國內外橋梁養護標準化及信息化綜述

陳欣 耿曉麗 江瑞齡 楊澤剛

摘? ?要：針對當前我國面臨著橋梁病害快速增長、養護力量長期不足的嚴峻形勢，本綜述深入調研和梳理了國內外橋梁養護標準化和信息化的現狀，對比了國內外差異，并對我國橋梁管養標準化和信息化工作進行了展望，以標準化為先導，有效開展橋梁管養信息化建設，對我國高速公路橋梁管養和維護具有積極的指導意義。

關鍵詞：橋梁? 養護? 標準化? 信息化? 系統

1? 引言

交通是“詩和遠方”離不開的紐帶，而橋梁是交通工程中的關鍵性樞紐，是公路通行的“咽喉”。隨著服役年限的增長，環境侵蝕、材料老化、荷載效應和突變效應等因素的綜合作用，導致橋梁結構的損傷積累和抗力衰減，極端情況下將引發災難性突發事故。如何科學的開展橋梁管養，確保橋梁的安全運營，一直是國內外橋梁管養機構的核心工作。

隨著信息技術的進步，管養信息化為大勢所趨?！丁笆濉眹倚畔⒒l展規劃》將“到2020年我國信息化能力躋身國際前列”作為發展目標;《“十三五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》中將“提升交通發展智能化水平”作為“十三五”期間重要任務之一;《“十三五”公路養護管理發展綱要》將養護轉型作為公路養護管理的發展目標。

國內外橋梁管養信息化建設的實踐表明，信息技術只是手段，依據完善的養護標準化成果，結合信息技術，結合養護工作實際環境開展的信息化，才能真正實現降本增效、科學管養的建設目標。

2 我國橋梁養護標準化及信息化

為加強橋梁養護管理水平，我國制定了“預防為主，防治結合”的養護原則，確立了“科學決策、全面規劃、協調發展、系統管理、加強養護、積極改善、提高質量、依法治橋、保證暢通”的橋梁養護工作的指導方針，充分重視公路橋梁的養護管理工作。

2.1 標準化現狀

我國在標準化方面制定有《公路工程標準體系》（JTG 1001-2017）[1]，其在《公路工程標準體系》（JTG A01-2002）[2]的基礎上，對公路養護方面進行了補充完善，修訂之后的公路養護標準體系如圖1所示。其中，通用板塊由基礎、安全、綠色、智慧等模塊組成，公路養護板塊由綜合、檢測評價、養護決策、養護設計、養護施工和造價等模塊構成，公路養護的監理參照公路建設階段的監理的相關標準。目前，交通運輸部門已經圍繞該體系制定了一系列規范、標準，例如通用安全類標準有《公路養護安全作業規程》[3]，江蘇省制定了《高速公路養護工程施工安全技術規程》地方標準;綜合標準有正在編制《公路養護工程質量檢驗評定標準》;養護造價方面交通運輸部正修訂《公路養護工程預算編制導則》，正組織編制《公路橋梁加固工程預算定額》;而養護決策方面暫未形成成熟的標準文件。

2.2 信息化現狀

在信息化方面，以橋梁管理系統的研發與應用為主要表現。1992年交通部基本建成公路橋梁管理系統，目前我國較成熟的公路橋梁管理系統有干線公路橋梁管理系統CBMS、高速公路橋梁管理系統CEBMS和網絡版路橋管理系統CBMS3000。CBMS提供橋況登記、數據錄入管理、查詢統計、評價決策、加固對策、資金分配、維修檢查計劃和年度報告等綜合管理功能，系統按照子系統（6個）、模塊（50余個）、功能（100余項）分級分部方式設計，并在子系統中提供了“舊橋加固對策支持方案”和“橋梁使用功能評估”兩個應用性模塊[11]。其他各省如江蘇、廣東、四川、江西和山西等[12]，也結合各自橋梁管養工作的特點，研究開發出了各自的管理系統，并對數據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護作業標準、記錄標準、數據標準和分析評估標準，加之系統開發單位不具備統籌管養全局的眼光和全面專業的養護技術水平，導致目前開發出來的橋梁養護系統大多是作為數據中心在使用，對實際養護工作難以起到真正的指導和提升作用。并且隨著對管養認識的深入和養護要求的提高，每次信息化升級都將面臨一系列災難性的問題，如海量數據的核查修正、新老數據的銜接利用等。

