國(guó)內(nèi)外橋梁養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化及信息化綜述

陳欣 耿曉麗 江瑞齡 楊澤剛

摘? ?要：針對(duì)當(dāng)前我國(guó)面臨著橋梁病害快速增長(zhǎng)、養(yǎng)護(hù)力量長(zhǎng)期不足的嚴(yán)峻形勢(shì)，本綜述深入調(diào)研和梳理了國(guó)內(nèi)外橋梁養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化和信息化的現(xiàn)狀，對(duì)比了國(guó)內(nèi)外差異，并對(duì)我國(guó)橋梁管養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)化和信息化工作進(jìn)行了展望，以標(biāo)準(zhǔn)化為先導(dǎo)，有效開展橋梁管養(yǎng)信息化建設(shè)，對(duì)我國(guó)高速公路橋梁管養(yǎng)和維護(hù)具有積極的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：橋梁? 養(yǎng)護(hù)? 標(biāo)準(zhǔn)化? 信息化? 系統(tǒng)

1? 引言

交通是“詩(shī)和遠(yuǎn)方”離不開的紐帶，而橋梁是交通工程中的關(guān)鍵性樞紐，是公路通行的“咽喉”。隨著服役年限的增長(zhǎng)，環(huán)境侵蝕、材料老化、荷載效應(yīng)和突變效應(yīng)等因素的綜合作用，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的損傷積累和抗力衰減，極端情況下將引發(fā)災(zāi)難性突發(fā)事故。如何科學(xué)的開展橋梁管養(yǎng)，確保橋梁的安全運(yùn)營(yíng)，一直是國(guó)內(nèi)外橋梁管養(yǎng)機(jī)構(gòu)的核心工作。

隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，管養(yǎng)信息化為大勢(shì)所趨?！丁笆濉眹?guó)家信息化發(fā)展規(guī)劃》將“到2020年我國(guó)信息化能力躋身國(guó)際前列”作為發(fā)展目標(biāo);《“十三五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃》中將“提升交通發(fā)展智能化水平”作為“十三五”期間重要任務(wù)之一;《“十三五”公路養(yǎng)護(hù)管理發(fā)展綱要》將養(yǎng)護(hù)轉(zhuǎn)型作為公路養(yǎng)護(hù)管理的發(fā)展目標(biāo)。

國(guó)內(nèi)外橋梁管養(yǎng)信息化建設(shè)的實(shí)踐表明，信息技術(shù)只是手段，依據(jù)完善的養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化成果，結(jié)合信息技術(shù)，結(jié)合養(yǎng)護(hù)工作實(shí)際環(huán)境開展的信息化，才能真正實(shí)現(xiàn)降本增效、科學(xué)管養(yǎng)的建設(shè)目標(biāo)。

2 我國(guó)橋梁養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化及信息化

為加強(qiáng)橋梁養(yǎng)護(hù)管理水平，我國(guó)制定了“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的養(yǎng)護(hù)原則，確立了“科學(xué)決策、全面規(guī)劃、協(xié)調(diào)發(fā)展、系統(tǒng)管理、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)、積極改善、提高質(zhì)量、依法治橋、保證暢通”的橋梁養(yǎng)護(hù)工作的指導(dǎo)方針，充分重視公路橋梁的養(yǎng)護(hù)管理工作。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

我國(guó)在標(biāo)準(zhǔn)化方面制定有《公路工程標(biāo)準(zhǔn)體系》（JTG 1001-2017）[1]，其在《公路工程標(biāo)準(zhǔn)體系》（JTG A01-2002）[2]的基礎(chǔ)上，對(duì)公路養(yǎng)護(hù)方面進(jìn)行了補(bǔ)充完善，修訂之后的公路養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系如圖1所示。其中，通用板塊由基礎(chǔ)、安全、綠色、智慧等模塊組成，公路養(yǎng)護(hù)板塊由綜合、檢測(cè)評(píng)價(jià)、養(yǎng)護(hù)決策、養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)施工和造價(jià)等模塊構(gòu)成，公路養(yǎng)護(hù)的監(jiān)理參照公路建設(shè)階段的監(jiān)理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。目前，交通運(yùn)輸部門已經(jīng)圍繞該體系制定了一系列規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，例如通用安全類標(biāo)準(zhǔn)有《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》[3]，江蘇省制定了《高速公路養(yǎng)護(hù)工程施工安全技術(shù)規(guī)程》地方標(biāo)準(zhǔn);綜合標(biāo)準(zhǔn)有正在編制《公路養(yǎng)護(hù)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》;養(yǎng)護(hù)造價(jià)方面交通運(yùn)輸部正修訂《公路養(yǎng)護(hù)工程預(yù)算編制導(dǎo)則》，正組織編制《公路橋梁加固工程預(yù)算定額》;而養(yǎng)護(hù)決策方面暫未形成成熟的標(biāo)準(zhǔn)文件。

