为促进学术交流，桥梁智能与绿色建造全国重点实验室（以下简称“实验室”）面向国内外开放。实验室根据研究方向设置开放基金和课题，广泛吸纳国内外优秀科技工作者入驻开展前沿性、创新性研究工作。同时鼓励固定研究人员与国内外同行联合申报各级各类课题，推动国内外学术交流与科技合作。
一、实验室简介
桥梁智能与绿色建造全国重点实验室依托中铁大桥勘测设计院集团有限公司、中铁大桥局集团有限公司、西南交通大学三家单位共同建设。实验室定位于前沿技术研究，围绕“交通强国”和“双碳”战略，聚焦攻克桥梁数字化建造场景、多智能体协同建造等科学问题，从桥梁多目标优化智能设计、桥梁智能制造安装与控制、桥梁绿色建造三个方向开展前瞻性、先导性、探索性的前沿引领技术研究，突破多目标优化智能设计、数字孪生智能制造安装、建造机器人智能控制、低碳排放建造与固废利用的关键技术难题，并推动研究成果的工程化应用，形成从技术研究、成果转化到产业创新的全链条创新模式。
实验室试验研发条件完备，拥有世界最大的大气边界层风洞，世界最大的多功能桥梁波流实验池，国内最大、世界第二的六自由度地震模拟台和中央企业境内A级共享数据中心，拥有桥梁新材料研发、桥梁结构多功能疲劳试验、桥梁结构动力安全控制研发等试验平台。
二、开放课题主要资助的研究方向与内容
1. 方向一：桥梁智能设计
（1）断层区桥梁地震灾变过程重现及智能优化设计研究
主要研究内容：1）断层区多效应耦合空间地震动模拟技术研究；2）结合人工智能技术桥梁地震灾变过程模拟研究；3）断层区桥梁智能优化设计研究。
研究目标：1）提出可考虑断层破裂多种效应耦合的空间地震场模拟方法，对断层穿跨地区地震作用特征进行模拟重现；2）揭示断层区桥梁倒塌机理，结合人工智能技术推演桥梁地震灾变，并给出提升桥梁地震韧性解决方案。
考核指标：发表论文1篇，其中EI/SCI不少于1篇；申请发明专利1项、软件著作权1项。
（2）生成式AI驱动的预应力混凝土连续梁桥结构方案智能设计方法研究
主要研究内容：1）铁路混凝土连续梁桥结构设计数据和荷载信息的智能化提取与参数表征；2）基于生成式AI的铁路混凝土连续梁桥结构方案设计智能生成；3）数据-力学混合智能评估驱动的桥梁结构方案设计智能优化；4）铁路混凝土连续梁桥结构设计方案智能生成和优化平台。
研究目标：1）建立基于生成式AI的混凝土连续梁桥结构方案智能设计方法及平台；2）提出智能生成和优化的设计方法，可实现对铁路混凝土连续梁桥结构的跨径、截面参数、预应力束布置等关键内容的智能设计；3）实现智能设计平台AI辅助工程师进行“人-机”交互式设计，提升方案设计效率2～5倍，且保证结构设计的关键力学指标合规、经济性水平与工程师设计差异15%以内。
考核指标：发表核心期刊及以上论文2～3篇；申请发明专利1～2项，软件著作权1项。
（3）基于变截面纤维梁单元的桥梁构件二类稳定分析与智能化设计研究
主要研究内容：1）设计支持截面可变的纤维梁单元内点积分方案，集成混凝土、钢筋和钢材在几何非线性下的经验本构关系；2）提出高效的非线性载荷增量迭代及弧长迭代算法，设计针对二类稳定分析的自适应步长控制与收敛判据，提高收敛稳定性降低数值振荡风险；3）引入多目标智能优化算法，对桥塔截面和配筋方案进行安全性与经济性并重的自动化优化，构建迭代优化流程。
研究目标：1）提出一种适用于变截面纤维梁单元的数值模型；2）发展基于纤维梁单元的二类稳定性分析算法与程序模块；3）构建截面与配筋多目标智能优化设计模块，集成自动化迭代流程。
考核指标：发表核心期刊及以上论文1篇；申请发明专利1项；软件著作权1项。
（4）基于深度学习的超大跨度桥梁主梁结构交互式拓扑优化设计方法研究
主要研究内容：1）研究主梁几何描述模型及尺寸物理参数标定方法，提出基于深度网络和拓扑描述函数的结构自适应尺寸约束建模方法；2）研究深度学习和物理信息融合的多尺度超单元刚度生成模型，提出结构多尺度智能计算方法，实现超大跨度桥梁拓扑优化控制方程高效求解；3）研究考虑人类偏好的交互式结构设计方法，突破设计自由度限制，实现千万级以上设计自由度的主梁拓扑优化设计。
