一動力。近年來，國內(nèi)外需求的變化（其中包括新需求的提出）讓中國橋梁工程的發(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”、長江經(jīng)濟(jì)帶和京津冀協(xié)同發(fā)展等一系列國家發(fā)展戰(zhàn)略的提出，橋梁建設(shè)需求依然旺盛。然而，未來橋梁建設(shè)將逐漸向中國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，中國公路橋梁總數(shù)達(dá)83.25萬座，居世界第一。以目前中國橋梁3%的年增加率計(jì)算，預(yù)計(jì)到2025年中國公路橋梁總數(shù)將超過100萬座。同時(shí)，由于橋梁“老齡化”和服役條件惡化，大量橋梁病害問題將會越來越突出，安全事故也會日益增多。目前，中國危橋總數(shù)約為7萬座（圖2），占中國現(xiàn)有橋梁總數(shù)的1/12，且今后這一比例仍會維持在較高水平。我國老舊橋梁的修復(fù)工作對橋梁養(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。中國社會發(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、動力改革為指導(dǎo)，中國橋梁的建設(shè)效率和工程質(zhì)量必須通過技術(shù)創(chuàng)新來提高。
總之，未來中國橋梁工程產(chǎn)業(yè)必須要解決如何滿足國內(nèi)對施工技術(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)、長效服役的問題就概括了當(dāng)今中國橋梁發(fā)展面臨的三大挑戰(zhàn)。中國橋梁產(chǎn)業(yè)的長期生存和健康發(fā)展需要對整個(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。新一代信息技術(shù)正在改變?nèi)祟惖纳罘绞剑⒔o傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)帶來了革命性的變化。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，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。向社會展示解決現(xiàn)實(shí)問題的能力將有力地支撐中國實(shí)現(xiàn)“橋梁強(qiáng)國”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)就會像無本之木。
（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信息通道的支持?？茖W(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)全過程建立智能決策系統(tǒng)，從而減少對人力的依賴并實(shí)現(xiàn)無人值守的橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)模式。
顯然，“智能橋梁”的發(fā)展需要以兩個(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，這一趨勢已逐漸形成一種社會共識，并成為解決以往問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、機(jī)制三個(gè)方面入手：
（1）從產(chǎn)業(yè)化、信息化、智能化等方面來發(fā)展橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)；
（2）建立國家級全產(chǎn)業(yè)鏈科技發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化平臺；
（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、平臺構(gòu)建、創(chuàng)新機(jī)制建設(shè)中，我們需要開展如下工作。
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)化問題。以“智能橋梁”為主題的“中國橋梁2025”科技計(jì)劃是中國橋梁工程未來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”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。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”已被列為中國交通建設(shè)集團(tuán)的專項(xiàng)技術(shù)項(xiàng)目，是中國交通建設(shè)集團(tuán)首先開展的研究項(xiàng)目，這決定了中國未來“智能橋梁”重點(diǎn)項(xiàng)目研究工作的技術(shù)路線，夯實(shí)了研究基礎(chǔ)。同時(shí)，按照國家科技研究新政策，中國交通建設(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
以往突出的問題包括科技創(chuàng)新要素相對孤立、創(chuàng)新平臺水平相對較低、創(chuàng)新體系不完善、創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化渠道不暢。因此，中國亟需有效整合資源，搭建國家級科技創(chuàng)新平臺，并解決當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展難題。
為此，國家發(fā)展和改革委員會、交通運(yùn)輸部和中國交通建設(shè)集團(tuán)共同搭建了“公路長大橋建設(shè)國家工程研究中心”（以下簡稱“中心”）這一高端平臺。這是國內(nèi)公路橋梁產(chǎn)業(yè)唯一的國家級橋梁技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化平臺。該中心的主要任務(wù)是圍繞國家重點(diǎn)工程和行業(yè)需求，推動符合橋梁深水基礎(chǔ)、長大橋梁結(jié)構(gòu)體系與關(guān)鍵結(jié)構(gòu)、橋梁高效裝配、長大橋結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測與檢測和風(fēng)險(xiǎn)評估這四大發(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)國際合作與交流，向相關(guān)企業(yè)提供技術(shù)咨詢服務(wù)，以及提升我國橋梁建造產(chǎn)業(yè)的核心競爭力和創(chuàng)新能力。
目前，該中心已開始運(yùn)營。根據(jù)國家對技術(shù)創(chuàng)新平臺的相關(guān)要求，中心將被定位為技術(shù)創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化平臺，專注于共性產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)開發(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)中的帶動作用，并成為“智能橋梁”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的實(shí)施平臺、產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型平臺和人才培養(yǎng)平臺。
3. 建立新型橋梁產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制
鑒于中國橋梁建設(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)勢互補(bǔ)、聯(lián)合開發(fā)、協(xié)同共贏”的原則，我們有必要對重點(diǎn)企業(yè)、知名高校、科研院所以及橋梁和相關(guān)領(lǐng)域的國家和行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與技術(shù)中心等優(yōu)勢資源進(jìn)行整合。此外，我們有必要建立“長大橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)一體化協(xié)同創(chuàng)新平臺”，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)，遵循市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律，通過具有法律約束力的合同對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“長大橋梁建設(shè)和養(yǎng)護(hù)一體化協(xié)同創(chuàng)新平臺”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“智能橋梁”的發(fā)展，中國已圍繞橋梁智能化發(fā)展開展了多項(xiàng)重大科研和工程項(xiàng)目研究。
五、總結(jié)
改革開放40多年來，中國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際影響力的橋梁。而且，中國培養(yǎng)了一批橋梁工程領(lǐng)軍人物和技術(shù)專家，在世界上榮獲了許多大獎(jiǎng)，贏得了國際橋梁界的尊重和認(rèn)可。這些成就為中國未來發(fā)展成為世界橋梁強(qiáng)國奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而，與發(fā)達(dá)國家相比，中國橋梁產(chǎn)業(yè)仍有一些問題要克服。中國橋梁產(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)制問題。
中國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10~20年，中國橋梁工程產(chǎn)業(yè)將步入創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型和升級的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期。為完成支撐國家重大發(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)國夢的三大歷史任務(wù)，中國橋梁工程產(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，中國將引領(lǐng)智能化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化體系和專業(yè)化橋梁工程平臺的一體化發(fā)展，將中國橋梁工程升級為以“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裂和跨中下?lián)峡刂脐P(guān)鍵技術(shù)；研發(fā)了短線匹配法節(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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