项目名称：基于桥梁服役大数据和形状记忆合金的桥梁智能诊治与性能提升

智慧交通是在现有交通系统的基础上，融入物联网、云计算、大数据、移动互联等高新 IT 技术，提供实时交通数据驱动下的交通信息服务。桥梁作为交通的重要载体，其运维养护的高效性和必要性不容忽视。根据 2021 年 5月 19 日由交通运输部发布《2020 年交通运输行业发展统计公报》，截止 2020年底，全国公路桥梁 91.28 万座、6628.55 万延米，其中特大桥梁 6444 座，大桥 119935 座，其余为中小跨径桥梁（占比约为 86.15%）。随着社会的发展和科技的进步，车辆载重逐渐增大，车速相继提高，交通量激增，人们对行车的安全性和舒适性也提出了更高的要求。但早期建设的桥梁，荷载标准低，施工水平差，经过多年运营，桥梁病害相继出现，损伤积累严重，因此旧桥维修和加固已成为交通行业急需解决的卡脖子问题。 近年来，为准确获取桥梁使用阶段的工作状态并保障桥梁运维安全，我国超过 2000 座大跨度桥梁上已安装健康监测系统，中小跨径桥梁健康监测系统的安装实施更是数量庞大。但该系统造价昂贵，约占桥梁建设成本的 2%。监测系统每天输出大量数据，如何对这些数据进行高效快速分析，并提取关键信息用于桥梁安全评估是一个亟待解决的重要工程问题。目前的数据分析主要以离线方法为主，需专业人员操作，编程和数据预处理工作量繁琐，效率极低，对结构安全评估具有较大的滞后性，无法满足大数据的分析需求。 本项目基于大数据分析和云计算技术，针对桥梁服役状态的安全评估问题展开研究，发展复杂环境下桥梁关键参数的在线损伤识别方法，针对随机交通流荷载产生的参数不确定性进行实时在线分析评估；并结合人工检测及健康监测数据，提出将深度学习与贝叶斯理论相结合的高效马尔科夫链蒙特卡洛模型修正方法；建立基于多重指标的桥梁在线安全性能评估方法和维修策略，并对实际服役桥梁进行在线病害诊治及性能评估。 对于桥梁加固，CFRP 碳纤维复合材料占据了主要的市场份额，但其应用仍存局限性，采用 CFRP 进行桥梁结构加固大多采用直接粘贴 CFRP 布的方式，这种方式对需要加固构件的表面平整度和光滑度要求较高，通常由于脱胶、粘结滑移破坏等原因导致 CFRP 失效而无法与梁或其他构件共同工作。与此同时，CFRP 材料是各向异性的，施加预应力需要特制锚具和张拉设备，造价较高，且极易产生层间破坏，影响加固效率。本项目研制开发的国产 Fe-SMA作为新型桥梁加固材料，是一种各向同性金属材料，拥有着能够便捷施加预应力的优势和高于钢材的弹性模量，施工中无需复杂的锚固系统和预应力张拉设备，工程造价低，加固效率高，拥有着更为广泛的结构加固应用前景。并可以通过材料改性及施工工艺优化，进一步扩宽其在其他工程加固领域的应用。

本项目的现有研究成果已申报多项专利，多次受邀在国内外桥梁工程会议中作报告，交流研究进展及工程应用实例，2020 年获得中国公路学会特等奖一项，2021 年获得江苏省科技进步一等奖，并撰写技术应用行业标准。目前，该智能加固方法已在苏通大桥和杭州湾大桥进行 Fe-SMA 修复钢桥面技术试验段测试，嘉兴同睿负责全过程材料供应、技术支持及现场实施。以上工程为国内首次应用 Fe-SMA 修复桥梁的工程实践，试验段验收通过后，将在全桥应用该智能加固技术，为全面智能提升我国千米级钢桥服役性能奠定材料、理论与试验基础。 本研发项目紧密结合国家发展战略，围绕中国工程院 2019 年 12 月发布的全球土木、水利与建筑工程领域 TOP10 工程研究前沿（第五项：大跨桥梁运营智能监测与性能提升），研究成果及新材料的开发应用具有重要的理论及工程实践价值。Fe-SMA 材料实现量产后，有望逐步占有 CFRP 在桥梁加固领域的市场份额，实现交通行业在新材料和新技术双重驱动下的产业升级