大數(shù)據(jù)在橋梁建筑中的應(yīng)用

李志林 宋忻洋

摘要：隨著社會的發(fā)展，橋梁的作用已經(jīng)不能僅僅局限于方便交通運輸，將新時代的大數(shù)據(jù)在橋梁建筑中合理利用已經(jīng)勢在必行。用大數(shù)據(jù)可以檢測建筑時的施工問題，完工后對橋梁的檢測，以便于及時發(fā)現(xiàn)問題解決故障。同時還能將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于對環(huán)境各項指標(biāo)的監(jiān)測，以及不同地區(qū)的環(huán)境對橋梁的作用和對不同地區(qū)空氣濕度、空氣質(zhì)量、風(fēng)速等各項指標(biāo)的連續(xù)監(jiān)測記錄。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；橋梁建筑；指標(biāo)監(jiān)測

1.引言

在新的社會背景下，我們追求更加高效、經(jīng)濟(jì)、健康的發(fā)展方式，如何更加合理的利用有限的資源是我們一致的追求。因此，將大數(shù)據(jù)與橋梁建筑合理結(jié)合將是一個新的發(fā)展方向。這不僅節(jié)約資源還能將有限的空間最大程度的利用。將橋梁建設(shè)與各項環(huán)境指標(biāo)的測量相結(jié)合是新時代橋梁建設(shè)方面的進(jìn)步。同時也為橋梁的維護(hù)維修、安全檢測節(jié)省大量的人力物力。

2.現(xiàn)代橋梁建筑的現(xiàn)狀

近年來，信息和交通運輸業(yè)越來越成為推動地區(qū)發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)增長主要因素，各城市都增加基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建橋鋪路，橋梁建設(shè)得到了蓬勃發(fā)展。傳統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)體系分為梁式，拱式，鋼構(gòu)橋，斜拉橋和懸索橋，而這些橋路的主要作用仍然是交通運輸，建設(shè)技術(shù)的進(jìn)步并沒有使橋梁的主要功用向多樣化，時代化的方向發(fā)展。50年來，新中國的橋梁建設(shè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，公路鐵路兩用橋向著大跨度、重荷載、高時速方向發(fā)展。從大橋主跨度上看，武漢長江大橋的主跨度為128米，而武漢天興洲長江大橋的主跨度達(dá)到504米，比2000年修建的世界最大公鐵兩用橋丹麥厄勒海峽大橋主跨還長14米。從荷載和時速上看，武漢天興洲長江大橋荷載達(dá)到了2萬噸，而南京大勝關(guān)長江大橋設(shè)計時速達(dá)到了300公里，成為當(dāng)時世界上設(shè)計運行速度最高的鐵路橋梁。公路橋梁也朝著美觀、大跨、輕型的方向發(fā)展。從上世紀(jì)90年代初期開始，我國的橋梁建設(shè)者就積極開展建橋的研究和謀劃。大跨、輕型、快速施工是21世紀(jì)的跨海橋梁的發(fā)展方向。2005年建成的東海大橋是我國第一座真正意義上的跨海大橋，全長32.5公里，當(dāng)時是全世界30多座跨海大橋中的第一座；而貫通的杭州灣跨海大橋全長36公里，又改寫了世界之最。青?？缃髽?、廈門跨海大橋亦是中外聞名。作為超級工程的珠港澳大橋是世界最長的跨海大橋，膠州灣跨海大橋是我國自主設(shè)計施工建造的特大跨海大橋，杭州灣跨海大橋壯麗雄奇，湖南矮寨懸索橋創(chuàng)造了四項世界第一，北盤江大橋是世界最高的大橋。這些大橋的設(shè)計不僅更加實用也逐漸結(jié)合美學(xué)，更加方便美觀。

3大數(shù)據(jù)在橋梁建筑中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)系統(tǒng)是基于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、實時監(jiān)控技術(shù)，實現(xiàn)橋梁全壽命周期的信息實時、在線、全天候的管理與分析，并實施對橋梁性能動態(tài)分析與控制的集成系統(tǒng)。大數(shù)據(jù)集成的系統(tǒng)涉及工程質(zhì)量、進(jìn)度、施工工程、安全檢測、工程地質(zhì)、設(shè)計資料等涉及各方單位，同時涵蓋計算機技術(shù)、管理科學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)等，借助軟硬件實現(xiàn)信息的海量管理。橋梁的建設(shè)實施框架由橋梁信息實時主動感知模塊、聯(lián)通化實時自動傳輸模塊、智能化實時分析模塊和智能化實時管理決策系統(tǒng)構(gòu)成。同時將其他科研單位需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)傳輸或者對有特殊需求的數(shù)據(jù)系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的相關(guān)系統(tǒng)結(jié)合使用，做到數(shù)據(jù)用途的多樣化擴大應(yīng)用范圍。

