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橋梁管理系統(tǒng)與橋梁安全監(jiān)測

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橋梁管理系統(tǒng)與橋梁健康監(jiān)測
廣西交投科技有限公司
備注：1
 目 錄
1
橋梁管理系統(tǒng)（BMS）
2
中國橋梁管理系統(tǒng)（CBMS）
3
CBMS的技術(shù)狀況等級評定功能
橋梁管理系統(tǒng)與橋梁健康監(jiān)測
CBMS的評定功能
4
橋梁健康監(jiān)測
備注：2
橋梁管理系統(tǒng)（BMS）
1   第一部分
備注：3
1 橋梁管理系統(tǒng)（BMS）
       為有效管理路網(wǎng)上數(shù)量眾多的橋梁，在維持橋梁結(jié)構(gòu)安全及運輸功能的基礎(chǔ)上，考慮車流量的增長需求，以有限的資源保持橋梁服務(wù)水平，輔助管理者選擇最優(yōu)改善方案。
       是關(guān)于橋梁基本數(shù)據(jù)、橋梁檢測、狀態(tài)評估、結(jié)構(gòu)退化預(yù)測、維護(hù)對策和計劃以及經(jīng)濟(jì)分析的計算機(jī)信息系統(tǒng) 。 
定義與功能要求
備注：4
1 橋梁管理系統(tǒng)（BMS）
主要研究階段
資料內(nèi)容收集上更加全面，
除橋梁信息檔案外，還包
括橋梁檢測、養(yǎng)護(hù)及維修
信息等。

第一代BMS

第二代BMS
第三代BMS
用簡單的電子數(shù)據(jù)庫來代替繁
雜的橋梁管理資料，記錄橋梁
信息檔案的一種電子工具，可
以進(jìn)行檢索，統(tǒng)計等功能。
增加BCI，中、長期需求預(yù)測,費用分析和優(yōu)先排序及養(yǎng)護(hù)加固維修計劃決策等功能，其結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，各種功能更加適合于輔助橋梁管理者做出決策。
備注：5
1 橋梁管理系統(tǒng)（BMS）
國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
中國公路橋梁管理系統(tǒng)CBMS
上海市城市橋梁管理系統(tǒng) 
廣東養(yǎng)護(hù)管理綜合系統(tǒng)
江蘇省城市橋梁管理系統(tǒng)
重慶市城市橋隧信息管理系統(tǒng)
鐵路橋梁評價專家系統(tǒng)(CARB)
臺灣省公路局BMS
臺灣基隆港務(wù)局BMS
美國PONTIS
美國BRIDGIT
丹麥DANBRO
法國的Edouard
英國的NATS
挪威的Burots
瑞士KUBA-MS 
歐洲BRIME 
日本J-BMS
韓國SHBMS
國內(nèi)主要BMS
國外主要BMS
備注：6
1 橋梁管理系統(tǒng)（BMS）
PONTIS
PONTIS應(yīng)用現(xiàn)狀
PONTIS系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 
網(wǎng)級橋梁管理系統(tǒng)功能
PONTIS橋梁管理系統(tǒng)主要針對公路交通網(wǎng)絡(luò)內(nèi)中小橋梁的管理與維護(hù)，截至2002年10月份，美國已有39個州或地區(qū)的交通部門使用了該系統(tǒng)，另外還有7個非美國的機(jī)構(gòu)使用了該軟件。 
網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化決策
健康狀態(tài)評估
橋梁數(shù)據(jù)儲存查詢
退化趨勢預(yù)測
費用效益分析
備注：7
1 橋梁管理系統(tǒng)（BMS）
上海市城市橋梁管理系統(tǒng) 
備注：8
1 橋梁管理系統(tǒng)（BMS）
上海市城市橋梁管理系統(tǒng) 
備注：9
1 橋梁管理系統(tǒng)（BMS）
CBMS
交通部八五科
技發(fā)展計劃和
國家科委八五
重點推廣項目
2
3
1
系統(tǒng)升級與推廣 
完成CBMS l.0版
     交通部后又組織完成CBMS的升級改進(jìn)工作，將計算機(jī)的多媒體技術(shù)與地理信息系統(tǒng)(GIS)引入到橋梁管理數(shù)據(jù)庫，豐富了橋梁數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容；
      提供對橋梁信息的查詢以及根據(jù)橋梁普查和外觀檢查結(jié)果對橋梁狀況打分評級的功能，并在全國各省市進(jìn)行推廣。
   由交通部公路研究所與北京公路處聯(lián)合開發(fā)了以北京為試點的“公路橋梁省級信息管理系統(tǒng)”第一期工程。
    其主要內(nèi)容包括:橋梁基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、病害程度及維修歷史等九個數(shù)據(jù)庫和一個系統(tǒng)主文檔組成的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是我國第一個橋梁管理系統(tǒng)；
1992年完成了中國公路橋梁管理系統(tǒng)CBMS l.0版；
交通部開發(fā)試點工程
4
應(yīng)用情況與最新版本
       截止2013年，入庫橋梁30余萬座（占全國公路橋梁比例約40%）。
        目前最新的版本為采用《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》JTG/T H21-2011評定方法的CBMS V12.00。
備注：10
1 橋梁管理系統(tǒng)（BMS）
發(fā)展趨勢
1
信息化（移動端、自動化采集）
2
輔助決策功能
3
綜合性的養(yǎng)護(hù)管理平臺
數(shù)據(jù)可視化
4
備注：11
中國橋梁管理系統(tǒng)（CBMS）
2   第二部分
備注：12
應(yīng)用情況
2 中國橋梁管理系統(tǒng)（CBMS）
采用《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》JTG/T H21-2011評定方法的CBMS V12.00版本
備注：13
功能介紹
橋梁數(shù)據(jù)管理
橋梁檢查管理
橋梁統(tǒng)計報表管理
養(yǎng)護(hù)工程管理
涵洞管理
系統(tǒng)管理
回收站
主要功能模塊
系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖
2 中國橋梁管理系統(tǒng)（CBMS）
備注：14
2 中國橋梁管理系統(tǒng)（CBMS）
系統(tǒng)缺陷
橋梁基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和病害數(shù)據(jù)存儲、查詢以及技術(shù)狀況評定和記錄的工具。
1
不能滿足橋梁“一橋一檔”的要求
2
養(yǎng)護(hù)管理功能存在缺陷，無法使用
3
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完整性不足，功能框架不合理

