1、公路桥梁管理系统的研讨与应用建筑与工程 发布时间： 2008-12-12 作者：罗纶英 1，白涛 2 一、前言 我国桥梁建设发展迅速，但桥梁的维护管理相对滞后。由于原来桥梁建设的标准较低，结构损伤的积累，自然老化等原因，不能满足现代功能要求的现象越来越普遍，有些桥梁已成为交通运输的瓶颈，部分桥梁甚至出现恶性事故，如重庆綦江彩虹桥垮塌，广州海印大桥断索，四川 i 宜宾南门大桥断杆、湖南湘西凤凰县堤溪沱江大桥的坍塌等，严重影响到人民生命财产的安全。如果我们对已建桥梁合理的检测与定期的维护，就能提高其性能质量，延长其使用寿命。因此，对在用桥梁结构性能维护、使用现状进行分析，研究其性能与维护策略的关系
2、以及对已建桥梁的科学管理维护成为亟待解决的问题。桥梁管理系统(BMS)成为了桥梁科学管理必不可少的工具。 二、国内外对桥梁管理系统的研究过程 桥梁管理系统(Bridge Manage System)始于 1968 年美国国家桥梁档案数据库(NBI)，综合性桥梁管理系统的出现则是在上个世纪 80 年代。到目前为止，大部分西方发达国家都拥有适合本国桥梁管理需要的桥梁管理系统。比较有代表性的有美国的 POINTS 系统和BRIDGIT 系统，丹麦的 DANBRIO 系统，日本的 J-BMS 和欧洲的 Brime 项目等。 在研究方面，Lin 利用蒙特卡罗法去处理寿命周期的可靠度与成本的关系。Este
3、s 利用系统可靠度的方法去优化了高速公路管理系统的的维护决策，Kong 发展了利用寿命周期可靠度的理论去优化劣化的桥梁结构维护方案，并且基于蒙特卡罗的方法去模拟桥梁维护中的不确定性因素。 国内桥梁管理系统的开发始于 80 年代初期，国家和省公路研究院所，大学研究机构在吸收国外经验的基础上，根据我国的实际情况，开展了公路桥梁管理系统的研究工作。目前国内较为典型的桥梁管理系统主要有公路桥梁管理系统 CBMS。现在交通部 CBMS 推广工作组提供的主要软件产品为：CBMS3000 (中国公路桥梁管理系统 )、 CEBMS2001(中国高速公路桥梁管理系统 )、CSBMS(斜拉特大桥综合管理系统)、S
4、BMS(悬索特大桥管理系统) 。 三、中国公路桥梁管理系统 CBMS 简要介绍 公路桥梁管理系统(China Bridge Management System CBMS )是针对投入营运的桥梁，提供其状态检查、登记、评价、提供决策和维修加固对策、以及投资方案等一整套综合管理系统。 31 系统结构 中国桥梁管理系统(CBMS3000)主要包括以下几个结构： 数据资源管理统计汇总桥梁评价与决策 费用分析维护方案优化311 数据资源管理：是实现对已建立的数据文件进行各种管理的能力，包括数据编辑、数据字典、数据管理三项子模块。 1)数据编辑：通过数据编辑可以创建并修改基础数据库、病害数据库、评价决策数
5、据库、费用分析数据库、历史数据库。可根据实际情况，用户选择并进入要编辑的数据库。 基础数据库编辑：基础数据库共有识别数据库、结构数据库、经济指标库、维修历史库、特殊检查库、重车过桥库、桥上事故库和桥梁档案库 8 个。通过内业查询档案资料及外业实地测量来创建和修改基础数据库的数据。基础数据库统计了桥梁的一些基本信息如：设计荷载、主桥上部结构、桥墩类型、桥台类型、桥梁基础类型、桥面铺装类型、伸缝缩类型等。 病害数据库编辑：可实现录入桥梁各部件详细信息及根据外业采集的数据对桥梁各部件病害进行查询、修改、删除和添加。 评价决策数据库：包括技术状况评价库、安全性适应性耐久性评价库、梁桥部件评分库、板拱桥
6、等评分库、帽架拱桥部件评分库等。技术状况评价库中的数据项目是由评价决策模块中的整理与评价功能根据基础数据库、病害数据库中的数据。对桥梁技术状况进行评价计算并将评价的结果填入其中；安全性适应性耐久性评价库中的数据项目的则是评价决策模块中的整理与评价功能根据相应的桥梁基础数据库、病害数据库评价计算其安全性、适应性、耐久性，并将其评价计算结果填入；其余库中的项目也是通过评价决策将评价结果填入到相应的数据库中的结果。本数据库不需要用户输入，只需查询。 费用分析数据库：在本数据库中。可以对选择的方案进行费用分析，为优化维修方案提供造价依据。 2)数据字典：包括数据字典和用户字典是为数据编辑中对应代码进行