2.2 信息化現(xiàn)狀

在信息化方面，以橋梁管理系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用為主要表現(xiàn)。1992年交通部基本建成公路橋梁管理系統(tǒng)，目前我國(guó)較成熟的公路橋梁管理系統(tǒng)有干線公路橋梁管理系統(tǒng)CBMS、高速公路橋梁管理系統(tǒng)CEBMS和網(wǎng)絡(luò)版路橋管理系統(tǒng)CBMS3000。CBMS提供橋況登記、數(shù)據(jù)錄入管理、查詢統(tǒng)計(jì)、評(píng)價(jià)決策、加固對(duì)策、資金分配、維修檢查計(jì)劃和年度報(bào)告等綜合管理功能，系統(tǒng)按照子系統(tǒng)（6個(gè)）、模塊（50余個(gè)）、功能（100余項(xiàng)）分級(jí)分部方式設(shè)計(jì)，并在子系統(tǒng)中提供了“舊橋加固對(duì)策支持方案”和“橋梁使用功能評(píng)估”兩個(gè)應(yīng)用性模塊[11]。其他各省如江蘇、廣東、四川、江西和山西等[12]，也結(jié)合各自橋梁管養(yǎng)工作的特點(diǎn)，研究開發(fā)出了各自的管理系統(tǒng)，并對(duì)數(shù)據(jù)的利用和管理的提升開展了積極探索。

但由于缺乏完善的養(yǎng)護(hù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、記錄標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和分析評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，加之系統(tǒng)開發(fā)單位不具備統(tǒng)籌管養(yǎng)全局的眼光和全面專業(yè)的養(yǎng)護(hù)技術(shù)水平，導(dǎo)致目前開發(fā)出來(lái)的橋梁養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)大多是作為數(shù)據(jù)中心在使用，對(duì)實(shí)際養(yǎng)護(hù)工作難以起到真正的指導(dǎo)和提升作用。并且隨著對(duì)管養(yǎng)認(rèn)識(shí)的深入和養(yǎng)護(hù)要求的提高，每次信息化升級(jí)都將面臨一系列災(zāi)難性的問(wèn)題，如海量數(shù)據(jù)的核查修正、新老數(shù)據(jù)的銜接利用等。

3? 國(guó)外橋梁養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化及信息化

3.1 美國(guó)

美國(guó)主要采用《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)價(jià)與承載能力評(píng)定手冊(cè)》（AASHTO LRFR）[13]作為橋梁檢測(cè)與評(píng)價(jià)的主要依據(jù)，其次有《橋梁技術(shù)狀況評(píng)價(jià)手冊(cè)》（MCE）[14]、《橋梁檢查維護(hù)手冊(cè)》（AASHTO MMIB）[15]和《國(guó)家橋梁檢查標(biāo)準(zhǔn)》（NBIS）[16]。

美國(guó)橋梁養(yǎng)護(hù)的信息化工作是以一系列標(biāo)準(zhǔn)化文件為基礎(chǔ)發(fā)展出來(lái)的。其橋梁養(yǎng)護(hù)信息化已經(jīng)誕生多個(gè)產(chǎn)品，并由專門的公司運(yùn)營(yíng)，保證其一直處于不斷發(fā)展和完善的狀態(tài)。ASSHTOWare旗下共有ASSHTOWare Project、ASSHTOWare Bridge、ASSHTOWare Pavement、ASSHTOWare Right of Way和ASSHTOWare Safety五大產(chǎn)品。

3.2 歐洲

德國(guó)養(yǎng)護(hù)、檢測(cè)規(guī)范主要是德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN1076[17]，DIN107橋梁檢查包括一般檢查和常規(guī)監(jiān)測(cè)，所有橋梁結(jié)構(gòu)均應(yīng)在每年幾乎相同時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行一般檢測(cè)，主要檢查明顯的損傷和缺陷。常規(guī)監(jiān)測(cè)每年2次，主要針對(duì)嚴(yán)重?fù)p傷和缺陷進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

英國(guó)公路橋梁評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)BD21/01[18]主要用于干線公路橋梁的評(píng)價(jià)，而用于評(píng)價(jià)非干線公路橋梁時(shí)，則需參閱運(yùn)輸部標(biāo)準(zhǔn)BD34、BA34、BD46、BD50和BA79。

在歐洲，典型的路橋管理系統(tǒng)有丹麥的DANBRO系統(tǒng)[19]、法國(guó)的Edouard、英國(guó)的NATS、挪威的Brutus、芬蘭國(guó)家公路管理局管理系統(tǒng)[20]等。