信息化程度不足
4
基于CBMS的橋梁養(yǎng)護(hù)決策研究（一期）
備注：15
2 中國橋梁管理系統(tǒng)（CBMS）
基于CBMS的養(yǎng)護(hù)決策研究
調(diào)研集團(tuán)養(yǎng)護(hù)管理模式及工作內(nèi)容，分析總結(jié)目前橋梁管理系統(tǒng)的使用功能缺陷
提出新的橋梁管理系統(tǒng)框架和功能模塊，考慮與公路養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，增加費用模型與決策模型功能
對橋梁管理新課題——橋梁全壽命周期成本的初步研究，確定下階段的工作開展方向。
1
2
3
備注：16
CBMS的技術(shù)狀況等級評定功能
3   第三部分
備注：17
4 CBMS的技術(shù)狀況等級評定功能
 1、橋梁技術(shù)狀況評定參照《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21-2011）
評定功能
 2、流程

備注：18
3 CBMS的技術(shù)狀況等級評定功能
部件
圖紙
備注：19
3 CBMS的技術(shù)狀況等級評定功能
病害
備注：20
3 CBMS的技術(shù)狀況等級評定功能
     分層綜合評定+5類橋單項評定指標(biāo)
評定
備注：21
3 CBMS的技術(shù)狀況等級評定功能
生成報告
     1、使用導(dǎo)出報告的評定部分
     2、報告導(dǎo)出注意事項