3? 國外橋梁養護標準化及信息化

3.1 美國

美國主要采用《公路橋梁技術狀況評價與承載能力評定手冊》（AASHTO LRFR）[13]作為橋梁檢測與評價的主要依據，其次有《橋梁技術狀況評價手冊》（MCE）[14]、《橋梁檢查維護手冊》（AASHTO MMIB）[15]和《國家橋梁檢查標準》（NBIS）[16]。

美國橋梁養護的信息化工作是以一系列標準化文件為基礎發展出來的。其橋梁養護信息化已經誕生多個產品，并由專門的公司運營，保證其一直處于不斷發展和完善的狀態。ASSHTOWare旗下共有ASSHTOWare Project、ASSHTOWare Bridge、ASSHTOWare Pavement、ASSHTOWare Right of Way和ASSHTOWare Safety五大產品。

3.2 歐洲

德國養護、檢測規范主要是德國工業標準DIN1076[17]，DIN107橋梁檢查包括一般檢查和常規監測，所有橋梁結構均應在每年幾乎相同時間段內進行一般檢測，主要檢查明顯的損傷和缺陷。常規監測每年2次，主要針對嚴重損傷和缺陷進行監測。

英國公路橋梁評價標準BD21/01[18]主要用于干線公路橋梁的評價，而用于評價非干線公路橋梁時，則需參閱運輸部標準BD34、BA34、BD46、BD50和BA79。

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

3.3 日本

日本不僅有日本國土交通?。ㄊ∠喈斢谥袊牟浚╊C布的一系列橋梁檢測、養護管理方面的規范、手冊以及研究報告，還有針對特定損傷以及預防相關損傷可能導致的事故的規范，同時出版了一系列相關的圖書資料。

目前日本高速公路的營運管理機構為各高速道路株式會社，各株式會社大多制定有自己的企業標準，嚴格按照標準開展養護工作，并以此為基礎開發各自的橋梁養護管理系統。以阪神高速為例，其智能化養護管理系統啟用30多年來已升級改版十余次。

3.4 國內外現狀對比分析

盡管我國在橋梁建設核心技術、橋型與結構體系、材料性能和裝備水平、橋梁監測與評估技術、標準規范等方面都取得了長足進步，但在橋梁管養的理念和水平上，仍有很多的不足。表1將我國和美國、日本的橋梁養護從檢查標準、評價標準、維修加固標準和信息化實效四個方面進行了比較，為我國橋梁養護的發展提供參考和借鑒。

對比表明，目前我國的橋梁養護標準化、信息化體系的完整性還需著重提升，主要有以下幾個方面需解決：

（1）橋梁檢查標準化。

養護檢測體系大致相同，檢測內容略有差別，如美國規范包括專項水下檢測和斷裂危險構件檢查，目前我國的規范中缺少相應的規定。

我國檢查規范以宏觀性條文為主，缺乏檢查細則，精細化程度不夠。而美國、日本在國家層面除了有宏觀概括的規范和標準，也有非常實用的指南或手冊，甚至還有圖片集，其精細化程度大大領先于我國，對橋梁檢查一線人員的工作具有巨大的指引作用。

（2）橋梁評價技術。

我國公路橋梁評估包括一般性評估和適應性評估;美國采用了結構狀態評估、綜合性能評估、健全性評估和承載能力評估;日本采用耐負荷指標評估橋梁狀況。

從評估方法來看，美國、日本所采用的評估方法均考慮了當前交通量的影響，日本規范直接采用當前交通量作用下實際應力評估橋梁承載能力。美國形成了典型數據庫的評估方法，主要包括描述性狀態評級和規定性狀態評級。

