橋梁抗震管理系統(tǒng)研究

王榮義

【摘 要】橋梁是交通動脈的咽喉，它的運營狀況關(guān)乎經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活。為了通過有效管理來保證橋梁的正常運營，橋梁管理系統(tǒng)應(yīng)運而生。但現(xiàn)有橋梁管理系統(tǒng)通常只考慮橋梁的一般運營狀態(tài)，對于諸多自然災(zāi)害尤其是地震災(zāi)害對橋梁安全的影響還缺乏相關(guān)的研究。鑒于此，文章重點就橋梁抗震管理系統(tǒng)相關(guān)問題進(jìn)行研究分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程；抗震設(shè)計；管理系統(tǒng)；研究

橋梁自建成之后，經(jīng)過一段比較長時間的運營，受到人為因素或環(huán)境因素的影響加之自身材料的老化，技術(shù)狀態(tài)會有一定程度的退化，表現(xiàn)在運營過程中就是出現(xiàn)各種各樣的問題。而且由于建造年代不同，橋梁的設(shè)計遵從了不同的規(guī)范和流程，導(dǎo)致各種技術(shù)狀態(tài)從設(shè)計上就有差別，加之運營過程中遇到的影響因素各不相同，所以每座橋梁運營中的狀態(tài)和出現(xiàn)的問題都將有所差異，這就給橋梁的統(tǒng)一管理帶來了問題。

一、橋梁的震害分析

1.上部結(jié)構(gòu)震害

當(dāng)橋梁上部活動節(jié)點處蓋梁寬度設(shè)置不足時，受地震位移影響，梁體相鄰結(jié)構(gòu)會發(fā)生碰撞，造成落梁或碰撞引起的破壞。此外，當(dāng)橋梁建在軟土或可能液化的地基土上時，地震會造成地基土液化，加大了地震位移的影響，進(jìn)放大了結(jié)構(gòu)的震動反應(yīng)，增大了落梁的可能性。

2.支座的震害

在地震力的作用下，由于支座設(shè)計沒有充分考慮抗震要求，構(gòu)造上鏈接與支擋等構(gòu)造措施不足，或者是由于支座形式和材料上的缺陷等因素，使得支座發(fā)生過大的位移和變形，造成諸如錨固螺栓破壞，活動支座脫落，支座本身構(gòu)造破壞等，因此造成結(jié)構(gòu)力的傳遞形式變化，進(jìn)而對結(jié)構(gòu)的其他部位造成不利影響。

3.下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)震害

下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的嚴(yán)重破壞往往引起橋梁倒塌，并且難以修復(fù)，嚴(yán)重阻礙震后救援工作。橋梁墩柱的震害是由于較大的水平地震力引起的，主要分為墩柱彎曲破壞和墩柱剪切破壞，彎曲破壞多表現(xiàn)為開裂，混凝土剝落壓潰，而且產(chǎn)生較大變形，剪切破壞是脆性破壞，往往會造成橋梁的垮塌，震害嚴(yán)重。地基破壞主要表現(xiàn)為沙土液化，地基失效，基礎(chǔ)沉降和不均勻沉降破壞以及由于其上的承載力和穩(wěn)定性不夠，導(dǎo)致地面產(chǎn)生較大變形，地層發(fā)水平滑移、下沉和斷裂。

二、橋梁抗震管理系統(tǒng)研究

1.服務(wù)對象及要求

一個成功的程序要能滿足其不同層次用戶的使用要求，橋梁管理系統(tǒng)的用戶通常包括橋梁管理決策人員、橋梁日常管理人員和外部瀏覽人員。各種類型用戶于橋梁管理系統(tǒng)使用要求不同，詳細(xì)如下：第一，橋梁管理決策人員，使用橋梁管理系統(tǒng)提供的橋梁狀態(tài)評估、預(yù)測、輔助決策結(jié)果，可通過這些結(jié)果提出相應(yīng)的橋梁養(yǎng)護(hù)維修建議；第二，橋梁日常管理人員，使用橋梁的相關(guān)信息，并根據(jù)日常檢查維修信息對管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新；第三，外部瀏覽人員，不會像前兩者一樣去關(guān)心橋梁技術(shù)層面上的內(nèi)容，通常就感興趣的橋梁信息進(jìn)行查詢、瀏覽，即包括橋梁信息管理功能、橋梁信息查詢分析功能、橋梁狀態(tài)評估功能、橋梁狀態(tài)預(yù)測功能、橋梁輔助決策功能、地理信息系統(tǒng)應(yīng)用功能和數(shù)據(jù)輸出功能等。

2.橋梁抗震管理系統(tǒng)應(yīng)具備的功能

（1）橋梁信息管理功能

橋梁信息是橋梁管理系統(tǒng)中最基本的信息，橋梁信息的管理功能也是橋梁管理系統(tǒng)最基本的功能，這些橋梁信息包括橋梁的檔案信息，如識別、設(shè)計、施工、結(jié)構(gòu)、竣工驗收等信息；橋梁歷史記錄信息，如試驗、檢查、維修、加固、評估等信息；橋梁災(zāi)害信息，如地震、船撞、波浪等自然或人為因素對橋梁產(chǎn)生破壞作用的信息；橋梁模型信息，如橋梁截面特性計算模型、規(guī)范計算模型、有限元計算模型等。