3.3 日本

日本不僅有日本國(guó)土交通?。ㄊ∠喈?dāng)于中國(guó)的部）頒布的一系列橋梁檢測(cè)、養(yǎng)護(hù)管理方面的規(guī)范、手冊(cè)以及研究報(bào)告，還有針對(duì)特定損傷以及預(yù)防相關(guān)損傷可能導(dǎo)致的事故的規(guī)范，同時(shí)出版了一系列相關(guān)的圖書資料。

目前日本高速公路的營(yíng)運(yùn)管理機(jī)構(gòu)為各高速道路株式會(huì)社，各株式會(huì)社大多制定有自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)開展養(yǎng)護(hù)工作，并以此為基礎(chǔ)開發(fā)各自的橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)。以阪神高速為例，其智能化養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)啟用30多年來(lái)已升級(jí)改版十余次。

3.4 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀對(duì)比分析

盡管我國(guó)在橋梁建設(shè)核心技術(shù)、橋型與結(jié)構(gòu)體系、材料性能和裝備水平、橋梁監(jiān)測(cè)與評(píng)估技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等方面都取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但在橋梁管養(yǎng)的理念和水平上，仍有很多的不足。表1將我國(guó)和美國(guó)、日本的橋梁養(yǎng)護(hù)從檢查標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、維修加固標(biāo)準(zhǔn)和信息化實(shí)效四個(gè)方面進(jìn)行了比較，為我國(guó)橋梁養(yǎng)護(hù)的發(fā)展提供參考和借鑒。

對(duì)比表明，目前我國(guó)的橋梁養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化、信息化體系的完整性還需著重提升，主要有以下幾個(gè)方面需解決：

（1）橋梁檢查標(biāo)準(zhǔn)化。

養(yǎng)護(hù)檢測(cè)體系大致相同，檢測(cè)內(nèi)容略有差別，如美國(guó)規(guī)范包括專項(xiàng)水下檢測(cè)和斷裂危險(xiǎn)構(gòu)件檢查，目前我國(guó)的規(guī)范中缺少相應(yīng)的規(guī)定。

我國(guó)檢查規(guī)范以宏觀性條文為主，缺乏檢查細(xì)則，精細(xì)化程度不夠。而美國(guó)、日本在國(guó)家層面除了有宏觀概括的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，也有非常實(shí)用的指南或手冊(cè)，甚至還有圖片集，其精細(xì)化程度大大領(lǐng)先于我國(guó)，對(duì)橋梁檢查一線人員的工作具有巨大的指引作用。

（2）橋梁評(píng)價(jià)技術(shù)。

我國(guó)公路橋梁評(píng)估包括一般性評(píng)估和適應(yīng)性評(píng)估;美國(guó)采用了結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估、綜合性能評(píng)估、健全性評(píng)估和承載能力評(píng)估;日本采用耐負(fù)荷指標(biāo)評(píng)估橋梁狀況。

從評(píng)估方法來(lái)看，美國(guó)、日本所采用的評(píng)估方法均考慮了當(dāng)前交通量的影響，日本規(guī)范直接采用當(dāng)前交通量作用下實(shí)際應(yīng)力評(píng)估橋梁承載能力。美國(guó)形成了典型數(shù)據(jù)庫(kù)的評(píng)估方法，主要包括描述性狀態(tài)評(píng)級(jí)和規(guī)定性狀態(tài)評(píng)級(jí)。

橋梁健康狀況評(píng)價(jià)方面，我國(guó)制定的《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》橋梁評(píng)定人為因素影響較大;之后的《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》細(xì)化了評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，但評(píng)估理論的基礎(chǔ)性研究差距明顯，評(píng)估決策的科學(xué)性、合理性仍需加快提升。橋梁承載力評(píng)估方面，現(xiàn)行《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》提高了橋梁承載能力評(píng)定的客觀性和可操作性，但仍需通過(guò)大量的試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查去不斷完善修正。

（3）橋梁養(yǎng)護(hù)決策技術(shù)。

歐洲、日本都在國(guó)家層面開展了橋梁長(zhǎng)期性能的研究，旨在掌握橋梁性能劣化規(guī)律，發(fā)展橋梁養(yǎng)護(hù)決策技術(shù)，并取得了可供使用的成果。美國(guó)很早就開展了《橋梁管理系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化決策技術(shù)》研究，建立了橋梁養(yǎng)護(hù)決策的定量方法，并將其成果轉(zhuǎn)化為橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的功能模塊。而我國(guó)橋梁養(yǎng)護(hù)決策技術(shù)一直處于定性階段，定量決策方面仍然沒(méi)有質(zhì)的突破。

