桥梁管理系统研究报告？
第一章是研究背景。
根据现代管理科学的需要，上海市市政管理处与同济大学道交系共同开发研究了“上海桥梁管理系统”。本章主要介绍国内外桥梁管理系统的研究近况，上海市桥梁管理的工程背景和管理背景。
1.1国内外研究现状
1.1.1管理信息系统的开发
管理信息系统是组织中以计算机处理为基础，为各级管理决策层提供必要的管理控制信息和辅助决策功能的人机系统。他通过有效存储信息，提高信息处理的合理性和速度，改善管理决策过程，从而促进管理的效率和效益。
管理信息系统是近年来随着计算机技术和管理科学的发展而迅速发展起来的一门新兴学科。本学科是以系统论、信息论、控制论、管理科学、计算机科学和人工智能为基础的综合性学科。根据计算机科学应用于决策水平的提高和决策问题性质的变化，管理信息系统科学的发展经历了以下几个阶段:
EDP(电子数据处理)阶段，即电子数据处理阶段。20世纪60年代初，以美国通用电气公司的工资单处理为标志，拉开了计算机管理的序幕，其内容包括数据存储和维护、简单处理等单项处理。
Mis(管理信息处理)阶段，即管理信息系统阶段。MIS的概念是由美国的Stotter和Horn提出的，在1968成熟。与EDP相比，MIS已经能够综合分析和处理各种信息，为管理决策和战略决策提供信息支持和辅助决策，实现信息共享。该系统包括数据库和模型库等。其一般功能包括提出问题、判断问题性质、求解模型、提供交互式查询和输出报告等。
DSS(决策支持系统)阶段，即决策支持系统阶段。与MIS阶段相比，其主要特点是帮助决策者解决半结构化和非结构化问题。使用的典型技术是人工智能方法，支持和帮助决策，而不是代替决策。该系统一般由数据库、方法库和模型库用户交互系统组成。同时，办公自动化系统OA(Office Automation)也得到了发展。其主要目的是利用文字处理、数据、图像、声音、网络处理等高效工具提高办公速度，向多功能、复合型、MIS一体化发展。
随着计算机管理技术的发展及其在许多领域的广泛应用，我国公路部门也开发了各种管理系统，其中公路路面管理系统较为成熟。近年来，随着桥梁病害的增多、功能的下降、交通量的增加和荷载等级的提高，桥梁维修、加固和改造的工作量日益繁重。另一方面，桥梁养护需求与资金不足的矛盾也对如何实施科学管理提出了新的要求。计算机技术在桥梁管理中的应用催生了一门新的学科——桥梁管理系统。
1.1.2桥梁管理系统的开发
桥梁管理系统最早于20世纪70年代在美国发展起来，经历了从无到有、从简单到复杂、从单一数据处理到具有多种数据和知识综合处理能力的专家系统等阶段。20世纪80年代以来，随着计算机技术的飞速发展，进一步完善和深化，与CAD相结合，成为管理部门办公自动化的一部分，可以辅助决策和参与管理，也可以为设计、施工等部门提供必要的数据支持。
从65438到0968，美国联邦公路管理局开发了世界上第一个桥梁管理系统“国家桥梁档案(NBI)”。它的软件基本都是一些数据文件的形式，初期的功能也很简单。只能完成一些数据保存、基本统计查询、简单报表输出等文件管理工作。它属于管理系统的EDP阶段，是第一代桥梁管理系统。经过近30年的运行，该制度不断得到丰富、完善和提高。目前已成为记录、存储、更新和统计美国国家高速公路各种桥梁数据的国家桥梁数据系统。同时，还可以对这些桥梁的使用性能进行评估，对候选项目进行优先排序，为桥梁改造和维修规划提供辅助决策。目前，该系统已经具备了现代管理系统的基本功能。
在联邦公路局NBI的基础上，美国的几十个州，如宾夕法尼亚州、明尼苏达州、佛罗里达州、堪萨斯州等，都结合自己的实际情况，制定了自己的桥梁管理制度。这些系统都具有数据库管理、技术状态评估、需求预测和优先级排序的功能。有些系统还具有生命周期分析功能，以优化项目方案。