7、“翻译”时使用的，它使用户更方便地对数据进行查询、修改、录入，使公路桥梁相关代码的及其汉字寓意一目了然。系统已设置了所有编目编码集中的代码及含义。用户字典主要是定义用户所管养的桥梁的所在地、管养单位等内容。系统字典主要定义桥梁的一些静态和动态数据属性。如桥梁的支座类型、桥墩可能出现的病害类型、桥梁跨越类别等。用户可以自己添加、修改等。 3)数据管理：包括数据备份和数据恢复，其目的是确保桥梁数据的安全，在进行系统维护、更新后能够全面、及时的对已经采集录入的桥梁数据恢复到新的系统。 312 统计汇总：通过统计汇总模块可以浏览桥梁卡片、统计报表、进行通行能力分析、进行高级查询五项功能。桥梁卡片包括桥
8、梁信息卡片、单桥事故 片、单桥维修卡片、桥梁特检卡片、重车过桥卡片、经济指标卡片 统计报表显示出按单位路线统计、构件类统计、历史类统计项目。 313 桥梁评价与决策桥梁评价与决策模块是根据桥梁基础数据库和桥梁病害数据库中的数据对桥梁目前的情况进行评分，为桥梁维修养护提供依据。 桥梁使用功能评定是根据桥梁的结构缺损状况、荷载承重足够性和桥面交通适应性等三方面，考虑交通量等条件变化进行综合评价，通过对桥梁现状评定，以确定桥梁对路网的适应程度，从而为桥梁的维修改造计划制定提供依据。CBMS 采用了 AHP 层次分析和模糊评判等两种评定方法，这两种方法均为系统工程中较为有效的方法，其中层次分析法(AH
9、P)的评价结果以分数形式表达(CBMS 中采用 100 分制)，模糊评判以模糊数学为理论基础，其结果采用等级制形式表示(CBMS 采用 0-5 等级制)。 桥梁状态评价子系统包括评价和历史评价两个子模块。其中评价决策包括以下七个子功能：权重分设置(构件评分) 、构件扣分值、评级分界表、整理及评价、桥梁评价结果表、桥梁部件评分结果表、查看历史数据。314 费用分析模型 费用分析模型模块是基于评价决策中的加固对策模型及费用分析模型的设计原理，根据用户在实际工作中的需求，加强了人机对话功能。为用户提供以下几个功能： 各维修方法、加固方法单价查询； 各种费率的设置； 针对单桥的不同病害、不同方案进行维
10、修加固费用分析；可对已进行费用分析的桥梁的维修加固费用组成进行查询； 分类统计路网桥梁加固维修费用。费用分析模型模块包括：处治对策求解、确定各种费率、确定方案及工程量、费用查询修改、费用分析报表等 5 项。 315 维护方案优化 维护方案优化包括维修方案优化排序、预算费用维修排序、检查计划和养护报告四项功能。其中维修方案优化排序功能包括按单位维修排序和按路线维修排序。排序原则是：将桥梁状况最差的或实施时间最近的排到输出表的最前面；预算费用维修排序是：将桥梁状况最差的排到输出表的最前面。 检查计划功能包括定期检查、特殊检查、公路定期检查表、公路桥梁经常性检查表、日常养护任务单。养护报告功能可自动
11、生成各年份的养护报告表。32 系统在河南高速的运用情况 河南高速公路 2006 年 4 月份引进了中国公路桥梁管理系统 CBMS3000，CBMS 3000 采用 B/S 架构设计。采用网站服务器和网络使全省各地用户能够实现远程浏览访问操作全省公路桥梁所有信息都存贮在网站服务器，更新情况可以通过网络实时发布。从而实现全省公路桥梁系统的实时动态管理。自引进该系统以来，河南在用高速公路桥梁管理上了一个新的台阶，各级管理层均能通过该系统了解每座桥梁的详细资料，并通过更新功能，及时对桥梁的现状进行更新。客观的对桥梁进行评价，从而达到了科学制定养护维修计划的目的。 四、结束语 中国公路桥梁管理系统有许多优点，相对于国外其他的公路桥梁管理系统还存在诸多不足，比如在对桥梁进行评价后没有优先排序功能等，但通过更多单位的运用和逐步改进，中国公路桥梁管理系统一定会更加完善、适用。
