淺議橋梁管理系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展

鄭慶東

1 概述

橋梁是交通運(yùn)輸動(dòng)脈的咽喉所在，其運(yùn)營(yíng)狀況關(guān)系到社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民的生活。然而，橋梁自建成之日起便會(huì)投入運(yùn)營(yíng)，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的交通運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)受到人為因素或環(huán)境因素的影響，加之結(jié)構(gòu)自身材料發(fā)生老化，其技術(shù)狀態(tài)亦會(huì)發(fā)生退化，使得運(yùn)營(yíng)過程中出現(xiàn)各種各樣的問題。

由于橋梁數(shù)量的不斷增加，傳統(tǒng)基于經(jīng)驗(yàn)的管理方法已不能滿足現(xiàn)有的管理要求，科學(xué)的、系統(tǒng)的和規(guī)范的管理方法急需管理者進(jìn)行開發(fā)，橋梁管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，以對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)進(jìn)行有效的管理來保證其正常運(yùn)營(yíng)。

2 橋梁管理系統(tǒng)的概念及作用

2.1 橋梁管理系統(tǒng)的概念

橋梁管理系統(tǒng)是20世紀(jì)80年代出現(xiàn)在橋梁工程界的一個(gè)新的領(lǐng)域，并以橋梁工程技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展作為基礎(chǔ)[1]。它集各類學(xué)科如橋梁工程技術(shù)、信息技術(shù)、管理科學(xué)、統(tǒng)計(jì)科學(xué)、軟件應(yīng)用等于一身，是跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的系統(tǒng)工程。

隨著橋梁管理系統(tǒng)的不斷完善和更新，如今橋梁管理系統(tǒng)已經(jīng)在橋梁管理方面得到了非常廣泛的應(yīng)用，其作用亦非常有意義，成為橋梁工程領(lǐng)域中不可或缺的組成部分。橋梁管理系統(tǒng)是一門新型的學(xué)科，它能夠管理橋梁的基本信息，能夠評(píng)估和預(yù)測(cè)橋梁在運(yùn)營(yíng)過程中的狀況，并對(duì)解決橋梁存在的問題進(jìn)行輔助決策，從而為橋梁管理者及時(shí)采取措施提供依據(jù)。

2.2 橋梁管理系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)

橋梁管理系統(tǒng)與橋梁工程技術(shù)有很大不同，它除了收集工程技術(shù)上的橋梁信息外，還涉及到了這些信息的存儲(chǔ)、管理、統(tǒng)計(jì)分析。繼而使用這些信息進(jìn)行橋梁狀態(tài)的評(píng)估、橋梁運(yùn)營(yíng)管理的決策支持、橋梁地理信息的應(yīng)用等多種用途[2]。此類管理系統(tǒng)要借助于多學(xué)科的知識(shí)，首先應(yīng)用到的是信息技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)為橋梁管理系統(tǒng)提供了開發(fā)工具和運(yùn)行平臺(tái);其次是橋梁空間信息的管理、查詢、顯示、分析等由地理信息系統(tǒng)提供更加直觀有效的方式;網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更是橋梁管理系統(tǒng)跨區(qū)域發(fā)展的技術(shù)支持。

近年來，隨著系統(tǒng)工程、評(píng)價(jià)決策理論的發(fā)展，工程技術(shù)與橋梁管理系統(tǒng)得到了更加緊密的結(jié)合。通過兩者相結(jié)合的應(yīng)用，橋梁管理系統(tǒng)具有了橋梁狀態(tài)評(píng)價(jià)和橋梁輔助決策的功能。除此之外，橋梁管理系統(tǒng)中還較深的應(yīng)用了統(tǒng)計(jì)科學(xué)、管理科學(xué)等。

