同济大学肖汝城教授ppt《桥梁管理系统》

肖汝诚林刘赞2008.11.15推进桥梁管理系统发展提高桥梁管养水平同济大学桥梁工程系引言桥梁管理系统的发展研发BMS的关键问题UBMS简介小结提要•至2007年底我国共有公路桥梁57万座，里程共计2.32万公里，城市桥梁建设规模也不落后引言•改革开放以后，平均每年新建桥梁1.5万座•我国桥梁建设在以史无前例的速度发展•桥梁质量事故频繁，安全事故时有发生桥梁施工或运营中频发的事故时间施工阶段－招宝山大桥(斜拉)成桥初期－北京顺义悬索桥(悬索)运营阶段－重庆綦江彩虹桥(拱桥)原因设计、施工的先天缺陷超载、交通量剧增老桥,设计荷载等级偏低管理养护不到位引言•因此，我国桥梁使用阶段的安全不容乐观以上海市桥梁为例：状态良好的只占28.5%，一般损坏的占63.7%，严重损坏的占4.1%，还有3.7%已经成为危桥，需要关闭交通•注意力主要还集中在设计和施工阶段•运用桥梁管理系统是解决管养问题的科学方法•目前城市管理模式落后，管理手段单一•最终矛盾集中到了桥梁养护管理阶段引言•桥梁管理已成为必须关注的问题桥梁管理系统的发展什么是桥梁管理系统?桥梁管理系统的发展•桥梁管理系统（BridgeManagementSystem）简称BMS•是集成的用于桥梁管养的计算机管理系统；是桥梁的保健院和保健投资顾问，有桥梁的身份证、档案和病历卡•它涉及桥梁工程、系统工程、管理工程、统计分析、计算机工程等学科，是跨学科、跨领域的。•BMS的概念最早出现在美国，如1968年美国的国家桥梁档案数据库（NBI）•综合性的BMS出现于80年代，具有代表性的有：丹麦的DANBRO系统、美国的PONTIS系统和BRIDGIT系统桥梁管理系统的发展监测数据退化模型维护优化成本数据成本模型规范标准仿真分析财政预算决策优化方案实施PONTIS系统结构示意图以PONTIS系统为例，BMS具有包括：桥梁数据存储查询、健康状态评估、退化趋势预测、费用效益分析以及网络优化决策等功能•桥梁管理系统–网络级系统，针对桥梁群体–常规检测为主–适用于城市和公路桥梁管理•桥梁健康监测系统（经济性与使用寿命问题）–项目级系统，针对单一桥梁–实时监测为主，监测仪器＋软件系统–一般用于单座大型桥梁•桥梁健康监测系统可以作为子系统包含于桥梁管理系统中桥梁管理系统的发展BMS与健康监测系统是什么关系？•现代的桥梁管理系统可包含施工监控和健康监测等子系统•传统的桥梁管理系统服务的对象是中小桥梁桥梁管理系统中小桥管理系统大桥施工监控系统大桥健康监测系统桥梁管理系统的发展桥梁管理系统的发展•国内桥梁管理系统的开发始于80年代•上海公路管理处研发了城市桥梁管理系统•交通部开发的中国公路桥梁管理系统（简称CBMS）•功能不一，系统技术水平参差不齐桥梁管理系统的发展•对于桥梁退化分析以及生命周期的研究较少•桥梁维修费用分析没有用于养护决策中•基本上依据规范评估，桥梁评估方法单一•没有形成一个范围广、数据共享的网络型管理系统•缺少基于不同检测手段的评估•很多桥梁管理系统开发以后往往不能长时间有效运行，存在两个问题：1）开发者和管理单位脱节2）管理单位和养护单位脱节1.研发方与用户的配合，是研发BMS的基础研发BMS的关键问题•关键是解决好开发单位、管理单位、养护单位的关系管理系统开发单位管理单位养护单位研发BMS的关键问题•在开发过程中，管理和养护单位要积极参与，要将现实工作中的需求反应给系统开发单位•形成一份达成共识的需求分析报告包括：系统的功能定位调查表格的样式数据库结构及字段输出表格的样式养护决策如何提交、实施研发BMS的关键问题•在试用过程中，研发单位要进行详细的指导，使管理养护单位理解系统的本质•在使用过程中管理养护单位也要将应用中的不足提交给研发单位•各方努力，使系统长期运行，为系统积累大量的数据和经验研发BMS的关键问题我们有常规评估方法采用综合评估公式对桥梁结构进行综合评价基于局部损伤度和总体损伤度的桥梁损伤等级综合评判基于层次分析法的桥梁综合评估采用变权综合法的桥梁综合评估以桥梁状态评估为例研发BMS的关键问题2、应用新理论、新技术是做好BMS的关键模糊神经网络法基于结构可靠度理论的方法目前可靠度理论在桥梁技术状态评估中的应用尚处于初级阶段，重点放在桥梁承载能力评估方面，对于构件的失效评估能较好实现，但对于整体结构的失效评估尚不成熟，对于结构失效模式的确定也还有待进一步研究。采用神经网络的结构和模糊逻辑的推理机制,将神经网络和模糊系统有机地结合在一起，模糊技术和神经网络技术的融合可以有效地发挥各自的优势并且弥补各自的不足。模糊综合评估借助模糊数学的一些概念,对实际问题进行综合评估的方法。以模糊数学为基础,应用模糊关系合成的原理,将一些边界不清、不易定量的因素定量化进行评估的方法。研发BMS的关键问题也可以用一些新的评估方法研发BMS的关键问题以检测为例：现有损伤采集手段主要为目测，波动大，引进一些检测工具，2、应用新理论、新技术是做好BMS的关键目视检查超声波探伤声波检测法声发射(AE)检测开裂活动射线照相技术放射测定技术线外线―热检测技术雷达检测技术构件缺损的检验3.