備注：22
3 CBMS的技術(shù)狀況等級評定功能
     1、評定標(biāo)準(zhǔn)單一
待解決的問題
     2、部分橋梁部件超出《評定標(biāo)準(zhǔn)》預(yù)設(shè)部件類型
    3、
同一構(gòu)件同類病害的不同紀(jì)錄不能連續(xù)錄入和綜合給定標(biāo)度
需靈活處理的特殊病害情況，需要參照其他規(guī)范的病害
病害位置及表述對字?jǐn)?shù)有限制
不能附加檢測數(shù)據(jù)
病害數(shù)量及單位填寫
     4、評分的有效數(shù)字位數(shù)設(shè)定存在bug
    5、報告模板與實際需要不符
備注：23
橋梁健康監(jiān)測
4  第四部分
備注：24
橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)
定義
       綜合應(yīng)用現(xiàn)代傳感技術(shù)、計算機(jī)與通訊技術(shù)、信號分析與處理技術(shù)及結(jié)構(gòu)工程計算分析理論，在橋梁關(guān)鍵部位安裝各種傳感器，對橋梁全壽命期間結(jié)構(gòu)健康狀況和性能，進(jìn)行完整的在線實時監(jiān)測。
備注：25
橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)
目的與意義
避免惡性事故發(fā)生，可大大降低運營費用
       重點在于監(jiān)測結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)量化指標(biāo)以及荷載、環(huán)境條件，評估結(jié)構(gòu)性能退化的征兆和趨勢，及時甚至預(yù)先采取養(yǎng)護(hù)維修措施。
實時監(jiān)測橋梁運營狀態(tài)，確保安全運營；  
提高橋梁養(yǎng)護(hù)管理水平，實現(xiàn)科學(xué)管養(yǎng); 
改進(jìn)橋梁檢測方式，量化病害和提高檢測水平； 
提高橋梁檢測效率，節(jié)約人力物力財力；
為豐富和完善超大跨度橋梁設(shè)計理論和方法提供有力的原始數(shù)據(jù)，進(jìn)一步推動理論的發(fā)展。
備注：26
大沖邕江特大橋現(xiàn)狀分析
概況
廣西南寧大沖邕江特大橋位于南寧市青秀區(qū)長塘鎮(zhèn)德福村大沖屯附近，跨越邕江及湘桂鐵路，是南寧外環(huán)高速公路項目的控制性工程。目前已經(jīng)建設(shè)完畢，投入運營。橋梁起點樁號為K36+494.00，終點樁號為K37+382.00，主橋為193+332+113米高低塔混凝土斜拉橋，引橋為2x(3x40)米預(yù)應(yīng)力砼先簡支后連續(xù)組合箱梁，橋梁全長888米。主橋結(jié)構(gòu)形式采用高低塔、雙索面、密索、對稱扇形布置、雙分離邊箱形斷面主梁、塔梁分離的半漂浮體系結(jié)構(gòu)。

備注：27
大沖邕江特大橋現(xiàn)狀分析
存在問題
備注：28
大沖邕江特大橋現(xiàn)狀分析
缺陷處治
（1）橋面減載
進(jìn)行橋面鋪裝調(diào)整，處治方案的主要作用：一是鏟除超鋪的橋面鋪裝達(dá)到減載的目的，二是重新鋪裝橋面面層達(dá)到調(diào)順橋面改善行車的目的。
（2）壓重
為避免7號輔助墩及10號交界墩在最不利荷載工況下出現(xiàn)負(fù)反力，需在7號輔助墩位置以及10號交界墩附近進(jìn)行壓重。
（3）調(diào)索
大沖邕江特大橋主橋為高次超靜定結(jié)構(gòu)的斜拉橋，主梁受力狀態(tài)主要由斜拉索索力決定，為解決主梁目前存在的受力問題，改善結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，使其滿足設(shè)計及規(guī)范的要求，處治方案必須通過調(diào)整斜拉索索力的手段來實現(xiàn)。
備注：29
大沖邕江特大橋現(xiàn)狀分析
處治效果
（1）橋面減載
大沖邕江特大橋缺陷處治后，廣西交通科學(xué)研究院于我院于2016年4月26日至5月9日對大沖邕江特大橋主橋再次進(jìn)行了荷載試驗。荷載試驗結(jié)果表明大沖邕江特大橋主橋承載能力滿足設(shè)計汽車荷載等級（公路-I級）的要求。
（2）在各靜載試驗工況的試驗荷載作用下，矮塔最大縱向偏位為-38.30mm，縱向偏位校驗系數(shù)在1.246～1.640之間，實測值大于理論計算值。經(jīng)現(xiàn)場查看及計算表明，導(dǎo)致矮塔縱向偏位及應(yīng)變偏大的主要原因是高塔側(cè)主梁支座沿橋縱向滑動受到限制。