3 橋梁管理系統(tǒng)的功能

完整的橋梁管理系統(tǒng)，應(yīng)該具有較多的功能。如橋梁信息管理功能、橋梁技術(shù)狀態(tài)評(píng)估功能、橋梁技術(shù)狀況的預(yù)測(cè)功能以及橋梁輔助決策功能。橋梁信息管理主要涵蓋的信息內(nèi)容是橋梁管理系統(tǒng)中最基本的信息，橋梁信息的管理是該系統(tǒng)中最基本的功能[3]。這些信息包括橋梁的各種檔案信息，如識(shí)別、設(shè)計(jì)、施工、結(jié)構(gòu)、竣工驗(yàn)收等信息;橋梁的歷史記錄信息，如試驗(yàn)、檢查、維修、加固、評(píng)估、資金使用等信息;橋梁的災(zāi)害信息，如風(fēng)、地震、洪水、船撞、波浪等自然或人為因素對(duì)橋梁所產(chǎn)生破壞的信息;橋梁模型信息，如橋梁截面特性計(jì)算模型、規(guī)范計(jì)算模型、有限元計(jì)算模型等信息。對(duì)信息的管理主要指信息的添加、刪除、顯示、修改、備份、查詢、統(tǒng)計(jì)、輸出等操作。橋梁信息的管理直接決定了橋梁管理系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，是橋梁管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。橋梁技術(shù)狀態(tài)評(píng)估是指根據(jù)橋梁狀態(tài)的檢查結(jié)果，依據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)橋梁的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行分析評(píng)級(jí)。該類資料包括橋梁的缺損狀態(tài)、承載力狀態(tài)、功能適應(yīng)性狀態(tài)、抗震能力狀態(tài)等。評(píng)估結(jié)果是橋梁管理部門對(duì)橋梁進(jìn)行維修加固的重要依據(jù)，也是橋梁運(yùn)營(yíng)管理的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，所以橋梁技術(shù)狀態(tài)的評(píng)估是橋梁管理系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。橋梁技術(shù)狀況的預(yù)測(cè)是根據(jù)橋梁技術(shù)狀態(tài)所做的評(píng)估結(jié)果對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的狀態(tài)退化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)的過程。對(duì)橋梁功能退化狀態(tài)的正確預(yù)測(cè)不但能避免重大事故的發(fā)生，還能幫助橋梁管理者制定出有效的養(yǎng)護(hù)方案和費(fèi)用分析模型，從而降低橋梁的管理成本，提高橋梁的養(yǎng)護(hù)管理水平。橋梁輔助決策功能是根據(jù)橋梁檢查和狀態(tài)評(píng)估的預(yù)測(cè)結(jié)果，綜合考慮技術(shù)、材料、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等各項(xiàng)因素，智能選擇較為合理的養(yǎng)護(hù)對(duì)策。輔助決策可以提供相對(duì)正確的養(yǎng)護(hù)方案，從而達(dá)到節(jié)省養(yǎng)護(hù)資金和提高管理效率的目的。