研究目标：1）提出结构自适应尺寸约束建模方法；2）建立结构密度场的人机交互控制机制；3）实现主梁交互式拓扑优化设计。
考核指标：发表SCI论文1篇；申请发明专利1项；软件著作权1项。
（5）施工结构智能辅助设计与优化技术研究
主要研究内容：1）桥梁施工结构方案的多目标优化建模与约束体系研究；2）面向桥梁施工结构方案的智能优化算法设计与快速求解技术研究；3）基于大语言模型交互的BIM/有限元模型创建、优化交互方式研发；4）“需求理解-参数建模-有限元分析-动态优化”的自动化迭代机制研究。
研究目标：1）构建能够准确反映实际需求的桥梁施工结构方案多目标优化模型与复杂约束体系；2）研发适用于桥梁施工结构方案的高效智能优化算法及相应的快速求解技术；3）研发基于大语言模型的自然语言交互新范式，实现便捷的BIM/有限元模型创建与智能优化过程交互；4）构建并验证“需求理解-参数建模-有限元分析-动态优化”的闭环自动化迭代设计与优化机制。
考核指标：发表SCI论文1篇，申请发明专利1项。
2. 方向二：桥梁智能建造
（1）基于BIM-GIS融合的大跨度斜拉桥智能感知施工控制技术研究
主要研究内容：1）大跨度斜拉桥施工过程数字孪生高保真建模理论与方法。研究BIM（结构、构件）、GIS（地形、环境）、物联网（假设数据接口）等多源数据的时空融合与动态映射机制。2）数字孪生驱动的施工过程智能推演与前馈控制技术。基于所构建的数字孪生模型，研究施工全过程的快速正向分析与高精度状态预测算法。
研究目标：1）构建一套大跨度斜拉桥施工过程高保真数字孪生建模理论与技术体系。实现BIM、GIS与施工时序数据的深度融合，使数字孪生模型能够精准、动态地映射物理桥梁在施工过程中的几何形态、物理属性与行为状态；2）研发一套基于数字孪生驱动的施工智能推演与前馈控制算法。实现对主梁线形、索力等关键控制指标的精确预测与主动调控，显著提升施工控制的预见性与精准度，最终形成可指导工程实践的智能施工控制解决方案。
考核指标：发表论文2篇，其中EI/SCI不少于1篇；申请发明专利1项、软件著作权1项。
（2）物理-数据融合驱动的大跨度桥梁沉井基础下沉状态预测与智能施工决策研究
主要研究内容：1）超大沉井基础动态下沉全过程数值模拟。针对当前大型沉井下沉施工过程数值模拟方法的局限性，提出基于耦合欧拉-拉格朗日算法的沉井动态下沉全过程大变形数值模拟方法。2）物理-数据融合驱动的沉井基础下沉状态预测。分别建立沉井下沉状态预测物理驱动与数据驱动模型，深度融合两种驱动策略，实现沉井下沉状态高精度预测；量化沉井下沉状态预测结果的条件因素作用，为沉井智能施工决策提供定量依据。3）沉井基础下沉过程智能施工决策。基于全过程沉井下沉状态实时可靠预测，提出沉井下沉智能决策方法，在沉井下沉过程中给出可行的沉井施工优化方案，规避潜在施工风险。
研究目标：1）建立考虑土体大变形特性的超大沉井基础动态下沉数值模型，利用单一模型实现沉井动态下沉全过程的准确模拟；2）分别建立沉井基础下沉状态预测物理驱动、数据驱动和物理-数据融合驱动模型，实现多重驱动策略下的沉井下沉状态预测；3）开发沉井基础下沉控制框架，实现沉井下沉状态的实时准确预测与参数化控制，并实现沉井施工方案智能决策。
考核指标：发表EI及以上论文1篇；申请发明专利1项。
（3）铁路箱梁钢筋构件仿人绑扎机器人柔性绑扎控制系统研究
主要研究内容：1）铁路箱梁钢筋构件仿人绑扎机器人柔性绑扎机构理论分析与机电统一优化设计；2）铁路箱梁钢筋构件仿人绑扎机器人通信感知融合的多轴控制器设计；3）铁路箱梁钢筋构件仿人绑扎机器人柔性绑扎机构试制与控制实验。
研究目标：1）围绕铁路箱梁钢筋构件柔性绑扎控制理论问题，研究柔性绑扎机构理论和柔性绑扎机构多轴控制方法，为提升铁路箱梁钢筋构件柔性绑扎控制奠定理论基础；2）围绕铁路箱梁钢筋构件柔性绑扎控制实现问题，研制仿人绑扎机器人的主从控制器和柔性绑扎机构样机，开展柔性绑扎控制实验，为提升铁路箱梁钢筋构件柔性绑扎控制奠定应用基础。
考核指标：发表论文1篇；申请发明专利1项、软件著作权1项；研制实用样机1套。
