1、附件 1：2019 年國家科學技術獎提名項目公示內(nèi)容（技術發(fā)明獎）項目名稱 :長大橋梁災變前兆綜合預判多級預警技術提名者 :遼寧省一、提名意見提名意見：我單位認真審閱了該項目提名書及附件材料，確認全部材料真實有效，相關欄目符合填寫要求。該項目緊密結(jié)合“長大橋梁災變前兆綜合預判多級預警技術”這一國家行業(yè)需求，在國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體項目、國家優(yōu)秀青年科學基金等資助下，針對長大橋梁的安全預警技術開展了多單位協(xié)同攻關，取得了系統(tǒng)性的創(chuàng)新成果，主要發(fā)明點包括：1）發(fā)明了高精度、耐候好、價格低的橋梁監(jiān)測專用型傳感元件；2）發(fā)明了橋梁性能演化判識技術；3）發(fā)明了橋梁結(jié)構(gòu)安全預警技術體系。研究成果發(fā)

2、表學術論文被SCI 收錄 47 篇，獲授權專利48 項，成果被納入行業(yè)標準 T/CECS529-2018 、 CECS333:2012 等，在安慶長江大橋、南京大勝關長江大橋、沈陽伯官大橋、寧波招寶山大橋等重大橋梁工程得到成功應用，取得了良好的經(jīng)濟效益與社會效益。提名該項目為國家技術發(fā)明獎二 等獎。二、項目簡介該項目研究屬于土木建筑領域。我國長大橋梁的在役規(guī)模高居世界第一，其運營安全一直受到橋梁工程界的廣泛關注。近年來，眾多長大橋梁均安裝了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，分別對環(huán)境與運營荷載、以及結(jié)構(gòu)響應等進行實時監(jiān)測，然而一個突出的瓶頸問題是目前絕大多數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)無法實現(xiàn)預警功能，嚴重制約了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術

3、的發(fā)展。本項目立足這一重大工程需求，依托在國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體項目、國家優(yōu)秀青年科學基金等國家重大科研項目的資助，針對長大橋梁的安全預警技術開展了多單位協(xié)同攻關，取得了系統(tǒng)性的創(chuàng)新成果。主要發(fā)明點包括：1）研發(fā)出高精度、耐候好、價格低的橋梁監(jiān)測傳感元件，提出了傳感元件材料參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和電學參數(shù)優(yōu)化設計方法，建立了包括振動信號最強、重構(gòu)效果最佳、識別誤差最小等橋梁局部和整體性態(tài)測點優(yōu)選準則，實現(xiàn)了橋梁運營狀態(tài)長壽命、全方位、高性能感知； 2）給出了基于貝葉斯估計的廣義極值分布、廣義帕累托分布等復雜概率建模技術，建立了基于極大似然估計的橋梁隨機荷載場概率分布模型，建立了橋梁多病害耦合極

4、限狀態(tài)方程，彌補了長大橋梁長壽命服役性能失效分析的技術不足；3）率先將基于主成分分析的霍特林 T2 統(tǒng)計量表達為其廣義形式，從理論上推導出了敏感因子，用于量化每個主方向?qū)δ硿y量變量異常的敏感性。依據(jù)敏感因子的大小為每個主方向賦予不同權值，以計算相應加權統(tǒng)計量，進而顯著提升了其對該測量變量異常的預警能力，并采用貝葉斯推理將所有測量變量對應的加權統(tǒng)計量融合為一個指標，實現(xiàn)了橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)的偶然異常預警。4）創(chuàng)新性地提出一種新穎的時-空相關性建模方法，該方法對當前測量數(shù)據(jù)和過去測量數(shù)據(jù)建立典型相關分析模型。在此基礎上，提出了一種典型相關生成算子，通過典型相關系數(shù)是否為零將算子劃分為系統(tǒng)相關與系統(tǒng)無關兩

5、部分，分別定義兩類統(tǒng)計量，從而實現(xiàn)了橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)異常預警。該項目研究成果發(fā)表學術論文被SCI 收錄 47 篇，獲授權專利48 項，成果被納入行業(yè)標準 T/CECS529-2018 、 CECS333:2012 等，在安慶長江大橋、南京大勝關長江大橋、沈陽伯官大橋、寧波招寶山大橋等重大橋梁工程得到成功應用，取得了良好的經(jīng)濟效益與社會效益。三、客觀評價1. 澳大利亞工程院院士H.Hao 論文論價：提出了基于能量損傷的多級損傷診斷方法（.presented a multi-stage structural damage diagnosis method based on "energ

