史文秀

(1.山西省交通建設工程質量檢測中心(有限公司) 太原市 030032； 2.橋梁工程防災減災山西省重點實驗室 太原市 030032)

0 引言

截止2017年底，山西省高速公路通車里程5335km，其中橋梁近6284座，2019年新開通了長臨高速、運保高速、神苛高速進一步增大了養(yǎng)護管理工作量。目前的養(yǎng)護工作主要存在以下問題：事務繁多，信息傳遞速度慢，工作效率低下；基層工作難以有效監(jiān)管；應急事件無法掌控，難以正確決策；報表統(tǒng)計費時費力，難以統(tǒng)一，準確度較低；養(yǎng)護成本較難控制。因此，大體量公路資產的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一決策，必須建立省級的綜合性數據平臺進行數據處理分析[1]，依靠先進的、綜合的智慧管控平臺進行線上智能監(jiān)管[2-3]，走科學管養(yǎng)之路。

依托山西省交通運輸廳科技項目《橋梁運維數據庫建設與跨庫融合技術研究》，介紹“山西省橋梁綜合管控平臺”的研發(fā)核心和應用情況，體現了平臺的先進性和適用性。

1 平臺框架及優(yōu)勢

“山西省橋梁綜合管控平臺”采用B/S架構開發(fā)[4-5]。面向省級的橋梁養(yǎng)護管理、病害調查[6]、科學決策，包含三個終端、六大模塊、二十四項功能(圖1)，可滿足管理、養(yǎng)護、檢測人員的需求。與同類平臺相比，存在以下優(yōu)勢：

圖1 平臺框架圖

(1)開發(fā)了參數化建模和自動編號功能，實現裝配式梁橋、整體現澆梁橋、連續(xù)剛構橋、圬工拱橋、鋼筋混凝土拱橋、斜拉橋等橋型的參數化建模和自動編號。

(2)開發(fā)了病害展開圖自動生成功能，實現了除懸臂施工梁橋外所有梁式橋的病害[7]展開圖自動生成。

(3)開發(fā)了病例管理功能，服務于全壽命周期養(yǎng)護管理，實現了歷史病害追蹤、統(tǒng)計，滿足了系統(tǒng)長期應用的要求。

(4)開發(fā)了專家協(xié)助功能，現場記錄的病害標度達到4、5時，短信通知公司設定的專家聯系現場進行遠程問診，專家團隊均為正高級工程師或部門負責人。

2 業(yè)務邏輯

2.1 定期檢查

定期檢查作業(yè)需要由養(yǎng)護單位、檢測單位共同完成。養(yǎng)護單位主要負責基礎信息維護、項目委托和報告驗收確認；檢測單位主要負責項目指派和技術狀況評定。除病害采集使用“橋易檢APP”外，基本均使用“山西省橋梁綜合管控平臺”WEB客戶端完成相關操作。

圖2 定期檢查流程圖

通過智能技術狀況評定和自動檢測報告生成，應用本平臺可在不影響外業(yè)工作效率的前提下，減少95%以上的內業(yè)工作，僅需確認、下載、審核、調整即可完成內業(yè)工作。尤其是病害展開圖的自動生成，節(jié)省內業(yè)工作平均不低于1d/橋。同時，系統(tǒng)報告模塊依據橋梁養(yǎng)護標準化具體要求進行定制，包含了病害呈現和數據統(tǒng)計，保證了報告的準確度和深度。

2.2 經常檢查

經常檢查作業(yè)由養(yǎng)護單位獨立完成，流程包含任務指派、病害采集、任務審核三個步驟。其中病害采集使用“橋梁養(yǎng)護管理”微信小程序。錄入流程與定期檢查病害錄入相同，通過信息化工具引導養(yǎng)護工作向專業(yè)化前進。同時，WEB客戶端自動生成了經常檢查報表，簡化了養(yǎng)護人員的內業(yè)工作，保證了數據的準確性和完整性。

2.3 養(yǎng)護決策咨詢

養(yǎng)護決策咨詢由咨詢單位獨立完成。采用基于層次分析法的決策模型開展分析計算，流程包含選擇養(yǎng)護單位、選擇決策參數、選擇決策目標三個步驟。該模塊主要建立在病害采集、技術狀況評定、維修對策管理、橋梁決策模型四項功能基礎上，通過維修優(yōu)先級排序和養(yǎng)護經費預測實現了常規(guī)維修策略和特殊維修策略下的養(yǎng)護資源分配優(yōu)化。同時，實現了構件庫、病害庫、檢查庫、維修庫數據的跨庫融合。

