【摘要】本文介紹了作者開(kāi)發(fā)的橋梁信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用地理信息的思想，具有靜態(tài)、動(dòng)態(tài)信息管理，技術(shù)狀況評(píng)價(jià)及維修對(duì)策，維修技術(shù)支持，重車(chē)過(guò)橋幫助，統(tǒng)計(jì)與分析，結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析等功能。
關(guān)鍵詞 橋梁管理信息系統(tǒng) 地理信息 評(píng)估
一、引言
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，作為公路交通咽喉的橋梁地位日益突出。我國(guó)橋梁的日常管理模式越來(lái)越不適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和信息社會(huì)的要求。橋梁管理部門(mén)迫切需要現(xiàn)代化的管理思想和先進(jìn)的信息處理手段，以便為有關(guān)部門(mén)的橋梁管理提供決策依據(jù)，橋梁信息管理系統(tǒng)因此而產(chǎn)生。在國(guó)外，橋梁管理系統(tǒng)最早出現(xiàn)于美國(guó)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已具有了橋梁性能評(píng)價(jià)、需求預(yù)測(cè)、優(yōu)化排序的智能化功能，改變了早期的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)管理功能。我國(guó)的橋梁管理系統(tǒng)的研究開(kāi)始于80年代中期，交通部公路研究所和廣東省公路研究所等單位開(kāi)展了研究和開(kāi)發(fā)工作，臺(tái)灣省公路局也開(kāi)發(fā)了橋梁管理系統(tǒng)。同濟(jì)大學(xué)橋梁研究所與常州市政工程管理處合作，開(kāi)發(fā)了橋梁信息計(jì)算機(jī)輔助管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以地理信息系統(tǒng)為發(fā)展方向，充分考慮我國(guó)橋梁的實(shí)際狀況，發(fā)揮計(jì)算機(jī)在信息管理上的優(yōu)勢(shì)，以適應(yīng)信息時(shí)代的要求。
二、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)目標(biāo)
橋梁信息計(jì)算機(jī)輔助管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)目標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面：①自動(dòng)產(chǎn)生各種橋梁管理的相關(guān)檢測(cè)表；②系統(tǒng)化、規(guī)范化收集橋梁信息；③分析橋梁檢測(cè)結(jié)果，作出維修、養(yǎng)護(hù)建議；④提供詳細(xì)的各類(lèi)橋梁缺陷的維修方法；⑤幫助選擇重車(chē)過(guò)橋的路線；⑤完成信息的查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、分析和報(bào)表輸出。①提供結(jié)構(gòu)狀態(tài)計(jì)算。
三、系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)
1． 地理信息系統(tǒng)
地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）是用于采集（更新）、存儲(chǔ)、管理、分析和表達(dá)空間信息和數(shù)據(jù)的特殊的空間信息系統(tǒng)。橋梁信息管理系統(tǒng)中應(yīng)用GIS技術(shù)是橋梁信息管理的必然趨勢(shì)。
本系統(tǒng)中以常州市區(qū)地圖為背景，用圓點(diǎn)代表一座橋梁及方位，并與數(shù)據(jù)庫(kù)相連接。當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊該圓點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中查找該橋的有關(guān)信息，同時(shí)顯示出來(lái)。如要查找某橋的方位，輸入橋名，該橋位處的圓點(diǎn)即會(huì)閃亮。如要顯示橋梁的技術(shù)狀況，圓點(diǎn)可顯示不同的顏色代表不同的狀況，綠色代表優(yōu)良，黃色代表較好，紅色代表較差，而黑色則代表危險(xiǎn)。這對(duì)從整體上了解橋梁狀況非常直觀。
2．靜態(tài)信息管理
靜態(tài)信息是描述橋梁施工完成后通常不變動(dòng)的記錄，本系統(tǒng)把橋梁靜態(tài)信息分為基本信息、上部結(jié)構(gòu)信息、下部結(jié)構(gòu)信息、橋面系信息、檔案信息和圖形信息。這些信息能夠滿(mǎn)足養(yǎng)護(hù)、施工和設(shè)計(jì)部門(mén)的對(duì)橋梁的分析要求。
