城市橋梁管理系統研究與建設

　　隨著城市經濟的發展，城市橋梁工程建設越來越多，城市橋梁突出呈現結構型式復雜多樣特點。本文以濟南市為例探討城市橋梁管理系統研究與建設。

　　《橋梁建設》現由中國鐵路工程總公司主管，中鐵大橋局集團有限公司主辦，中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司出版。《橋梁建設》主要報道和交流我國橋梁工作者在科技、設計、施工等方面的實踐成果和理論探討，重點突出橋梁工程領域的新技術、新工藝、新設計、新設備、新材料及最新科研成果，為讀者提供相關的技術、經濟信息。

　　隨著濟南經濟的快速發展，城市橋梁交通量及超重車輛增長較快，橋梁結構病害日益顯現，橋梁養護管理任務日趨繁重。傳統的橋梁養護管理方式已不適應橋梁養護管理現狀，為實現橋梁管理動態化、信息化和決策科學化，基于GIS地理信息系統，在充分考慮濟南市城市橋梁管理需求和所管理橋梁的特點的基礎上，研究與建設濟南市城市橋梁管理系統。

　　1 概念及基本組成

　　橋梁管理系統是一個系統工程，是以有效的實測數據、成熟的理論模型和可靠的經驗判斷為依據，研究橋梁計算機化的運營管理內容、編碼標準、檢查手段、評價方法、維修措施、費用分析等一系列應用項目，協助管理人員對橋梁進行技術經濟分析并為管理人員提供輔助決策的快捷工具。橋梁管理系統一般包含以下基本結構：

　　1) 數據庫子系統。該系統是橋梁管理系統的基礎，是實現養護管理工作科學化、信息化的起步，也是橋梁管理系統中最為成熟、利用率最高、工作量最大的一個子系統。

　　2) 評價子系統。該系統根據規范現有或科研課題研究的評價模型，對數據庫中存儲的橋梁資料進行評價，以評定橋梁部件或全橋的技術狀況水平。

　　3) 輔助決策子系統。在技術狀況評價的基礎上，選取合理的決策模型進行養護維修決策，輔助管理者進行養護管理決策。

　　2 國內應用現狀

　　1968年，美國聯邦公路局(FederalHighwayAdministration，FHWA)研究開發了世界上第一個橋梁管理系統(BMS)——國家橋梁檔案(NationalBridgeInventory，NBI)。

　　我國于20世紀80年代初期開始研究橋梁管理系統。最初是四川省公路研究所、廣東省公路研究所、交通部公路研究所和北京市公路管理局等單位在吸收國外經驗的基礎上，根據我國的實際情況，開展公路橋梁管理系統的研發工作。目前，國內的橋梁管理系統主要有以公路橋梁技術狀況評定方法為基礎的公路橋梁管理系統、以城市橋梁技術狀況評定方法為基礎的城市橋梁管理系統和大型特殊結構橋梁獨立的管理系統等三大類別。公路橋梁管理系統已廣泛應用于各省的國省道干線公路橋梁，具有較強的通用性;城市橋梁管理系統已廣泛應用于一線、二線城市，由于各城市橋梁特點及管理需求各不相同，造成城市橋梁管理系統通用性較弱，一般都是根據城市的管理特點量身定制;大型特殊結構橋梁管理系統則是根據橋梁的具體特點和管理需求建立起獨立的管理系統。

　　目前，橋梁管理系統的三大基本子系統中數據庫子系統最為成熟、完善，已能提供橋梁基本信息并運用于橋梁實際管理;評價子系統基本是以規范規定的評價模型對橋梁技術狀況進行評價，但是由于規范中部分橋梁技術狀況的評價模型尚未成熟，評價子系統也處于逐漸升級、完善的過程;決策子系統由于受到評價模型、專家知識經驗庫以及養護現實條件等因素的影響，尚處于輔助決策功能階段，在決策時還需管理者干預。

　　3 濟南市城市橋梁管理系統研究與建設

　　3.1 設計目標

　　結合濟南市城市道路橋梁管理處橋梁管理的具體情況，濟南市城市橋梁管理系統的設計目標定位為“提供較為全面的信息管理功能，以及一定的養護決策輔助功能”。通過該系統，實現對現有城市橋梁科學、有效的管理和養護，具體目標如下：