（3）恒載索力測試結(jié)果表明，除上、下游B1斜拉索索力與設(shè)計恒載索力相比存在大于8%的偏差外，其余斜拉索索力值與設(shè)計索力的偏差均在8%以內(nèi)、索力未見明顯異常。

備注：30
大沖邕江特大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)方案
模塊設(shè)置
備注：《公路橋梁養(yǎng)護(hù)管理工作制度》

，《十二五公路養(yǎng)護(hù)管理發(fā)展綱要》
專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊管理、維護(hù)，負(fù)責(zé)對各橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，對采集到的海量監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行深度處理、挖掘，分析橋梁健康狀態(tài)，評估結(jié)構(gòu)安全可靠性，定期提供監(jiān)測結(jié)果報告，為橋梁管理與維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)

備注：31
大沖邕江特大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)方案
監(jiān)測內(nèi)容
序號	內(nèi)容子項	監(jiān)測設(shè)備類型	位置及數(shù)量分布	數(shù)量
1、環(huán)境監(jiān)測	1、環(huán)境監(jiān)測	1、環(huán)境監(jiān)測	1、環(huán)境監(jiān)測	1、環(huán)境監(jiān)測
1.1	風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測	風(fēng)速風(fēng)向儀	高低塔頂定各1個。	2
2、結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測	2、結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測	2、結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測	2、結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測	2、結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測
2.1	主橋橋梁應(yīng)變	振弦式應(yīng)變計（帶溫度補(bǔ)償和溫度觀測）	主橋主跨跨中、四分點、塔梁結(jié)合處及兩側(cè)邊跨跨中，共7個截面，每個截面布置8個測點，共56個測點。	56
3、斜拉索索力監(jiān)測	3、斜拉索索力監(jiān)測	3、斜拉索索力監(jiān)測	3、斜拉索索力監(jiān)測	3、斜拉索索力監(jiān)測
3.1	斜拉索索力	加速度計	通過對結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，確定斜拉索索力測點布置。建議對高塔選擇最外側(cè)的3對長斜拉索、2對最內(nèi)側(cè)短索，矮塔選擇最外側(cè)的2對長斜拉索、1對最內(nèi)側(cè)短索進(jìn)行斜拉索力監(jiān)測，共16對32根斜拉索，用加速度索力測試儀器進(jìn)行索力監(jiān)測。	32
4、結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測	4、結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測	4、結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測	4、結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測	4、結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測
4.1	塔傾斜監(jiān)測	傾角儀	在橋塔兩側(cè)塔身的頂部、中橫梁位置處、塔梁結(jié)合處各布置1個測點，共計12個測點。	12
4.2	主橋變形監(jiān)測	傾角儀	墩梁結(jié)合處（4個）、中跨跨中、中跨八分點上下游布置14個測點、邊跨跨中、邊跨四分點上下游布置12個測點，主橋梁端位置上下布置4個測點，共34個測點	34
4.3	伸縮縫位移監(jiān)測	位移計	在伸縮縫的上下游兩側(cè)各1個，共4個。	4
4.4	7號輔助墩支座位脫空監(jiān)測	位移計	7號輔助墩的上下游各1個，共2個。	2
備注：大沖邕江特大橋輔助墩支座脫空和主梁線形的變化改變了整個結(jié)構(gòu)的受力體系，后期
雖然采取了補(bǔ)救和調(diào)整措施，滿足了規(guī)范設(shè)計要求，但安全儲備減少，例如 7 號輔助墩原
設(shè)計最小支反力為 145t，目前經(jīng)過處治后最小支反力 19.3t，無法恢復(fù)原設(shè)計水平，成為
運營養(yǎng)護(hù)中的隱患。
備注：32
 謝 謝！
備注：33
備注：34

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