在美国开发和研究桥梁管理系统的同时，世界各国也相继开展了这方面的开发和研究工作。投入使用的系统包括:日本道路公司桥梁管理系统、丹麦桥梁管理系统、阿尔伯塔省桥梁管理系统等。，它们的功能基本和上面说的差不多。
我国桥梁管理系统的研究和开发还处于起步阶段。自20世纪80年代以来，四川省公路研究院、广东省桥梁研究院、交通部公路研究院和北京市公路管理局在借鉴国外经验的基础上，先后开发了四川省桥梁数据库管理系统、广东省桥梁管理系统、北京市公路桥梁管理系统和河南省桥梁管理系统等几个各具特色的桥梁管理系统。但这些系统还处于试运行阶段，不仅模型参数的建立还需要大量历史数据的积累和分析，系统本身的水平还不够清晰。因此，这些系统需要进一步开发和改进。
1.1.3汇总
从国内外各种管理系统和国外桥梁管理系统的发展可以得出以下结论:
1，现有的桥梁管理系统大致可以分为两类:一类基本是桥梁档案数据库，功能和结构都很简单，基本完成桥梁数据归档、简单统计查询等档案管理工作。，但这种系统是每一个桥梁管理系统中不可缺少的、最高效的部分，也是桥梁管理单位实现科学桥梁管理的开始；第二类是在桥梁数据库管理的基础上增加评估、优先级排序、对策建议、需求预测、成本分析，但这些功能都是初步的，还处于研究和探讨阶段。这种系统本身的功能还远未成熟和完善，特别是在我国，目前还没有正常运行的桥梁管理系统。因此，没有足够的数据积累，为桥梁管理部门提供可靠的决策咨询是比较困难的。
2.管理系统的开发是一个循序渐进的过程。即使是最简单的II型桥梁管理系统，也至少需要十年的时间才能建立、完善并成功使用。一方面，桥梁管理体系的建立和实施需要相应的管理制度、管理方法和手段，以及一定的技术设备和技术人员，而新体系的建立和运行以及技术条件的创造都需要一定的时间；另一方面，在管理系统中，模型的建立和标准的完善需要大量的数据积累，这也是短时间内难以获得的。因此，在系统建立的初期，要注重数据采集的方法和质量，保证数据的完整性和实用性，为系统的各项功能提供良好的数据基础，而不必关注众多的功能模块。
3.桥梁管理系统的开发和研究必须适应本地区桥梁管理部门的实际情况。由于不同地区的管理体制、管理方法和管理手段不同，所以每个体制所采取的目标、功能和模式也不同。此外，不同地区的经济条件、设备条件、管理水平差异较大，对系统功能设计的复杂程度和精度要求也不一样。所以，每一个成功的管理体系都有很强的地方特色。
1.2工程背景
上海地处水网地区，河流、桥梁众多。市区现有桥梁***1051除黄浦江上的大桥和浦东新区新建的大桥外，还有内环高架和南北高架上的立交桥。不同时期的桥梁都是按照当时的设计荷载标准设计建造的，所以很多桥梁的荷载等级和行车道宽度已经严重不能满足现在的交通要求。近年来，随着交通量和车辆轴重的不断增加以及各种环境因素的影响，桥梁的病害越来越严重，损坏速度也在逐年加快。
根据上海市桥梁调查报告，上海市桥梁的主要病害可归纳如下:
桥梁伸缩缝损坏:现有桥梁中约50%的桥梁伸缩缝都有不同程度的损坏，有些严重影响行车的舒适性，还会因渗水、振动等因素损坏其他结构。
桥面铺装损坏:桥面铺装由于车轮荷载的直接作用，是受环境因素影响最大的部分，所以一直是损坏率较高的部分。近年来，随着交通量的不断增长，桥面铺装的损坏程度越来越大，范围越来越广。桥面的检测、养护和维修已成为桥梁办公室最重要的工作内容之一。
通航河道对桥梁的影响:这里主要指船舶碰撞对桥墩的破坏。苏州河是上海的主要通航河流。由于通航等级的不断提高，船舶与桥梁的碰撞次数也逐年增加。这使得近年来桥墩的维护工作日益繁忙。
软土地基对桥梁的不利影响:上海是典型的软土地基地区。桥墩沉降引起的桥梁损坏在城市地区相当普遍。因此，桥梁养护管理部门应定期检测和连续观测桥墩、桥台的沉降和伸缩缝的伸长量，发现问题及时处理。