4 橋梁管理系統(tǒng)的發(fā)展

現(xiàn)有橋梁管理系統(tǒng)在經(jīng)過幾十年的發(fā)展后，在橋梁數(shù)據(jù)的管理、查詢分析等各方面都已經(jīng)非常成熟，同時(shí)也對(duì)這類功能進(jìn)行了十分廣泛的應(yīng)用。但現(xiàn)有橋梁管理系統(tǒng)仍有不夠完善之處，需要進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行發(fā)展。其中有個(gè)別功能仍舊處于不確定階段，需要很多的研究和開發(fā)工作，橋梁管理系統(tǒng)的發(fā)展將有許多方面需要完善[4]。橋梁數(shù)據(jù)是橋梁管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，單純的人工數(shù)據(jù)采集和更新效率比較低，影響了橋梁管理系統(tǒng)的利用率。隨著橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用普及，橋梁健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)越來越多，這些數(shù)據(jù)可以用來對(duì)橋梁的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)，因此橋梁管理系統(tǒng)和橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和共享勢(shì)在必行。但不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)格式和內(nèi)容之間的差異使現(xiàn)有橋梁管理系統(tǒng)中能做到與橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享的極少。因此，與橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和共享將是未來橋梁管理系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向。橋梁管理系統(tǒng)與信息技術(shù)的深層結(jié)合:橋梁管理系統(tǒng)自開始發(fā)展就與信息技術(shù)緊密結(jié)合，信息技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了橋梁管理系統(tǒng)的進(jìn)步。近年來，信息技術(shù)發(fā)展很快，橋梁管理系統(tǒng)更可以與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，發(fā)展出適用范圍更大、功能更齊全的系統(tǒng)，使橋梁管理系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)分析處理、橋梁狀態(tài)預(yù)測(cè)和決策水平都可以有很大的提高。橋梁狀態(tài)的評(píng)估和預(yù)測(cè)是橋梁管理系統(tǒng)的核心功能，正確的評(píng)估預(yù)測(cè)結(jié)果可以為橋梁的養(yǎng)護(hù)部門提供恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)維修幫助。雖然現(xiàn)有橋梁管理系統(tǒng)已經(jīng)有很多的橋梁狀態(tài)評(píng)估和預(yù)測(cè)的方法，但真正能夠得以應(yīng)用而且能發(fā)揮實(shí)際作用的卻非常少。因此，對(duì)更加準(zhǔn)確、實(shí)用的評(píng)估預(yù)測(cè)方法的研究將是橋梁管理系統(tǒng)開發(fā)者非常重要的任務(wù)。橋梁輔助決策系統(tǒng)可以根據(jù)橋梁狀態(tài)的評(píng)估和預(yù)測(cè)結(jié)果，結(jié)合優(yōu)先排序等功能為用戶提供決策服務(wù)。但由于考慮到經(jīng)濟(jì)、政治、環(huán)境等復(fù)雜因素的綜合影響，現(xiàn)有橋梁管理系統(tǒng)的智能化程度還不夠。因此，如何能開發(fā)出更加智能的輔助決策系統(tǒng)也是橋梁管理系統(tǒng)發(fā)展過程中一個(gè)需要解決的問題。橋梁災(zāi)害管理功能的開發(fā):對(duì)橋梁狀態(tài)破壞最大的是自然災(zāi)害和人為災(zāi)害，如風(fēng)、地震、洪水、海浪、船撞、爆炸、車撞等[5]?，F(xiàn)有的橋梁管理系統(tǒng)對(duì)這些災(zāi)害的管理主要是以間接地對(duì)橋梁的缺損狀況、承載力狀態(tài)和功能適應(yīng)性狀態(tài)進(jìn)行管理作為手段，很少有專門針對(duì)這些災(zāi)害直接進(jìn)行管理的系統(tǒng)。如果能夠開發(fā)出針對(duì)這方面內(nèi)容的橋梁管理系統(tǒng)或橋梁管理系統(tǒng)中的模塊，就可以提高橋梁災(zāi)害管理的水平，并使整個(gè)橋梁管理系統(tǒng)的功能更加完善。

5 結(jié)語

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)的迅猛發(fā)展，如何對(duì)現(xiàn)有橋梁進(jìn)行有效的管理是極為緊迫的問題。橋梁管理系統(tǒng)的作用為及時(shí)解決橋梁運(yùn)營(yíng)過程中的問題、避免更大的損失提供了可靠而又實(shí)際有效的支持。然而，由于橋梁管理系統(tǒng)是一個(gè)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的交叉科學(xué)，使得該管理系統(tǒng)的實(shí)施與應(yīng)用有諸多的問題與不足，還應(yīng)加強(qiáng)研究與總結(jié)對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步完善。

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[5] 趙立巖.橋梁抗震管理系統(tǒng)研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué)，2006.

[6] 霍 超.淺談橋梁管理系統(tǒng)[J].山西建筑，2009，35(14):365-366.