首先在橋梁建筑過程中可以對橋梁建筑的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督，保證整個施工過程始終處于受監(jiān)控的狀態(tài)確保施工質(zhì)量，對工程質(zhì)量、安全檢測、施工進(jìn)度等信息進(jìn)行集成的數(shù)字化管理，構(gòu)建起綜合數(shù)字信息平臺，實現(xiàn)對工程建設(shè)質(zhì)量控制的快速反應(yīng)，實現(xiàn)工程建設(shè)的創(chuàng)新化管理。將完善的數(shù)據(jù)系統(tǒng)依附于橋梁上，施工完成后利用數(shù)據(jù)系統(tǒng)對過往的車輛進(jìn)行監(jiān)測記錄，記錄每天的車流量，同時對橋梁的損耗程度進(jìn)行記錄，完成收集數(shù)據(jù)為檢測橋梁的工作提供便利，檢測橋梁每天的狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，可以讓工程師對各種材料組合使用其性能變化情況有更深的了解。還能將記錄的數(shù)據(jù)用于交通部門的安全檢測，對違規(guī)車輛的追蹤和查找，這些將對我們的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理和國家交通車輛安全管理有及其重要的作用。其次，將完善的數(shù)據(jù)系統(tǒng)依附于我國不同地區(qū)的橋梁上，系統(tǒng)會自動完成各地環(huán)境對橋梁施工的影響，通過對比能快速查找各項環(huán)境因素對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響，系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)的動態(tài)記錄完善數(shù)據(jù)庫，為以后的施工建設(shè)奠定基礎(chǔ)?，F(xiàn)在國家注重對偏遠(yuǎn)山區(qū)，高原地區(qū)等地的建設(shè)，而橋梁的建設(shè)更是首當(dāng)其沖，因此將大數(shù)據(jù)系統(tǒng)依附于橋梁建筑上會更方便數(shù)據(jù)的采集，這些數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍很廣泛，會對國家的科研工作提供很大的便利，這也可以為尋找更加適用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)邁出一步，尤其是針對不同的地區(qū)，不同的氣候環(huán)境采用不同的結(jié)構(gòu)和材料搭配以適應(yīng)不同的要求。最后是對氣候和環(huán)境連續(xù)不斷地動態(tài)記錄，特別是對某些極端的環(huán)境下的各項指標(biāo)的記錄。在大多數(shù)地區(qū)將特殊的數(shù)據(jù)系統(tǒng)依附于橋梁上可以減少建設(shè)專用的設(shè)施成本，同時可以確保這些專用設(shè)備的安全，在一定的高度記錄數(shù)據(jù)能夠減少人為因素的影響。在極端的地區(qū)環(huán)境中，建設(shè)溝通兩座高山的跨溝溝壑大橋，這些系統(tǒng)將自動記錄任何相關(guān)的數(shù)據(jù)和極端環(huán)境中特殊的天氣對這橋梁構(gòu)架的影響，以及由此帶來的空氣質(zhì)量、空氣濕度、各種氣候的變化?；蛘呤菍Σ煌貐^(qū)進(jìn)行針對性的監(jiān)測記錄，精確計算出相關(guān)因素時時刻刻的變化和數(shù)據(jù)，為合理高效利用相關(guān)的因素提供數(shù)據(jù)支撐。

大數(shù)據(jù)在橋梁建筑中的應(yīng)用實現(xiàn)了橋梁信息主動感知采集和更新、聯(lián)通化實時自主傳輸、智能化實時重構(gòu)分析、智能化實時管理決策、實現(xiàn)集成可視化、實現(xiàn)橋梁與生態(tài)環(huán)境的融合等。同時大數(shù)據(jù)在橋梁建設(shè)中的應(yīng)用還有廣闊的發(fā)展空間，將信息技術(shù)與空間虛擬技術(shù)相結(jié)合，橋梁信息的精準(zhǔn)感知技術(shù)，依據(jù)信息屬性進(jìn)行優(yōu)化補充和整合，彌補采集點相對獨立和內(nèi)容單一的局限；大數(shù)據(jù)快速傳輸與儲存技術(shù)的研究與應(yīng)用；進(jìn)行虛實調(diào)控模型的仿真模擬；智慧迅速決策與反饋技術(shù)的研究，創(chuàng)新新型橋梁工程建設(shè)的管理模式。