陳欣 耿曉麗 江瑞齡 楊澤剛

摘? ?要：針對當前我國面臨著橋梁病害快速增長、養(yǎng)護力量長期不足的嚴峻形勢，本綜述深入調(diào)研和梳理了國內(nèi)外橋梁養(yǎng)護標準化和信息化的現(xiàn)狀，對比了國內(nèi)外差異，并對我國橋梁管養(yǎng)標準化和信息化工作進行了展望，以標準化為先導(dǎo)，有效開展橋梁管養(yǎng)信息化建設(shè)，對我國高速公路橋梁管養(yǎng)和維護具有積極的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：橋梁? 養(yǎng)護? 標準化? 信息化? 系統(tǒng)

1? 引言

交通是“詩和遠方”離不開的紐帶，而橋梁是交通工程中的關(guān)鍵性樞紐，是公路通行的“咽喉”。隨著服役年限的增長，環(huán)境侵蝕、材料老化、荷載效應(yīng)和突變效應(yīng)等因素的綜合作用，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的損傷積累和抗力衰減，極端情況下將引發(fā)災(zāi)難性突發(fā)事故。如何科學(xué)的開展橋梁管養(yǎng)，確保橋梁的安全運營，一直是國內(nèi)外橋梁管養(yǎng)機構(gòu)的核心工作。

隨著信息技術(shù)的進步，管養(yǎng)信息化為大勢所趨?！丁笆濉眹倚畔⒒l(fā)展規(guī)劃》將“到2020年我國信息化能力躋身國際前列”作為發(fā)展目標;《“十三五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃》中將“提升交通發(fā)展智能化水平”作為“十三五”期間重要任務(wù)之一;《“十三五”公路養(yǎng)護管理發(fā)展綱要》將養(yǎng)護轉(zhuǎn)型作為公路養(yǎng)護管理的發(fā)展目標。

國內(nèi)外橋梁管養(yǎng)信息化建設(shè)的實踐表明，信息技術(shù)只是手段，依據(jù)完善的養(yǎng)護標準化成果，結(jié)合信息技術(shù)，結(jié)合養(yǎng)護工作實際環(huán)境開展的信息化，才能真正實現(xiàn)降本增效、科學(xué)管養(yǎng)的建設(shè)目標。

2 我國橋梁養(yǎng)護標準化及信息化

為加強橋梁養(yǎng)護管理水平，我國制定了“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的養(yǎng)護原則，確立了“科學(xué)決策、全面規(guī)劃、協(xié)調(diào)發(fā)展、系統(tǒng)管理、加強養(yǎng)護、積極改善、提高質(zhì)量、依法治橋、保證暢通”的橋梁養(yǎng)護工作的指導(dǎo)方針，充分重視公路橋梁的養(yǎng)護管理工作。

2.1 標準化現(xiàn)狀

我國在標準化方面制定有《公路工程標準體系》（JTG 1001-2017）[1]，其在《公路工程標準體系》（JTG A01-2002）[2]的基礎(chǔ)上，對公路養(yǎng)護方面進行了補充完善，修訂之后的公路養(yǎng)護標準體系如圖1所示。其中，通用板塊由基礎(chǔ)、安全、綠色、智慧等模塊組成，公路養(yǎng)護板塊由綜合、檢測評價、養(yǎng)護決策、養(yǎng)護設(shè)計、養(yǎng)護施工和造價等模塊構(gòu)成，公路養(yǎng)護的監(jiān)理參照公路建設(shè)階段的監(jiān)理的相關(guān)標準。目前，交通運輸部門已經(jīng)圍繞該體系制定了一系列規(guī)范、標準，例如通用安全類標準有《公路養(yǎng)護安全作業(yè)規(guī)程》[3]，江蘇省制定了《高速公路養(yǎng)護工程施工安全技術(shù)規(guī)程》地方標準;綜合標準有正在編制《公路養(yǎng)護工程質(zhì)量檢驗評定標準》;養(yǎng)護造價方面交通運輸部正修訂《公路養(yǎng)護工程預(yù)算編制導(dǎo)則》，正組織編制《公路橋梁加固工程預(yù)算定額》;而養(yǎng)護決策方面暫未形成成熟的標準文件。