（2）橋梁技術(shù)狀態(tài)評估功能

橋梁技術(shù)狀態(tài)的評估是指根據(jù)橋梁狀態(tài)的檢查結(jié)果，依據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)對橋梁的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行分析評級，橋梁技術(shù)狀態(tài)包括橋梁的缺損狀態(tài)、承載力狀態(tài)、功能適應(yīng)性狀態(tài)、抗震能力狀態(tài)等。橋梁技術(shù)狀態(tài)評估的結(jié)果是橋梁管理部門對橋梁進(jìn)行維修、加固的重要依據(jù)，是整個橋梁抗震管理的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，所以橋梁技術(shù)狀態(tài)的評估是橋梁抗震管理系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。

（3）橋梁技術(shù)狀況的預(yù)測功能

橋梁技術(shù)狀況的預(yù)測是根據(jù)橋梁技術(shù)狀態(tài)評估的結(jié)果預(yù)測橋梁狀態(tài)退化趨勢的過程，正確地預(yù)測橋梁功能狀態(tài)的退化不但能避免重大事故的發(fā)生，還能幫助橋梁管理者制定出有效的養(yǎng)護(hù)方案和加固分析模型，有效提高橋梁管養(yǎng)水平。

（4）橋梁輔助決策功能

橋梁輔助決策功能是指根據(jù)橋梁檢查和狀態(tài)評估預(yù)測結(jié)果，綜合考慮技術(shù)、材料、環(huán)境等因素，智能選擇合適的抗震及其養(yǎng)護(hù)對策。

3.橋梁抗震管理系統(tǒng)的實現(xiàn)

實現(xiàn)橋梁工程技術(shù)與信息技術(shù)的結(jié)合，將為橋梁的抗震管理提供一個科學(xué)有效的輔助技術(shù)手段，這就需要進(jìn)行下列相關(guān)工作：第一，相關(guān)橋梁和地震信息的確定以及表達(dá)形式的研究，包括系統(tǒng)存儲的橋梁檔案信息、橋梁歷史記錄信息、橋梁地震及其他災(zāi)害信息、橋梁模型信息的確定；第二，橋梁信息的數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)，主要需要建立以下數(shù)據(jù)庫，即橋梁基本信息數(shù)據(jù)庫，內(nèi)容為基本橋梁信息和GIS相關(guān)的地理空間信息和屬性信息，存儲橋梁的檔案信息，這些信息是靜態(tài)的，通常在橋梁建成以后是不變的，可以包括橋梁基本信息表、橋梁方案比選信息表、橋梁科研信息表、橋梁地質(zhì)資料信息表、橋梁交通信息表、橋梁設(shè)計荷載信息表、橋梁基本設(shè)計信息表、橋梁橋面系細(xì)部構(gòu)造信息表、橋梁上部結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造信息表、橋梁上部結(jié)構(gòu)分跨信息表、橋梁下部結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造信息表、橋梁下部結(jié)構(gòu)分跨信息表、橋梁基本施工信息表、橋梁施工過程信息表和橋梁竣工驗收信息表等；橋梁災(zāi)害信息數(shù)據(jù)庫，用來存放各種橋梁災(zāi)害信息，包括相關(guān)的地震、船撞、波浪等災(zāi)害的作用信息；橋梁歷史記錄信息數(shù)據(jù)庫，存儲的是橋梁的歷史信息，這些信息是動態(tài)的，跟時間有關(guān)，是在橋梁的運營過程中逐步得到的，這些數(shù)據(jù)能夠動態(tài)描述橋梁性能的發(fā)展?fàn)顩r，為將來的橋梁養(yǎng)護(hù)、維修工作提供完備的數(shù)據(jù)，歷史記錄包括橋梁的檢查記錄、維修記錄、加固記錄、事故記錄、評估預(yù)測記錄等。歷史記錄數(shù)據(jù)庫中包含的記錄表有橋梁一般檢查記錄表、橋梁重要檢查記錄表、橋梁特殊檢查記錄表、橋面系分項檢查記錄表、上部結(jié)構(gòu)分項檢查記錄表、下部結(jié)構(gòu)分項檢查記錄表、橋梁試驗記錄表、橋梁狀態(tài)評估記錄表、橋梁交通限制記錄表、橋梁維護(hù)方案比選記錄表、橋梁維修記錄表、橋梁加固記錄表、橋梁事故記錄表、橋梁重車過橋記錄表、橋梁退化預(yù)測記錄表、橋梁交通流分布統(tǒng)計記錄表等主要記錄相關(guān)檢測、加固和維修等信息；計算模型數(shù)據(jù)庫，主要用來存放各種形式的橋梁計算所需的有限元模型等，最后還要考慮這些數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)系及其有效的相互訪問和共享數(shù)據(jù)等問題；第三，研究現(xiàn)有橋梁缺損狀態(tài)評估方法和規(guī)范方法的應(yīng)用，并在系統(tǒng)程序上實現(xiàn)使用規(guī)范方法對橋梁的缺損狀態(tài)進(jìn)行評估；第四，了解現(xiàn)有常用橋梁抗震狀態(tài)評估方法，結(jié)合規(guī)范構(gòu)造、規(guī)范計算和有限元對橋梁的抗震狀態(tài)進(jìn)行評估的方法，并進(jìn)行程序?qū)崿F(xiàn)。

三、結(jié)束語

綜上所述，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)有橋梁管理系統(tǒng)和橋梁抗震管理系統(tǒng)在橋梁數(shù)據(jù)的管理、查詢分析等方面的功能均得到了較廣泛的應(yīng)用。但仍有一些功能還不夠完善，需要近一步的發(fā)展，甚至還有個別功能處于不確定階段，需要很多的研究和開發(fā)工作。

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