（4）橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)。

從橋梁養(yǎng)護(hù)信息化發(fā)展歷程來(lái)看，美國(guó)的做法更值得借鑒。首先，其各類信息化系統(tǒng)的研發(fā)都是以標(biāo)準(zhǔn)化為前提進(jìn)行，隨著標(biāo)準(zhǔn)化的完善而不斷完善，形成了良好的成長(zhǎng)機(jī)制。其次，美國(guó)橋梁系統(tǒng)的研發(fā)由橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)委員會(huì)指導(dǎo)，由專業(yè)的從事工程軟件研發(fā)的軟件公司進(jìn)行研發(fā)，隨后進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，形成了良好的研發(fā)和運(yùn)營(yíng)機(jī)制。目前的美國(guó)橋梁管理系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理、劣化預(yù)測(cè)、全壽命期養(yǎng)護(hù)成本分析、預(yù)審需求分析、養(yǎng)護(hù)措施決策以及標(biāo)準(zhǔn)報(bào)表等功能。我國(guó)開發(fā)了橋梁管理系統(tǒng)，由于國(guó)家層面的橋梁數(shù)據(jù)庫(kù)不健全，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng);地方性企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)自行研發(fā)的系統(tǒng)較多，但現(xiàn)有產(chǎn)品均未實(shí)現(xiàn)普遍性推廣應(yīng)用。我國(guó)橋梁信息管理系統(tǒng)尚處于初級(jí)階段，缺少集檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、評(píng)估、預(yù)判、決策、養(yǎng)護(hù)管理于一身的全面信息系統(tǒng)。

4? 結(jié)語(yǔ)及展望

4.1 標(biāo)準(zhǔn)化工作展望

當(dāng)前我國(guó)面臨著橋梁病害快速增長(zhǎng)、養(yǎng)護(hù)力量長(zhǎng)期不足的嚴(yán)峻形勢(shì)，應(yīng)以技術(shù)創(chuàng)新為引領(lǐng)，在標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)不斷完善的基礎(chǔ)上，持續(xù)推進(jìn)養(yǎng)護(hù)管理信息化，以此來(lái)提高養(yǎng)護(hù)科學(xué)決策水平，提高管理的效率、質(zhì)量和精細(xì)化程度。

橋梁養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化的難點(diǎn)一是缺乏標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)，二是標(biāo)準(zhǔn)化文件執(zhí)行不利。針對(duì)缺乏標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)建議從兩方面入手，一方面在國(guó)家層面較為宏觀的標(biāo)準(zhǔn)化文件的基礎(chǔ)上，或者在已有研究成果的基礎(chǔ)上，充分考慮系統(tǒng)內(nèi)面臨的養(yǎng)護(hù)突出問(wèn)題，有重點(diǎn)的完善細(xì)化相應(yīng)文件形成指南和手冊(cè)，增加可操作性和實(shí)用性;另一方面要全力打好橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)攻關(guān)的硬仗，在橋梁評(píng)估、養(yǎng)護(hù)決策等方面開展技術(shù)研究，為制定標(biāo)準(zhǔn)提供可靠依據(jù)。

統(tǒng)籌開展養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)工作，完成養(yǎng)護(hù)技術(shù)體系標(biāo)準(zhǔn)化框架，分階段成體系開展標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，并向四點(diǎn)目標(biāo)努力：

（1）規(guī)范養(yǎng)護(hù)作業(yè)、確保養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，保障營(yíng)運(yùn)安全;

（2）明確關(guān)鍵指標(biāo)，避免多個(gè)規(guī)范引用混亂;

（3）填補(bǔ)當(dāng)前規(guī)范空白，消除養(yǎng)護(hù)隱患;

（4）形成品牌效應(yīng)，分享養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)。

4.2 信息化工作展望

橋梁養(yǎng)護(hù)信息化方面應(yīng)以科學(xué)、謹(jǐn)慎的態(tài)度，尊重多學(xué)科融合的機(jī)制，以標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)，同時(shí)進(jìn)行橋梁養(yǎng)護(hù)維度的頂層設(shè)計(jì)和信息系統(tǒng)維度的頂層設(shè)計(jì)，打造有特色亮點(diǎn)的橋梁養(yǎng)護(hù)管理信息系統(tǒng)，橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)框架如圖2所示。

對(duì)比國(guó)內(nèi)外差異，借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，以標(biāo)準(zhǔn)化為先導(dǎo)，有效開展橋梁管養(yǎng)信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)橋梁從檢查、評(píng)價(jià)、決策、維修、后評(píng)估全過(guò)程的信息化管理和智能輔助，建成全面適用、務(wù)實(shí)有效的橋梁養(yǎng)護(hù)管理信息系統(tǒng)。

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