為了詳細(xì)和準(zhǔn)確地描述橋梁結(jié)構(gòu)，把橋梁分成多種類(lèi)型，對(duì)構(gòu)件分別加以描述。由于城市交通的發(fā)展，中小城市也出現(xiàn)了高架橋梁，為適應(yīng)這一發(fā)展，系統(tǒng)中有專(zhuān)為高架橋梁而開(kāi)發(fā)的靜態(tài)信息管理模塊。
基本信息包括橋梁的方位、結(jié)構(gòu)、材料、交通。設(shè)計(jì)、施工和基本設(shè)施等信息。上部結(jié)構(gòu)信息包括了對(duì)各跨的描述，內(nèi)容有結(jié)構(gòu)的幾何、受力特性、材料使用和橋梁改造等信息。下部結(jié)構(gòu)信息包括了墩臺(tái)的幾何、材料等信息。橋面系信息包括橋面鋪裝、分隔帶、欄桿、人行道和伸縮縫等信息。檔案信息包括橋梁檔案記錄的存放、施工、設(shè)計(jì)、管養(yǎng)單位等信息。圖形信』急是信息管理的重要組成部分，可以形象和直觀地描述信息，包括橋梁的全景圖、平面圖、立面圖以及各跨的剖面圖。
3． 動(dòng)態(tài)信息管理
橋梁動(dòng)態(tài)信息是評(píng)估橋梁技術(shù)狀況、提供維修方案的重要依據(jù)。日常檢測(cè)資料的正確。詳細(xì)與否，關(guān)系到以后橋梁技術(shù)狀況的評(píng)價(jià)的客觀性。該模塊包括橋梁特檢信息、重車(chē)過(guò)橋信息、橋上事故信息、橋梁維修信息和外業(yè)檢查信息。這些信息能夠描繪出橋梁自建成后的基本發(fā)展?fàn)顩r。其中，外業(yè)檢查信息包括了為橋梁技術(shù)評(píng)估而準(zhǔn)備的信息，把影響橋梁技術(shù)狀況的因素分為翼墻、耳墻、護(hù)坡、橋墩、橋臺(tái)、基礎(chǔ)、上部承重結(jié)構(gòu)、伸縮縫、橋頭跳車(chē)等共17項(xiàng)。
4．技術(shù)狀況評(píng)價(jià)
橋梁技術(shù)狀況的評(píng)價(jià)是信息管理系統(tǒng)中重要的組成部分。影響橋梁評(píng)估的因素有很多，包括設(shè)計(jì)、施工、材料等內(nèi)部因素以及荷載作用啟然環(huán)境、養(yǎng)護(hù)管理等外部因素，而且這些因素相互作用，因此使得橋梁技術(shù)評(píng)估變得較為復(fù)雜。
考慮到橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際特點(diǎn)，為簡(jiǎn)化問(wèn)題，便于操作，本系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)的第一階段把影響橋梁結(jié)構(gòu)的因素分為17項(xiàng)。根據(jù)橋梁部件的缺損程度，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響程度，考慮缺損發(fā)展變化等幾個(gè)方面，對(duì)各部件作出等級(jí)評(píng)價(jià)，劃分為有完好、良好、較好、較差和危險(xiǎn)等5個(gè)等級(jí)。其中，完好為符合國(guó)家規(guī)范要求或沒(méi)有該結(jié)構(gòu)；良好為結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀況比國(guó)家的規(guī)范要求稍低，但不會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的安全性和正常使用；較好為部件的功能良好，僅有輕度的缺損，無(wú)發(fā)展趨勢(shì)；較差為部件缺損嚴(yán)重，影響到安全性和正常使用；危險(xiǎn)為危及結(jié)構(gòu)的安全，必須采取措施。具體的評(píng)估信息輸入在外業(yè)檢查中進(jìn)行。
全橋的總體技術(shù)狀況等級(jí)評(píng)定采用了考慮各部件權(quán)重的綜合評(píng)定方法，采用的公式為
式中 Ri--各部件的評(píng)定等級(jí)；
Wi--各部件權(quán)重；
Dr--全橋結(jié)構(gòu)技術(shù)總評(píng)分。
通過(guò)包含專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)?zāi)K的統(tǒng)計(jì)、分析和處理，得出該橋的總評(píng)分、橋梁技術(shù)等級(jí)、橋梁總體技術(shù)評(píng)價(jià)和各部件的詳細(xì)評(píng)價(jià)，用專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)，提出養(yǎng)護(hù)的建議，供管養(yǎng)單位作出判斷（表1）。
5．橋梁資料管理
橋梁資料管理提供了以下功能：①打印空白檢測(cè)評(píng)估表。包括靜態(tài)信息表、特檢信息表、重車(chē)過(guò)橋信息表、橋上事故信息表、橋梁維修信息表和外業(yè)檢查信息表。盡管這項(xiàng)功創(chuàng)可以用其他軟件設(shè)計(jì)，但為了管理的規(guī)范化和方便用戶(hù)，設(shè)計(jì)了適應(yīng)本系統(tǒng)的橋梁檢測(cè)索格。②打印現(xiàn)有的橋梁檢測(cè)資料。