（4）基于多模态数据协同的集群桥梁结构状态智能评估方法研究
主要研究内容：1）研究桥梁动态冲击系数及结构校验系数反演识别方法；2）研究基于人工智能方法的多模态巡检数据降噪和特征提取技术；3）研究基于深度学习方法的监测-巡检数据特征映射关系模型和未安装监测系统桥梁的S-RCPM预测理论。
研究目标：1）建立面向桥梁集群评估的“锚点”桥梁荷载-抗力修正联合概率分布模型；2）构建基于多模态巡检数据特征智能提取的集群桥梁结构状态评估指标体系；3）提出基于监测-巡检协同感知集群桥梁结构状态与安全风险智能评估方法。
考核指标：发表论文3篇，其中SCI不少于2篇，申请发明专利1项。
3. 方向三：桥梁绿色建造
（1）桥梁工程设计-建造全过程碳排放核算体系与量化平台研究
主要研究内容：1）桥梁设计-建造全过程碳排放核算边界与碳排放因子研究；2）桥梁设计-建造全过程碳排放核算体系研究；3）面向碳中和的桥梁结构设计与建造过程的碳排放优化方法研究。
研究目标：1）明确桥梁设计-建造全过程的碳排放活动核算边界；2）建立桥梁设计-建造全过程碳排放核算体系与量化平台；3）提出碳排放约束下的桥梁结构限额设计与绿色施工优化方法。
考核指标：发表EI/SCI论文不少于1篇；申请软件著作权1项。
（2）复杂火场环境下悬索桥主缆力学性能退化及缆索绿色隔热材料研究
主要研究内容：1）不同类型车辆火灾、复杂火源特征条件下，桥梁温度场时空分布特性研究；2）不同时-空变化特征的高温暴露下，主缆力学性能退化特征研究；3）新型绿色隔热材料包覆条件下，主缆温度场改善特点及热响应研究。
研究目标：1）不同类型车辆火灾、复杂火源特征条件下，桥梁温度场时空分布特性；2）不同时-空变化特征的高温暴露下，主缆力学性能退化特征；3）新型绿色隔热材料包覆条件下，主缆温度场改善特点及热响应。
考核指标：发表EI/SCI论文不少于1篇；申请发明专利1项、软件著作权1项。
（3）桥梁工程低碳绿色混凝土关键参数与施工技术研究
主要研究内容：1）典型桥梁用混凝土（C30-C60)的碳排放核算与低碳性评价；2）桥梁用低碳绿色混凝土的配合比关键参数研究；3）桥梁用绿色低碳混凝土的长寿命设计方法与施工技术研究。
研究目标：1）提出基于辅助胶凝材料活性调控的桥梁用绿色低碳混凝土的配合比关键参数；2）提出耦合绿色低碳与长寿命的桥梁用混凝土配合比设计方法；3）提出桥梁用绿色低碳混凝土的相应施工技术要求。
考核指标：发表论文3篇，其中SCI论文不少于2篇。
三、申请指南
1.开放课题设“重点项目”和“一般项目”，资助金额10～20万元。国内外相关研究领域的高校、科研机构、产业部门或其它单位的研究人员均可申请。申请者作为课题主持人，一般应具有高级专业技术职称。没有高级职称的申请者应具有博士学位，且需要有两名正高级职称的专家推荐。申请人的合作者必须为实验室固定人员（课题联系人）。
2.主持桥梁智能与绿色建造全国重点实验室开放课题项目尚未结题的人员，不得作为主持人申请本年度开放课题。对申报人承担条件、课题申报流程和研究内容等有疑义的，与各申报课题联系人联系。
3.开放课题的研究期限一般为2年，对实验周期较长或出现特殊情况的项目，经学术委员会批准可延长一年。
4.开放课题申请截止日为2025年7月31日(邮寄申请书以寄出日为准)。签字盖章的纸质申请书原件一式两份（附申请书电子版）提交至实验室科技管理部。
四、联系方式
1.方向一课题，方向三（1）、（2）课题
通讯地址：湖北省武汉市经济技术开发区博学路8号
邮政编码：430056
联系人：刘芸欣
电话：02784957145
电子邮箱：14228485@qq.com
2.方向二课题，方向三（3）课题
通讯地址：湖北省武汉市汉阳区四新大道6号桥梁科技大厦
邮政编码：430050
联系人：张耿
电话：18971002721
电子邮箱：11106345@qq.com
桥梁智能与绿色建造全国重点实验室
2025年7月1日
桥梁智能与绿色建造全国实验室开放课题基金项目申请书（样式）.docx