6、y-damage" theory. ）。2. 中國工程院院士歐進萍教授論文，正面評述了項目研發(fā)的具有自傳感特性的水泥基材料，適用于土木工程結(jié)構(gòu)長期健康監(jiān)測( “ Smart cement-based composites with strain self-sensingability were attractive for the structural health monitoring for civil infrastructures in long-term service. cement-based piezoelectric composites were also dev

7、eloped for health monitoring ” )。3. 美國紐約州立大學布法羅分校首席教授DDL.Chung 、布魯塞爾自由大學知名教授A.Deraemaeker 發(fā)表在 Smart Mater. Struct. 的文章作為應用案例引用了項目組成果“ In particular, the piezoelectric material can be embedded in an aggregate 62,63. ”，“ (iii) concrete cracking 18 22, (iv) water seepage 23 25 and (v) mechanical proper

8、ties of concrete 26 ”。 等等。四、推廣應用情況1. 該項目技術通過監(jiān)測橋梁風場可以為橋梁安全和路過車輛的行駛安全提供保障，通過在橋塔頂部和跨中安裝了兩個風速計。風速、風向等可以用于橋梁管理，警告行駛車輛控制車速，小心駕駛。當風速超過閾值時，屏幕顯示控制車速信息、注意駕駛安裝的信息，大大減少了高速發(fā)生事故的可能性。2. 該項目發(fā)明了紅外溫度儀，可用于實時溫度，用于路面溫度預警。橋面溫度是橋梁運營中的一個重要參數(shù)。夏天，橋面溫度可以達到接近60°C，比空氣溫度高約20°C。 高溫度會導致瀝青路面損壞，車轍會引起路面的永久變形。因此，在高溫期間需要進行噴水為

9、路面降溫。在冬天，潮濕多雪的天氣可以使路面結(jié)冰。路面結(jié)冰容易造成交通事故，所以除冰實施可以避免交通事故。3. 該項目發(fā)明了伸縮縫 縱向累計位移用于判斷伸縮縫的運行異常預警，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及數(shù)值模型分析結(jié)果，得到了主梁跨中撓度和伸縮縫應變的相關關系，提出了伸縮縫性能的評估方法和防止伸縮縫滑動支撐破壞的改進措施，成果為橋梁伸縮縫的日常維護提供了管養(yǎng)建議。4. 該項目揭示了懸索橋跨中短吊索發(fā)生病害的機理，即重車經(jīng)過時導致主梁過大縱向位移會引起短吊索應力增加，繁忙交通量和重車占比造成吊索的襯套和銷軸連接提前磨損破壞。車輛通行的影響線實驗、正常交通荷載下的監(jiān)測撓度以及數(shù)值分析計算均驗證了這一結(jié)果。此外，針

10、對病害嚴重的跨中短吊索，提出了吊索的預警方法。 等等。五、主要知識產(chǎn)權和標準規(guī)范等目錄（不超過 10 件）知識產(chǎn)權知識產(chǎn)權 （標準）（標具體名稱準）類別用于結(jié)構(gòu)監(jiān)測數(shù)發(fā)明據(jù)異常識別的加專利權主成分分析方法一種基于壓電智發(fā)明能骨料的混凝土專利濕度監(jiān)測方法一種鋼筋混凝土發(fā)明結(jié)構(gòu)應力原位在專利線監(jiān)測方法一種抑制索承橋發(fā)明梁伸縮縫病害的專利方法一種水泥基材料發(fā)明在荷載作用下內(nèi)專利部裂縫開展的檢測方法一種用于結(jié)構(gòu)長發(fā)明期監(jiān)測的傳感器專利能量供給裝置大跨索承橋梁拉發(fā)明吊索試驗加載裝專利置計算中鐵橋隧城市橋機軟梁綜合信息管理件著平臺軟件作權國授權授權證書編家號（標號（標（標準實準批準地準編施）發(fā)布部區(qū)）號）