6．橋梁維修技術(shù)幫助
橋梁維修技術(shù)幫助的目的是考慮到我國(guó)目前橋梁管養(yǎng)的實(shí)際情況，如缺乏完整的橋梁基本修理方法，無(wú)法得到國(guó)內(nèi)外的有關(guān)修理的最新信息，具有豐富經(jīng)驗(yàn)的橋梁養(yǎng)護(hù)工程師較少等，而且，在技術(shù)評(píng)價(jià)模塊中盡管提出了修理的建議，但由于維修的復(fù)雜性，不可能詳細(xì)列出具體的修理方法。基于以上考慮，本系統(tǒng)在幫助文件中，詳細(xì)列出了典型的修理方法，如裂縫的修理，橋頭跳車(chē)的處理，墩臺(tái)與基礎(chǔ)的加固等等，這些方法都是從國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中挑選出來(lái)，能夠滿(mǎn)足日常修理需要。
7．統(tǒng)計(jì)分析
統(tǒng)計(jì)分析是利用橋梁的各項(xiàng)基本資料，進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)工作。具體有以下功能：各種橋梁結(jié)構(gòu)形式的數(shù)量統(tǒng)計(jì)，技術(shù)狀況統(tǒng)計(jì)，維修數(shù)量統(tǒng)計(jì)，維修經(jīng)費(fèi)統(tǒng)計(jì)，利用橋梁的技術(shù)評(píng)分狀況排列順序等，并以報(bào)表的形式打印。為了直觀起見(jiàn)，本系統(tǒng)把統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以餅圖、折線圖形式表現(xiàn)出來(lái)，使得管理人員能預(yù)測(cè)所有和單個(gè)橋梁的技術(shù)狀況、維修經(jīng)費(fèi)的走勢(shì)。
8．重車(chē)過(guò)橋選線
由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在橋梁上運(yùn)營(yíng)的重車(chē)越來(lái)越頻繁，選擇合適的路徑是一項(xiàng)重要的工作。在本系統(tǒng)中，只要輸入重車(chē)的噸位，系統(tǒng)能夠找到適合的橋梁，并用綠色表示出，從中可挑選出最佳路線，非常方便。
9．橋梁結(jié)構(gòu)分析
橋梁的承載能力評(píng)估是一項(xiàng)重要的工作，它是管養(yǎng)部門(mén)確定橋梁養(yǎng)護(hù)、維修對(duì)策的重要依據(jù)，而目前的承載能力分析模型不可能精確反映橋梁實(shí)際狀況，簡(jiǎn)單、可靠的方法是通過(guò)受力分析，確定承載力。本系統(tǒng)中嵌套了結(jié)構(gòu)分析程序，通過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)，即可使用。
四、小結(jié)與展望
（1）橋梁信息管理系統(tǒng)2000版以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，符合信息管理的時(shí)代要求，信息、的表達(dá)直觀、詳盡。由于采用了交通地圖，當(dāng)橋梁不能通行時(shí)，可在地圖上查詢(xún)車(chē)輛最佳運(yùn)行路線。
（2）采集的信息分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩大部分，層次清楚，信息涉發(fā)面廣。包含了大量圖形信息，簡(jiǎn)潔、明了。
（3）技術(shù)狀況評(píng)價(jià)模型簡(jiǎn)單，易操作，較能反映橋梁的實(shí)際狀況。
（4）系統(tǒng)內(nèi)的小功能較多，如技術(shù)狀況的圖形顯示功能，重車(chē)過(guò)橋幫助功能，方便實(shí)用。
（5）幫助文件中的橋梁修理技術(shù)支持，可減小團(tuán)管養(yǎng)單位技術(shù)缺乏而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。
（6）有結(jié)構(gòu)分析軟件的支持，方便復(fù)核、計(jì)算。
建立基于GIS的橋梁信息管理系統(tǒng)的研究工作是較為復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，它與許多學(xué)科緊密聯(lián)系。在今后的發(fā)展中，將完善技術(shù)狀態(tài)評(píng)估、維修費(fèi)用分析與預(yù)測(cè)等模型。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，橋梁的信息資源可以在更大范圍得到實(shí)時(shí)共享，提高分析和決策速度，我們將開(kāi)展這方面的研究工作。橋梁信息計(jì)算機(jī)輔助管理系統(tǒng)的廣泛運(yùn)用，必將推動(dòng)橋梁管理的制度化、規(guī)范化和科學(xué)化。
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