　　1) 提供不同管理層所需的各種數據支持

　　2) 建立全面完善的橋梁技術狀況評價系統

　　3) 完成各種查詢、統計分析及報表輸出

　　4) 提出維修加固建議以輔助養護決策

　　3.2 GIS地理信息系統

　　GIS地理信息系統是一項在計算機軟硬件支持下對對象的空間和屬性信息進行分析和管理的直觀信息工具。與公路橋梁相比，城市橋梁管理的難點之一是城市橋梁沒有像公路橋梁那樣統一的里程樁號類的線性參照系統。因此采用傳統的路編碼加線性參照系對城市橋梁而言是不太現實的，而采用GIS地理信息系統卻能有效地突破這個管理難點。

　　GIS地理信息系統管理著電子地圖，地圖的圖層信息主要包括數據管理系統中各橋梁的地理位置和相關的其他地理信息，如道路、河流等。在地圖上標注橋梁的位置，用鼠標點擊，系統會從數據庫中查找該橋的有關信息。相應地，如果要查找某橋的位置，可輸入橋名，則系統會找出該橋的位置并作出提示。

　　3.3 數據管理系統

　　數據管理系統負責整個系統中橋梁數據的輸入、編輯、輸出和備份，形成統一的數據管理模式。數據管理系統主要由靜態數據庫、動態數據庫、檔案資料管理、查詢統計分析和報表輸出等組成。

　　1) 橋梁靜態數據：提供橋梁識別數據、結構技術數據、檔案資料數據、重車過橋數據、橋上事故數據五項操作功能。

　　2) 橋梁動態數據：提供橋梁常規定期檢測功能，包含橋梁病害部件、橋梁部件權重、部件狀況編輯、橋梁病害數據、橋梁檢測歸檔等方面的操作功能。

　　3) 檔案資料管理：提供橋梁維修歷史記錄和特殊檢測等其他與橋梁養護管理相關的資料。

　　4) 查詢統計分析：對橋梁資料庫中的數據進行統計，對系統中的所有數據提供統計、查詢等功能。主要由報表統計查詢、統計圖表等模塊組成。

　　5) 報表輸出：通過選擇預先設計好的報表統計范圍組合，實現對統計范圍內的所有屬性數據自動生成電子表格。同時，也可根據橋梁技術狀況評價結果自動生成橋梁的檢測養護報告。

　　3.4 評估決策系統

　　橋梁評估決策管理包括技術狀況評價模塊、維修決策模塊、費用分析模塊和決策支持模塊等。

　　1) 技術狀況評價模塊：采用的橋梁評價方法為《城市橋梁養護技術規范》(CJJ99-2003)中按分層加權法進行橋梁結構技術狀況指數計算的方法。

　　2) 維修決策模塊：維修決策模型采用專家咨詢法，即針對橋梁常見的幾種病害形式，收集存儲目前在大量工程實踐中廣泛運用的養護維修知識，建立養護維修措施專家知識庫。

　　3) 費用分析模塊：在橋梁狀況評價的基礎上，按照橋梁病害類型、程度、范圍對所需維護資金進行預估，提供項目費用編輯、費率修改設置、維修方法基價、加固對策基價、確定方案及工程量、橋梁費用數據和橋梁方案數據等功能。

　　4) 決策支持模塊：根據費用分析結果，設定橋梁養護管理的實際邊界條件，系統可自動進行維修先后排序，以為管理人員提供輔助決策支持。

　　4 結語

　　濟南市城市橋梁管理系統已實現了橋梁管理系統的基本功能，并已應用于橋梁的日常養護管理工作當中，對保證橋梁運營安全、提高橋梁管理水平起到很好的促進作用。

　　但是，由于橋梁管理系統的開發是個復雜而繁重的工作，還有許多問題有待進一步研究。從橋梁管理實際需求方面出發，橋梁管理系統還需在以下幾個方面進行完善、升級。

　　1) 橋梁技術狀況評價模型。橋梁技術狀況評價模型是橋梁管理系統的核心，部分橋梁的技術狀況評價模型還在研究當中，應盡快地應用于橋梁技術狀況評價實踐。

　　2) 維修決策方案庫。應不斷的積累維修決策方案庫，逐步的優化各種病害的維修對策。

　　3) 社會服務功能。對社會提供重車過橋線路、橋梁限高及限載信息，以方便社會車輛出行。

　　參考文獻：

　　[1]公路橋涵養護規范(JTGH11-2004)[S].北京:人民交通出版社,2004.

　　[2]城市橋梁養護技術規范(CJJ99-2003)[S].北京:中國建筑工業出版社,2004.