2.2 信息化現(xiàn)狀

在信息化方面，以橋梁管理系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用為主要表現(xiàn)。1992年交通部基本建成公路橋梁管理系統(tǒng)，目前我國較成熟的公路橋梁管理系統(tǒng)有干線公路橋梁管理系統(tǒng)CBMS、高速公路橋梁管理系統(tǒng)CEBMS和網(wǎng)絡(luò)版路橋管理系統(tǒng)CBMS3000。CBMS提供橋況登記、數(shù)據(jù)錄入管理、查詢統(tǒng)計、評價決策、加固對策、資金分配、維修檢查計劃和年度報告等綜合管理功能，系統(tǒng)按照子系統(tǒng)（6個）、模塊（50余個）、功能（100余項）分級分部方式設(shè)計，并在子系統(tǒng)中提供了“舊橋加固對策支持方案”和“橋梁使用功能評估”兩個應(yīng)用性模塊[11]。其他各省如江蘇、廣東、四川、江西和山西等[12]，也結(jié)合各自橋梁管養(yǎng)工作的特點，研究開發(fā)出了各自的管理系統(tǒng)，并對數(shù)據(jù)的利用和管理的提升開展了積極探索。

但由于缺乏完善的養(yǎng)護作業(yè)標準、記錄標準、數(shù)據(jù)標準和分析評估標準，加之系統(tǒng)開發(fā)單位不具備統(tǒng)籌管養(yǎng)全局的眼光和全面專業(yè)的養(yǎng)護技術(shù)水平，導(dǎo)致目前開發(fā)出來的橋梁養(yǎng)護系統(tǒng)大多是作為數(shù)據(jù)中心在使用，對實際養(yǎng)護工作難以起到真正的指導(dǎo)和提升作用。并且隨著對管養(yǎng)認識的深入和養(yǎng)護要求的提高，每次信息化升級都將面臨一系列災(zāi)難性的問題，如海量數(shù)據(jù)的核查修正、新老數(shù)據(jù)的銜接利用等。

3? 國外橋梁養(yǎng)護標準化及信息化

3.1 美國

美國主要采用《公路橋梁技術(shù)狀況評價與承載能力評定手冊》（AASHTO LRFR）[13]作為橋梁檢測與評價的主要依據(jù)，其次有《橋梁技術(shù)狀況評價手冊》（MCE）[14]、《橋梁檢查維護手冊》（AASHTO MMIB）[15]和《國家橋梁檢查標準》（NBIS）[16]。

美國橋梁養(yǎng)護的信息化工作是以一系列標準化文件為基礎(chǔ)發(fā)展出來的。其橋梁養(yǎng)護信息化已經(jīng)誕生多個產(chǎn)品，并由專門的公司運營，保證其一直處于不斷發(fā)展和完善的狀態(tài)。ASSHTOWare旗下共有ASSHTOWare Project、ASSHTOWare Bridge、ASSHTOWare Pavement、ASSHTOWare Right of Way和ASSHTOWare Safety五大產(chǎn)品。

3.2 歐洲

德國養(yǎng)護、檢測規(guī)范主要是德國工業(yè)標準DIN1076[17]，DIN107橋梁檢查包括一般檢查和常規(guī)監(jiān)測，所有橋梁結(jié)構(gòu)均應(yīng)在每年幾乎相同時間段內(nèi)進行一般檢測，主要檢查明顯的損傷和缺陷。常規(guī)監(jiān)測每年2次，主要針對嚴重損傷和缺陷進行監(jiān)測。

英國公路橋梁評價標準BD21/01[18]主要用于干線公路橋梁的評價，而用于評價非干線公路橋梁時，則需參閱運輸部標準BD34、BA34、BD46、BD50和BA79。

在歐洲，典型的路橋管理系統(tǒng)有丹麥的DANBRO系統(tǒng)[19]、法國的Edouard、英國的NATS、挪威的Brutus、芬蘭國家公路管理局管理系統(tǒng)[20]等。