11、日期門）ZL20第中17102018.311186國024810.162 號69.3ZL20第中12102017.275385國557812.267 號10.8ZL20第中14102017.235794國16151.253 號90.6ZL20第中15102017.243175國81023.292 號89.8ZL中20142017.第1066270348國11.177668.2 號1ZL20第中15102017.242546國56703.228 號01.9ZL20第中15102017.273553國134812.122 號54.32017軟著登中2017.字第SR09國3.27167798269

12、93 號發(fā)明人發(fā)明專權利人（標準利（標（標準起草單位）準）有起草人）效狀態(tài)伊廷華，大連理工大學黃海賓，有效李宏男，等哈爾濱工業(yè)大劉鐵軍，鄒篤建，有效學（深圳）滕軍，等董必欽，深圳大學劉昱清，有效邢鋒，等蘇交科集團股孫震，徐劍，張宇有效份有限公司峰，等董必欽，深圳大學邢鋒，房有效國豪，等曲春緒，大連理工大學伊廷華，有效李宏男蘇交科集團股孫震，張有效份有限公司宇峰中鐵大橋（南京）橋隧診治劉華、岳有限公司，中青、吳來有效鐵大橋勘測設義等計院集團有限公司計算2014軟著登中鐵大橋橋梁結(jié)中字第機軟2014.構(gòu)監(jiān)測短信報警國SR09075943件著7.3系統(tǒng)軟件01904 號作權大跨度橋梁結(jié)構(gòu)T/CE中國

13、工CS2018.標準中程建設健康監(jiān)測系統(tǒng)預529-27.16國標準化警閾值標準018協(xié)會中鐵大橋（南京）橋隧診治劉華、岳有限公司，中青、吳來有效鐵大橋勘測設義等計院集團有限公司大連理工大伊廷華，學，合誠工程林東明，咨詢集團股份有效丁幼亮，有限公司，重等慶大學，等六、主要完成人情況表姓名伊廷華排名1行政職務副院長技術職稱教授工作單位大連理工大學完成單位大連理工大學對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：提出了高性能傳感網(wǎng)絡拓撲設計與測點優(yōu)選方法；提出了橋梁時 - 空監(jiān)測數(shù)據(jù)的降維解析方法；提出荷載 - 響應相關建模的結(jié)構(gòu)異常預警技術。姓名劉鐵軍排名2行政職務副院長技術職稱教授工作單位哈爾濱工業(yè)大學（深圳）完成單

14、位哈爾濱工業(yè)大學（深圳）對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：發(fā)明了一種基于壓電智能骨料的混凝土濕度監(jiān)測方法，建立了幅值和波速與混凝土結(jié)構(gòu)中滲水程度的量化規(guī)律。姓名董必欽排名3行政職務無技術職稱教授工作單位深圳大學完成單位深圳大學對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：發(fā)明了一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應力原位在線監(jiān)測方法，發(fā)明了一種水泥基材料在荷載作用下內(nèi)部裂縫開展的檢測方法。姓名劉華排名4行政職務分公司總經(jīng)理技術職稱教授級高工工作單位中鐵大橋勘測設計院集團有限公司完成單位中鐵大橋勘測設計院集團有限公司對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：參與開發(fā)了中鐵橋隧城市橋梁綜合信息管理平臺軟件、開發(fā)了中鐵大橋橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測短信報警系統(tǒng)軟件。姓名梅大鵬排名

15、5行政職務公司科技部部長技術職稱教授級高工工作單位中鐵大橋勘測設計院集團有限公司完成單位中鐵大橋勘測設計院集團有限公司對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：參與開發(fā)了中鐵橋隧城市橋梁綜合信息管理平臺軟件、開發(fā)了中鐵大橋橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測短信報警系統(tǒng)軟件。姓名孫震排名6行政職務副主任工程師技術職稱工程師工作單位蘇交科集團股份有限公司完成單位蘇交科集團股份有限公司對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：發(fā)明了一種抑制索承橋梁伸縮縫病害的方法，發(fā)明了大跨索承橋梁拉吊索試驗加載裝置。七、完成人合作關系說明該項目由大連理工大學、哈爾濱工業(yè)大學（深圳）、深圳大學、中鐵大橋勘測設計院集團有限公司、蘇交科集團股份有限公司五家單位協(xié)同合作，緊密圍繞“長大橋梁災變前兆綜合預判多級預警”中的關鍵技術問題，長期開展產(chǎn)- 學 - 研 - 用的合作研究，是一個有機的協(xié)作整體。項目組伊廷華，劉鐵軍，梅