据统计，这些城市桥梁只有28.5%处于良好状态；一般损坏占63.7%；严重损坏占4.1%；6.1%成为危桥，需要封闭交通，停工。由此可见，目前仅需要大修、改建和重建的桥梁就占市区桥梁总数的10%以上。因此，上海的桥梁管理工作，如桥梁的检查和维护，大中修和改造计划的安排，有限资金的合理使用，将是非常繁重的。
1.3管理背景
1.3.1管理系统
上海市市政工程管理处受上海市工商局领导，并接受建设部的技术指导。上海市桥梁处是市管理处的下属单位，负责市区所有桥梁的检查、检测、养护和维修。其日常工作还包括:重车穿越管理、桥洞管理、管线穿越管理、桥址附近施工管理、参与新桥设计、桥梁基础信息收集管理等。它是桥梁管理计划的具体实现层。
此外，各区县还设有自己的区级桥梁办公室，对本辖区内所有桥梁实施技术管理。业务上受上海市市政工程管理处指导，行政上受各区县建设局领导。
1.3.2管理方法和手段
目前上海桥梁管理的方法和手段还相当落后，不适应目前的重桥梁管理。也与现代科学的管理要求格格不入。具体表现在:
管理手段落后，缺乏科学管理意识，不重视桥梁早期病害检查，轻维修改造，重点关注危桥和严重受损桥梁，难以防患于未然。缺乏科学、系统、规范的管理方法，必然会造成一定程度的人员和资金的浪费。
桥梁定期检查没有标准可循，桥梁日常检查、定期检查、专项检查三级检查制度没有明确的界定和划分。桥梁检测工作大多停留在桥梁检测上，对桥梁的结构损伤和各种典型病害没有详细描述。
从业人员的素质需要进一步的培训，维修管理人员要接受桥梁基础知识和计算机操作技能的专业培训，让每一个管理人员都能跟上现代管理制度的要求。
还应适当增加专业检测设备，提高检测质量，使更多的损伤数据项由定性描述变为定量描述，使数据更加真实客观。
历史资料管理混乱。由于桥梁档案长期采用人工管理，存在数据不全、统计方法不一、准确性差等管理缺陷。工作量大，效率低，查询检索极其困难，也是人工管理的难题。
投资决策方法落后。由于对投资项目没有全面客观的评价数据，管理人员主要根据经验判断实际情况来安排投资计划，很难保证资金的合理分配。
实施过程中缺乏信息反馈。
第二章系统的结构和功能
2.1系统的目标设计
上海桥梁管理系统作为一个网络级管理系统，旨在协助上海市市政工程管理处及其各级桥梁办公室对现有桥梁进行科学有效的管理和维护。其具体内容包括以下几个方面:
1.提供不同管理层所需的各种数据支持。
2.建立全面完善的桥梁技术状况检测体系。
3.对桥梁及其部件的使用状况进行评估和排序。
4.完成各种查询、统计分析和报表输出。
5.对不同损坏程度的桥梁提出维修方案建议。
2.2系统的组织结构
根据设计目标，系统由档案管理子系统、技术状况检测系统、评价与对策子系统、统计查询子系统、重车过桥咨询管理和各种报表输出六大功能模块组成。它们分别实现静态数据和各种文档的管理；现场桥梁调查和检测；桥梁性能评估；简单的对策建议，重车过桥咨询，各种查询统计，报表输出等功能。
2.3各子系统功能概述
档案管理子系统主要包括静态数据库的建立、数据项的输入和输出、图片的显示、特检信息和维修信息的建立和输出。
技术状况检测体系主要是建立一套完整的检测方法、手段和程序，对桥梁结构进行系统、科学的外观检查，收集桥梁结构缺陷数据。以便管理者对其有一个全面的了解。为下一步的评估和管理提供有力的数据支持。
评估决策子系统包括动态数据库的建立、动态数据的输入输出、各种零部件的评估评分、桥梁性能的排序、桥梁功能指标的分析。
养护管理子系统根据桥梁各部位的分值和各构件的损伤状况，建立两级养护对策分析，为不同层次的管理者服务。
统计查询模块利用系统设计的统计和查询功能，完成日常管理中需要的所有统计和查询工作。
在重卡过桥咨询管理子系统中建立重卡过桥历史数据库。该系统包括数据库的输入输出和重车过桥可能性的显示。
报表功能主要包括用户常用的各种数据输出。
第三章桥梁技术状况监测
3.1概述