3.3 日本

日本不僅有日本國土交通?。ㄊ∠喈斢谥袊牟浚╊C布的一系列橋梁檢測、養(yǎng)護管理方面的規(guī)范、手冊以及研究報告，還有針對特定損傷以及預(yù)防相關(guān)損傷可能導(dǎo)致的事故的規(guī)范，同時出版了一系列相關(guān)的圖書資料。

目前日本高速公路的營運管理機構(gòu)為各高速道路株式會社，各株式會社大多制定有自己的企業(yè)標準，嚴格按照標準開展養(yǎng)護工作，并以此為基礎(chǔ)開發(fā)各自的橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)。以阪神高速為例，其智能化養(yǎng)護管理系統(tǒng)啟用30多年來已升級改版十余次。

3.4 國內(nèi)外現(xiàn)狀對比分析

盡管我國在橋梁建設(shè)核心技術(shù)、橋型與結(jié)構(gòu)體系、材料性能和裝備水平、橋梁監(jiān)測與評估技術(shù)、標準規(guī)范等方面都取得了長足進步，但在橋梁管養(yǎng)的理念和水平上，仍有很多的不足。表1將我國和美國、日本的橋梁養(yǎng)護從檢查標準、評價標準、維修加固標準和信息化實效四個方面進行了比較，為我國橋梁養(yǎng)護的發(fā)展提供參考和借鑒。

對比表明，目前我國的橋梁養(yǎng)護標準化、信息化體系的完整性還需著重提升，主要有以下幾個方面需解決：

（1）橋梁檢查標準化。

養(yǎng)護檢測體系大致相同，檢測內(nèi)容略有差別，如美國規(guī)范包括專項水下檢測和斷裂危險構(gòu)件檢查，目前我國的規(guī)范中缺少相應(yīng)的規(guī)定。

我國檢查規(guī)范以宏觀性條文為主，缺乏檢查細則，精細化程度不夠。而美國、日本在國家層面除了有宏觀概括的規(guī)范和標準，也有非常實用的指南或手冊，甚至還有圖片集，其精細化程度大大領(lǐng)先于我國，對橋梁檢查一線人員的工作具有巨大的指引作用。

（2）橋梁評價技術(shù)。

我國公路橋梁評估包括一般性評估和適應(yīng)性評估;美國采用了結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估、綜合性能評估、健全性評估和承載能力評估;日本采用耐負荷指標評估橋梁狀況。

從評估方法來看，美國、日本所采用的評估方法均考慮了當前交通量的影響，日本規(guī)范直接采用當前交通量作用下實際應(yīng)力評估橋梁承載能力。美國形成了典型數(shù)據(jù)庫的評估方法，主要包括描述性狀態(tài)評級和規(guī)定性狀態(tài)評級。

橋梁健康狀況評價方面，我國制定的《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》橋梁評定人為因素影響較大;之后的《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》細化了評分標準，但評估理論的基礎(chǔ)性研究差距明顯，評估決策的科學(xué)性、合理性仍需加快提升。橋梁承載力評估方面，現(xiàn)行《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》提高了橋梁承載能力評定的客觀性和可操作性，但仍需通過大量的試驗與現(xiàn)場調(diào)查去不斷完善修正。

（3）橋梁養(yǎng)護決策技術(shù)。

歐洲、日本都在國家層面開展了橋梁長期性能的研究，旨在掌握橋梁性能劣化規(guī)律，發(fā)展橋梁養(yǎng)護決策技術(shù)，并取得了可供使用的成果。美國很早就開展了《橋梁管理系統(tǒng)的多目標優(yōu)化決策技術(shù)》研究，建立了橋梁養(yǎng)護決策的定量方法，并將其成果轉(zhuǎn)化為橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)的功能模塊。而我國橋梁養(yǎng)護決策技術(shù)一直處于定性階段，定量決策方面仍然沒有質(zhì)的突破。

