關(guān)于橋梁養(yǎng)護(hù)管理的智能化發(fā)展趨勢(shì)分析

陳志武

(山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理總公司，山西太原 030012)

0 引言

20世紀(jì)80年代以來，在歐洲、北美及亞洲一些地區(qū)，相繼發(fā)生了多起橋梁結(jié)構(gòu)的斷裂事件。這些事件引起了公眾輿論的關(guān)注，也使政府機(jī)構(gòu)意識(shí)到，研究橋梁的健康診斷及維護(hù)問題已經(jīng)刻不容緩。研究發(fā)現(xiàn)，橋梁斷裂的原因除人為的劣質(zhì)工程外，主要是因?yàn)槠趽p傷累計(jì)造成的。因此，橋梁建成后的后期維護(hù)顯得至關(guān)重要。我國(guó)目前關(guān)于橋梁的診斷及養(yǎng)護(hù)的管理系統(tǒng)存在著功能簡(jiǎn)單，操作繁瑣，不具備智能分析等問題，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)代橋梁技術(shù)的發(fā)展及維護(hù)應(yīng)用。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，建立一套科學(xué)化、智能化的現(xiàn)代橋梁智能管理系統(tǒng)，提高橋梁檢測(cè)效率、降低工作誤差、提升養(yǎng)護(hù)層次，是未來橋梁智能化管理的趨勢(shì)。

1 橋梁養(yǎng)護(hù)管理的現(xiàn)狀

我國(guó)關(guān)于道橋智能化管理的早期探索始于20世紀(jì)80年代，最具有代表性的是“七五”“八五”期間由交通部組織研究的中國(guó)道路管理系統(tǒng)(CPMS)和中國(guó)橋梁管理系統(tǒng)(CBMS)。此后，全國(guó)各地許多部門在道橋智能管理化方面不斷探索，利用地理信息系統(tǒng)(GIS)應(yīng)用于道橋的智能化管理維護(hù)，并取得了不小的成績(jī)。但是，我國(guó)目前的橋梁管理系統(tǒng)按照現(xiàn)行的橋梁管理規(guī)范要求編制，存在著以下缺陷:

1)橋梁的缺損監(jiān)測(cè)信息主觀性強(qiáng)，誤差率大，受檢測(cè)人員個(gè)人因素影響較大，缺損信息發(fā)現(xiàn)不及時(shí)。

2)橋梁運(yùn)行信息的采集過程評(píng)判主觀因素影響較大，橋梁缺損程度判定信息少，造成了缺損等級(jí)評(píng)定誤差大，精度相對(duì)較低。

3)橋梁的缺損處理方案不明確，主動(dòng)性、針對(duì)性較差，輔助分析欠缺。

目前的養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了由單純的文字檔案向數(shù)字化資料管理的進(jìn)步，但是對(duì)橋梁的缺損管理相對(duì)較死板，嚴(yán)重的依賴人工收集橋梁信息，造成了主觀影響因素較大，后期人工分析處理工作量龐大。對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁的機(jī)構(gòu)狀態(tài)，載重等外部因素影響下的響應(yīng)進(jìn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過一定的數(shù)學(xué)模型分析，對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識(shí)別橋梁的機(jī)構(gòu)損傷，完成損傷預(yù)警及定位等，做出最優(yōu)的維護(hù)方案，保證橋梁最佳運(yùn)行的方案。

2 橋梁養(yǎng)護(hù)的智能化的發(fā)展趨勢(shì)

橋梁后期維護(hù)保養(yǎng)是橋梁工程領(lǐng)域最常見，工作量大，最繁瑣的工作內(nèi)容，每年投入在該項(xiàng)目上的人力、財(cái)力及物力都十分驚人。我國(guó)目前的橋梁養(yǎng)護(hù)工作手段落后，管理系統(tǒng)滯后，還存在管理手段機(jī)械化，危害記錄平面化，資料管理臺(tái)賬化的靜態(tài)管理狀態(tài)。利用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)橋梁的智能化管理是未來的發(fā)展方向。人們可能關(guān)心為什么要走智能化發(fā)展的道路。橋梁的智能化管理是由以下三個(gè)方面決定的:

1)計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步。

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)仿真模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步，使一些無法看到的現(xiàn)象展示了出來，人們進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化的能力大大增強(qiáng)。

2)數(shù)字化儀表儀器的廣泛使用。

數(shù)字化儀器儀表的廣泛使用使得信號(hào)處理變得十分方便。人們發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化儀器儀表的使用使數(shù)據(jù)測(cè)量和分析的界限越來越模糊，使用演算數(shù)據(jù)有時(shí)候比使用原始參數(shù)更易于發(fā)現(xiàn)和解決問題。同時(shí)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，使以前一些無法解決的問題開始有了解決方案。

3)智能技術(shù)本身的進(jìn)步。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決了人工智能在環(huán)境中自主學(xué)習(xí)的問題;遺傳算法的出現(xiàn)解決了混合變量全局最優(yōu)化的自主選擇問題。這兩個(gè)問題的解決為橋梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別及定位的解決提供了有效的解決手段，也為建立一整套預(yù)測(cè)模型提供了合適的工具。

上述技術(shù)的發(fā)展，為橋梁的智能化管理提供了理論及技術(shù)工具。隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)等分支技術(shù)的發(fā)展，為我國(guó)橋梁的養(yǎng)護(hù)智能管理打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，橋梁使用年齡的增長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)老化的數(shù)量越來越多。因此，橋梁運(yùn)營(yíng)過程中的損傷檢測(cè)及預(yù)警就十分重要。建立智能化管理系統(tǒng)，對(duì)橋梁的整體結(jié)構(gòu)能力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能化分析，確保橋梁安全運(yùn)營(yíng)，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。通過早期發(fā)現(xiàn)橋梁病害，能大大節(jié)約維護(hù)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，避免頻繁大修關(guān)閉交通所引起的經(jīng)濟(jì)損失，且能防止橋梁坍塌等大興安全重大事故的發(fā)生。同時(shí)，通過智能化管理獲得的數(shù)據(jù)反饋于橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，更深遠(yuǎn)的意義在于能改進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等，為橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開辟新的空間。由于智能化管理涉及信息技術(shù)，測(cè)量技術(shù)，通訊技術(shù)等多個(gè)學(xué)科，目前取得的成就僅處于探索階段，還需廣大橋梁工作者及相關(guān)人員不斷探索，為橋梁的智能化管理取得新的成就。

［1］http://baike.baidu.com/view/6251441.htm，地理信息系統(tǒng)，2012-02-16.

［2］張啟偉.大型橋梁健康監(jiān)測(cè)概念與檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001(1):65-69.

［3］劉效光.橋梁損傷檢測(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2002.

［4］羅曉英.淺談橋梁管理系統(tǒng)的功能與發(fā)展趨勢(shì)［J］.山西建 筑，2010，36(24):340-341.