Как старшая по возрасту, пережившая смерть своих дочерей в младенчестве, довольно продолжительное время жившая в разлуке с мужем, бывшего месяцами в военных походах и поездках за границу, Марфа Андреевна могла утешить Шарлотту и действительно заменить ей мать.
После рождения сына Шарлотта заболела. В эти дни Алексей был подле Шарлотты, раскаивался в своей измене, однако она прожила после рождения сына 10 дней и умерла 22 октября 1715 года.
Характерно, что под смертным приговором Алексею Брюс свою подпись не поставил. Однако это объяснялось тем, что в июне 1718 года, когда выносился приговор, он с женой находился на Аландском конгрессе и физически не мог поставить свою подпись.
Весной 1723 года Петр праздновал очередную годовщину бракосочетания с Екатериной. Яков Вилимович, распоряжаясь торжествами, устроил в Петербурге грандиозную процессию кораблей, поставленных на полозья и запряженных лошадьми. Кампредон рассказывал: «Царь ехал на 30-пушечном фрегате, вполне оснащенном и с распущенными парусами. Впереди в шлюпке в виде бригантина с трубами и литаврами на носовой части оного ехал распорядитель праздника, главный начальник артиллерии граф Брюс».
В 1716 году Брюс разработал артиллерийский устав. Брюсом также была изобретена новая скорострельная пушка, позволявшая в течение семи минут производить 15 выстрелов.
Брюс достиг больших успехов в создании и усовершенствовании русской артиллерии. В 1720 году он получил новый состав пороха, который превосходил по качествам все известные в то время составы пороха и обеспечивал максимальную точность и дальность стрельбы. Об этом упоминается в «Записке на память, о чем доложить его царскому величеству». В том же году 23 февраля Брюс был назначен генерал-директором над фортификациями. Отныне в его ведении находились все российские крепости.
Среди всех поручений, исполняемых Брюсом, особое место занимает его деятельность на посту президента учрежденной 15 декабря 1717 года Берг-Мануфактур-коллегии (ранее Брюс был начальником Артиллерийского приказа и Инженерной канцелярии). Выбор, сделанный Петром при назначении Брюса на эту должность, был неслучайным. Будучи губернатором Новгорода в 1701–1704 гг., Яков Брюс активно занимался развитием мануфактур, делал перепись всех находившихся в городе и его окрестностях мельниц, работавших в качестве источника двигательной силы на предприятиях.
По предложению Петра коллегия разрабатывала каноны при формировании компаний, ссужая компанейцев деньгами, часто передавая в их пользование готовое фабричное обзаведение. Государство, таким образом, становилась главным кредитором