（4）橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)。

從橋梁養(yǎng)護信息化發(fā)展歷程來看，美國的做法更值得借鑒。首先，其各類信息化系統(tǒng)的研發(fā)都是以標準化為前提進行，隨著標準化的完善而不斷完善，形成了良好的成長機制。其次，美國橋梁系統(tǒng)的研發(fā)由橋梁養(yǎng)護技術(shù)委員會指導(dǎo)，由專業(yè)的從事工程軟件研發(fā)的軟件公司進行研發(fā)，隨后進行商業(yè)化運營，形成了良好的研發(fā)和運營機制。目前的美國橋梁管理系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理、劣化預(yù)測、全壽命期養(yǎng)護成本分析、預(yù)審需求分析、養(yǎng)護措施決策以及標準報表等功能。我國開發(fā)了橋梁管理系統(tǒng)，由于國家層面的橋梁數(shù)據(jù)庫不健全，沒有實現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng);地方性企業(yè)和科研機構(gòu)自行研發(fā)的系統(tǒng)較多，但現(xiàn)有產(chǎn)品均未實現(xiàn)普遍性推廣應(yīng)用。我國橋梁信息管理系統(tǒng)尚處于初級階段，缺少集檢測、監(jiān)測、評估、預(yù)判、決策、養(yǎng)護管理于一身的全面信息系統(tǒng)。

4? 結(jié)語及展望

4.1 標準化工作展望

當前我國面臨著橋梁病害快速增長、養(yǎng)護力量長期不足的嚴峻形勢，應(yīng)以技術(shù)創(chuàng)新為引領(lǐng)，在標準化體系建設(shè)不斷完善的基礎(chǔ)上，持續(xù)推進養(yǎng)護管理信息化，以此來提高養(yǎng)護科學(xué)決策水平，提高管理的效率、質(zhì)量和精細化程度。

橋梁養(yǎng)護標準化的難點一是缺乏標準化基礎(chǔ)，二是標準化文件執(zhí)行不利。針對缺乏標準化基礎(chǔ)建議從兩方面入手，一方面在國家層面較為宏觀的標準化文件的基礎(chǔ)上，或者在已有研究成果的基礎(chǔ)上，充分考慮系統(tǒng)內(nèi)面臨的養(yǎng)護突出問題，有重點的完善細化相應(yīng)文件形成指南和手冊，增加可操作性和實用性;另一方面要全力打好橋梁養(yǎng)護技術(shù)攻關(guān)的硬仗，在橋梁評估、養(yǎng)護決策等方面開展技術(shù)研究，為制定標準提供可靠依據(jù)。

統(tǒng)籌開展養(yǎng)護標準化建設(shè)工作，完成養(yǎng)護技術(shù)體系標準化框架，分階段成體系開展標準化建設(shè)，并向四點目標努力：

（1）規(guī)范養(yǎng)護作業(yè)、確保養(yǎng)護質(zhì)量，保障營運安全;

（2）明確關(guān)鍵指標，避免多個規(guī)范引用混亂;

（3）填補當前規(guī)范空白，消除養(yǎng)護隱患;

（4）形成品牌效應(yīng)，分享養(yǎng)護經(jīng)驗。

4.2 信息化工作展望

橋梁養(yǎng)護信息化方面應(yīng)以科學(xué)、謹慎的態(tài)度，尊重多學(xué)科融合的機制，以標準化為基礎(chǔ)，同時進行橋梁養(yǎng)護維度的頂層設(shè)計和信息系統(tǒng)維度的頂層設(shè)計，打造有特色亮點的橋梁養(yǎng)護管理信息系統(tǒng)，橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)頂層設(shè)計框架如圖2所示。

對比國內(nèi)外差異，借鑒國外先進經(jīng)驗，以標準化為先導(dǎo)，有效開展橋梁管養(yǎng)信息化建設(shè)，實現(xiàn)橋梁從檢查、評價、決策、維修、后評估全過程的信息化管理和智能輔助，建成全面適用、務(wù)實有效的橋梁養(yǎng)護管理信息系統(tǒng)。

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