3 數據統(tǒng)計

3.1 基礎信息

平臺使用了自由定制的基礎信息統(tǒng)計模式，支持用戶自定義X軸和分組方式，以及按照數量、長度兩種方式進行統(tǒng)計，可自定義選擇四類統(tǒng)計圖表作為常列統(tǒng)計項進行顯示。同時兼顧了養(yǎng)護、檢測等不同用戶的需求，顯著提高了適用性。

3.2 病害信息

平臺提供了按照路線路段、養(yǎng)護單位和具體橋梁進行不同橋型下不同病害的病害信息統(tǒng)計功能，包含了病害數量(個/條)、病害總計(cm/cm2)、數量發(fā)生率(病害數量/橋梁數量)、總計發(fā)生率(病害總計/橋長總計)，用以通過不同的形式評價橋梁建設和養(yǎng)護的質量，并能為區(qū)域的養(yǎng)護維修工程提供準確工程量。

4應用情況

4.1 病害采集

2020年，“山西省橋梁綜合管控平臺”及“橋易檢APP”全面應用于省級高速公路橋梁定期檢查，完成檢測項目29項，評定橋梁3724座，病害累計235459條。根據系統(tǒng)使用記錄統(tǒng)計，檢測速度25.82m/人/h，0.92跨/人/h，可見使用“橋易檢APP”進行現場檢測時檢測速度與傳統(tǒng)書面記錄方式沒有明顯區(qū)別，信息化檢測手段不影響現場檢測進度，不增加外業(yè)工作成本。

4.2 病害統(tǒng)計

對4.1所述235459條病害進行統(tǒng)計，具體分布情況見表1。由其可見，上部承重構件、上部一般構件、支座、墩臺、伸縮縫病害占比較大，其他部分總計8.12%。伸縮縫病害中裂縫占比94.03%，錨固區(qū)缺陷占比5.09%，失效占比0.88%，其他部件具體見圖3～圖6。

圖6 墩臺病害統(tǒng)計

表1 不同位置部件病害數量及占比

圖3 上部承重構件病害統(tǒng)計

根據圖3、圖4，不超限裂縫(最大縫寬小于等于0.2mm)為上部結構的主要病害，包含橫向裂縫、豎向裂縫等受力裂縫以及其他裂縫。對于70座三類橋，橫向裂縫2330條，豎向裂縫4324條，裂縫總計9909條，各自占比23.5%及43.6%。對于一類、二類橋，主要為腹板、馬蹄等的縱向裂縫。

圖4 上部一般構件病害統(tǒng)計

根據圖5，老化變質、開裂為支座的主要病害。根據圖6，不超限裂縫(最大縫寬小于等于0.3mm)是墩臺的主要病害，鋼筋銹蝕亦占相當比例。

圖5 支座病害統(tǒng)計

4.3 養(yǎng)護分析

目前，針對上部結構超限裂縫(最大縫寬大于0.2mm)、下部結構超限裂縫(最大縫寬大于0.3mm)，認為其為受力裂縫，采用裂縫注膠的方式進行修復；針對其他不超限裂縫，認為其為溫縮裂縫等非受力裂縫，采用裂縫封閉的方式進行修復。然而，三類橋上部承重構件中豎向裂縫、橫向裂縫占比67.1%，超限裂縫卻僅占2.7%。顯然，僅將超限裂縫認定為受力裂縫進行裂縫注膠維修不合理，跨中腹板豎向裂縫、底板橫向裂縫等不超限受力裂縫采用裂縫封閉方式修復后，隨著荷載的反復作用，尤其是重載交通的作用，再次開裂的概率很高。封閉后裂縫再次崩開的現象(圖7)也證明了以上判斷。

圖7 裂縫封閉后膠體局部開裂

因此，檢測工程師在病害調查過程中需加強對受力裂縫的判斷和標識，以指導養(yǎng)護維修。

老化變質、開裂為支座的主要病害，表明橡膠支座的材料性能存在明顯缺陷，需加強在建設過程中的質量控制。

5 結論

綜上所述，可得以下結論：

(1)“山西省橋梁綜合管控平臺”及“橋易檢APP”的應用，在不增加外業(yè)檢測成本的前提下，實現了智能技術狀況評定、自動檢測報告生成、定制化病害統(tǒng)計分析、養(yǎng)護決策分析，應用情況良好，是適應信息化時代的積極探索。

(2)省級高速公路橋梁定期檢查病害統(tǒng)計情況表明，受力裂縫占比遠超超限裂縫，僅將超限裂縫認定為受力裂縫進行裂縫注膠維修不合理，檢測工程師在病害調查過程中需加強對受力裂縫的判斷和標識，以指導養(yǎng)護維修。