预留系统功能扩充接口，是保持BMS先进性的保证研发BMS的关键问题•现有的管理系统往往是为局部地区使用•获得的相关数据是不共享的，是不对社会公开的•现有的管理系统，往往没有预留好软件升级和硬件的接口•新技术的发明、新理论的形成和新产品的出现和，可以大大提高BMS的管理能力•没有预留接口，系统就死了，否则就活，就可以保持BMS先进性可以考虑预留以下接口：•集成的新的养护管理模式；•集成的新的桥梁检测技术•集成的新的评估方法；•人工智能化的引入；•由单机版、C/S版向B/S转换；•系统对社会开放接口，接受大众提供数据•系统向更上级系统的集成研发BMS的关键问题桥梁管理系统桥梁技术状况评估桥梁技术状况预测桥梁养护决策分析缺损状况承载能力功能适应性退化分析养护维修对策项目费用－效益分析网络优选规划数据库管理1.系统框图UBMS简介UBMS简介•桥梁地理信息系统（GIS）平台•桥梁数据库信息存取子系统•桥梁检测评估子系统•桥梁安全预警子系统•桥梁信息查询报表输出子系统•重车过桥优化系统•桥梁养护决策系统•…………2.主要功能及原理UBMS简介1）GIS平台•电子地图操作方便•显示查找桥位及道路•直接点击桥梁查询信息UBMS简介2）桥梁数据库信息存取子系统•采用微软开发的SQLServer数据库系统•管理员、用户等设置不同修改、查询权限•桥梁基本数据、桥梁历史数据、桥梁评估数据•数据的存储、修改、查询、统计•数据库定时备份，安全可靠UBMS简介3）桥梁检测评估子系统•桥梁评估是桥梁管理系统的核心内容•多种桥梁评估方法–《公路养护技术规范》（JTJ073-96）–《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003）–桥梁状态综合评估方法–结合桥梁仪器检测结果评估方法•推荐:规范评估方法+结合桥梁定期仪器检测结果评估方法UBMS简介UBMS简介4）桥梁安全预警子系统•桥梁安全管理是目前管理工作的重中之重•根据用户的管理模式建立安全管理机制•根据实时桥梁评估数据进行预警•实行“一票否决”制•优先考虑危桥、安全隐患桥梁进行维修UBMS简介5）桥梁信息查询报表输出子系统•桥梁信息查询分析•桥梁报表输出–55种各类报表选择直接打印–EXCEL文件表格定制UBMS简介6）桥梁CAD图库子系统•桥梁CAD图形、一般图形格式的存储、查询UBMS简介•同济大学相对较早开展了桥梁管理系统研发，系统进入第三代（含决策功能）的研发平台，迄今先后完成了多项系统研发•常州市城市桥梁管理系统–开发较早、不断更新–城市桥梁评估规范方法＋其它方法•杭州市城市桥梁管理系统6个城区远程分系统•首都机场高速公路桥梁管理系统–集成高速公路路面信息系统•上海市中小桥梁安全性能动态监测与分析系统•招宝山大桥动态监测与分析系统–远程检测仪器搜集数据•苏州市城市桥梁管理系统（进行中）3.系统的应用•系统通过国家认证软件检测机构检测•系统多次通过各级、各省市专家鉴定•获多次科学技术进步奖•系统由用户进行定制–系统功能模块–使用网络环境–系统集成桥梁项目级子系统UBMS简介小结•桥梁建设速度惊人，桥梁状态堪忧•桥梁数量激增，种类增多，管理养护任务繁重•政府支持，科研努力，管理重视•推进桥梁管理系统发展，提高桥梁管理养护水平宁波招宝山大桥+43.840+3.700-35.000-65.000-57.000-5.000-3.035+0.500-26.500-38.950+2.000-58.985-52.485+2.000-40.500202524232221+2.130（通航水位）3%3%接引桥招宝山侧金鸡山侧接引桥74.5258.0102.083.049.5123456789101112131415S1S2S3S4S5S6注：1、1－15号为主梁竖向挠度测点。2、S1－S6为应变测试断面。3、在1号，15号测试断面梁端的主梁上下游各布置一个电测位移计，共4个。第一跨第二跨第三跨第四跨第五跨+145.3651998年9月悬臂浇筑到23号块时第16号块压溃（设计、施工的原因）北京顺义悬索桥位于北京顺义城北潮白河支流减河上的悬索桥，是连接两岸的人行景观桥。桥长120米，宽5米，桥面坡2.56%，半坡长70.4米，中间拱高1.488米。2006年12于竣工荷载试验中垮塌（设计、施工的原因）•四孔石拱桥•桥长328米，宽12米，高42米•2007年8月13日发生整体垮塌事故湖南凤凰沱江大桥•2007年8月15日，山西太原市柳林桥被183.2吨的压垮•被超重车压垮的桥梁还有很多2001年11月，四川宜宾市南门大桥4对吊杆突然断裂，导致桥面系两处垮塌。四川宜宾市南门大桥1999年1月彩虹桥在人群行进中垮塌焊接质量不合格；混凝土强度不足；严重锈蚀重庆綦江彩虹桥新的彩虹桥桥梁施工或运营中频发的事故