桥梁的现有技术状态是桥梁结构内部技术因素如设计施工、材料质量和外部环境因素如交通、荷载、气候、环境污染、特殊事故等相互作用的结果。而现有技术的状态直接反映了桥梁的使用性能和安全性，是一系列动态变量，一般随着使用年限的增加而逐年降低。
桥梁管理部门首先要对其管辖范围内的桥梁结构的安全负责，还应详细了解桥梁结构各不同部位的详细信息，为确定相应的维修对策做准备。
为了有效地管理桥梁结构，有必要建立一套完善可行的技术状况监测系统，利用监测数据建立桥梁现有技术状况数据库。所有的评价和分析都必须建立在对分析对象全面了解的基础上，而监控系统是管理者了解和认识管理对象的途径，也可以说是整个桥梁管理系统的基石。
桥梁技术状态监测系统的研究已有近30年的历史。为了满足国内桥梁管理系统的需要，自20世纪70年代以来，世界各国都在研究具有本国特色的监测程序。从65438到0976，24个西方国家的经济合作与发展组织(OECD)发表了第一份桥梁检查报告，推荐了一套系统检查和评估桥梁的方法。随后，英国交通部以BE4/77的形式发布了干线公路和高速公路桥梁检查标准，并于1981召开了“路桥管理国际会议”。在1982年召开的“国际桥梁结构会议”上，许多国家相继提交了各自现有的桥梁检测和维修方法及法规。
到目前为止，联邦公路管理局的系统是最完善的。该局建立了世界上第一个桥梁管理系统——国家桥梁档案数据库(NBI)，并确保其正常运行。专门制定了《桥梁检查标准》、《桥梁养护检查手册》、《桥梁检查员培训手册》、《结构检查加固卡》等规章制度。监控内容不仅包括结构状态、功能状态，还包括安全、重要性和环境因素的数据。
交通部1965438编制的《公路养护技术规范》和建设部1颁布的《城市道路桥梁养护规范》规定了一般桥梁技术状况监测和评估的内容、方法和周期。监控的主要内容有两个:一个是桥梁静态数据(桥梁卡)；二是结构缺陷数据(动态信息)。该规范将桥梁检验分为三类:定期检验、定期检验和特殊检验。检查员要求有经验的专职桥梁维护工程师参与。除专项检查外，定期检查和定期检查(常规检查)以目测为主，辅以必要的测量仪器、望远镜、照相机等现场使用设备，现场填写《桥梁定期检查表》、《桥梁定期检查表》等表格，记录各部件的缺陷并作出技术评定，现场判断缺陷原因，预估维修范围和方式。
每个混凝土桥梁管理系统将根据自身情况建立一套技术状态监测系统。上海的桥梁管理系统的监控部分是以交通部《公路养护技术规范》和建设部《城市道路桥梁养护规范》为基础，并借鉴了国外的先进经验。将桥梁结构划分为若干基本构件，分别进行检查和观察。在观察指标的制定上，尽可能做到全面、细致、客观、量化，可操作性强，降低了对检查人员技术素质的要求。值得一提的是，该系统将传统的现场评估改为计算机鉴定。现场监控人员只需客观描述元器件的缺陷状态，系统操作人员将数据输入计算机，由计算机自动判断元器件的缺陷等级，既统一了等级评定标准，又大大提高了基础数据和评定结果的准确性和客观性。
3.2桥梁缺陷的监控
桥梁的缺陷状态是指桥梁结构各分支和构件在使用过程中出现的材料缺陷、裂缝、变形、位移等不同程度的损伤。它是衡量桥梁技术状况的决定性因素，也是桥梁管理部门分析选择桥梁养护对策、建立使用状况预测模型、对养护项目进行排序的关键指标。
3.2.1基本组件
基本构件是桥梁结构的最基本单元。
因为桥梁是由多个零部件组成的复杂结构。因此，要对其进行详细的观察和评价，就必须将它的主要成分分离出来，分别进行观察和评价，这就产生了基本成分划分的概念。
3.2.2划分原则
桥梁结构的各种构件由不同的材料组成，构件材料的性能直接影响构件的性能。此外，由于构件的结构形式、受力形式和损伤模式不同，其调查方法和评价指标也会有很大差异。
因此，基本成分的划分必须满足以下基本原则:(1)材料的一致性；(2)结构形式的一致性；(3)失效模式的一致性。当部件划分满足上述条件时，当我们观察、评估、确定维修对策时，工作就会变得单一、清晰、易操作。