橋梁健康狀況評價方面，我國制定的《公路橋涵養護規范》橋梁評定人為因素影響較大;之后的《公路橋梁技術狀況評定標準》細化了評分標準，但評估理論的基礎性研究差距明顯，評估決策的科學性、合理性仍需加快提升。橋梁承載力評估方面，現行《公路橋梁承載能力檢測評定規程》提高了橋梁承載能力評定的客觀性和可操作性，但仍需通過大量的試驗與現場調查去不斷完善修正。

（3）橋梁養護決策技術。

歐洲、日本都在國家層面開展了橋梁長期性能的研究，旨在掌握橋梁性能劣化規律，發展橋梁養護決策技術，并取得了可供使用的成果。美國很早就開展了《橋梁管理系統的多目標優化決策技術》研究，建立了橋梁養護決策的定量方法，并將其成果轉化為橋梁養護管理系統的功能模塊。而我國橋梁養護決策技術一直處于定性階段，定量決策方面仍然沒有質的突破。

（4）橋梁養護管理系統。

從橋梁養護信息化發展歷程來看，美國的做法更值得借鑒。首先，其各類信息化系統的研發都是以標準化為前提進行，隨著標準化的完善而不斷完善，形成了良好的成長機制。其次，美國橋梁系統的研發由橋梁養護技術委員會指導，由專業的從事工程軟件研發的軟件公司進行研發，隨后進行商業化運營，形成了良好的研發和運營機制。目前的美國橋梁管理系統已經實現了數據管理、劣化預測、全壽命期養護成本分析、預審需求分析、養護措施決策以及標準報表等功能。我國開發了橋梁管理系統，由于國家層面的橋梁數據庫不健全，沒有實現全國聯網;地方性企業和科研機構自行研發的系統較多，但現有產品均未實現普遍性推廣應用。我國橋梁信息管理系統尚處于初級階段，缺少集檢測、監測、評估、預判、決策、養護管理于一身的全面信息系統。

4? 結語及展望

4.1 標準化工作展望

當前我國面臨著橋梁病害快速增長、養護力量長期不足的嚴峻形勢，應以技術創新為引領，在標準化體系建設不斷完善的基礎上，持續推進養護管理信息化，以此來提高養護科學決策水平，提高管理的效率、質量和精細化程度。

橋梁養護標準化的難點一是缺乏標準化基礎，二是標準化文件執行不利。針對缺乏標準化基礎建議從兩方面入手，一方面在國家層面較為宏觀的標準化文件的基礎上，或者在已有研究成果的基礎上，充分考慮系統內面臨的養護突出問題，有重點的完善細化相應文件形成指南和手冊，增加可操作性和實用性;另一方面要全力打好橋梁養護技術攻關的硬仗，在橋梁評估、養護決策等方面開展技術研究，為制定標準提供可靠依據。

統籌開展養護標準化建設工作，完成養護技術體系標準化框架，分階段成體系開展標準化建設，并向四點目標努力：

（1）規范養護作業、確保養護質量，保障營運安全;

（2）明確關鍵指標，避免多個規范引用混亂;

（3）填補當前規范空白，消除養護隱患;

（4）形成品牌效應，分享養護經驗。

4.2 信息化工作展望

橋梁養護信息化方面應以科學、謹慎的態度，尊重多學科融合的機制，以標準化為基礎，同時進行橋梁養護維度的頂層設計和信息系統維度的頂層設計，打造有特色亮點的橋梁養護管理信息系統，橋梁養護管理系統頂層設計框架如圖2所示。

對比國內外差異，借鑒國外先進經驗，以標準化為先導，有效開展橋梁管養信息化建設，實現橋梁從檢查、評價、決策、維修、后評估全過程的信息化管理和智能輔助，建成全面適用、務實有效的橋梁養護管理信息系統。

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