组件类型
根据上述原则，我们将桥梁的各个组成部分划分如下:
甲板系统(0 ~ 29)
“01”桥面铺装
“02”桥头是光滑的
“03”伸缩接头
“04”人行道块
“05”栏杆或护栏
上层建筑(30 ~ 59)
“30”钢结构
“31”PC和RC板梁构件
“33”预应力混凝土和钢筋混凝土箱形构件
“32”水平连接
“33”拱圈
“34”拱形建筑
下部结构(60 ~ 99)
“60”盖梁或台帽
“61”墩身
“62”支持
“63”防坠梁装置
“六四”基金会
“65”洗涤
“66”锥形护坡
“67”耳后翼墙
“”中的数字是数字。随着系统的不断扩展和完善，基础组件的种类将进一步增加。
3.2.4基本部件的观察方法
对于基本组件的观察，需要实地测量。检查人员在现场填写观察单，力求保证每个部件都到位进行检查。检验方法主要是目测。对于难以检查到位的部位和少数数据调查，需要使用常规的数据采集设备和简易的观测仪器进行检测。
对于桥梁的严重病害和缺陷，应在受损部位做出固定标记，作为下次检查的参考。
一些典型的疾病和一些难以描述的损伤疾病应拍照并附在现场调查表的背面。一方面可以作为存档数据，另一方面也可以用来完善动态数据的采集类型。每张疾病照片都要注明照片的拍摄范围。
人员和设备要求
收集野外资料时，要求组成3 ~ 4人的野外调查小组。集团需要一名具有一定桥梁专业技术知识和病害处理能力的养护工程师。其余人员要求具有初中以上文化程度，经过培训具有识别桥梁类型和构件形式的能力，身体健康，工作认真负责。
常规设备的采购:
1.照相机
2.高倍望远镜
3.钢直尺、卷尺、油漆和刷子
4.放大镜、裂缝观测仪和保护层测试仪
5.检查专用梯子
6.经纬仪、水准仪等常规测量仪器。
7.如果条件允许，还可以配备各种更先进的检测设备，如桥梁监测车、红外测距仪等。
3.2.6桥梁定期检查的步骤
桥梁现场检查小组到达桥址后，要对每座桥梁逐一检查，以免遗漏。具体检查部位如下:
(1)到达桥址时，先拍一张全桥正面对桥右侧的照片(第一次)。
(2)按以下顺序检查桥面系统:桥面铺装、伸缩缝、人行道、栏杆、排水系统。检查的同时要填写相应的检查表格。
(3)检查底座，从0号桥台右翼墙开始顺时针方向检查墩(台)。每个桥台的检查顺序为:支座、桥台帽(盖梁)、墩身、基础可见部分。检查的同时要填写相应的检查表格。
(4)检查上部结构，从第一跨开始，逐跨检查。应依次从每根梁和每个构件的右侧检查每个跨度。检查的同时要填写相应的检查表格。
(5)检查防护工程
(6)检查河床病害
(7)在检查过程中，对严重损坏的部位应用彩色油漆进行标记并拍照。
(8)在维修工程师的情况下，会给出各种零部件的印象分数以及维修的对策和建议。
3.3每种成分的测试形式和填充要求
根据以上元器件的分类，本系统为各类元器件设计了不同的测试台。每个表的检测内容和范围不同，分别为对应的动态数据库提供数据。
同时，系统还定义了不同的缺陷条件，使桥梁检测工作方便、可行、规范。
3.4总结
桥梁技术状态监测系统的合理性是桥梁管理系统的重要基础。本研究提出了一种基于基本构件的桥梁检测方法，解决了由于桥梁结构复杂导致的桥梁损伤类型多样、缺陷部位难以描述的问题。
该系统制定了一系列完整系统的桥梁监测规范，包括检查方法、人员和设备要求、检查步骤和各组成部分的检查内容，不仅可以用于完善上海市桥梁管理系统中的动态信息数据库，也为非系统用户的桥梁检查工作提供了良好的参考规范和依据。
在该系统中，每个测试表中的调查数据项与相应的动态数据库和每个组件的评估模型有很好的对应关系，使得测试目的更加明确，评估结果更加合理。
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