大數據在橋梁建筑中的應用

李志林 宋忻洋

摘要：隨著社會的發展，橋梁的作用已經不能僅僅局限于方便交通運輸，將新時代的大數據在橋梁建筑中合理利用已經勢在必行。用大數據可以檢測建筑時的施工問題，完工后對橋梁的檢測，以便于及時發現問題解決故障。同時還能將大數據應用于對環境各項指標的監測，以及不同地區的環境對橋梁的作用和對不同地區空氣濕度、空氣質量、風速等各項指標的連續監測記錄。

關鍵詞：大數據；橋梁建筑；指標監測

1.引言

在新的社會背景下，我們追求更加高效、經濟、健康的發展方式，如何更加合理的利用有限的資源是我們一致的追求。因此，將大數據與橋梁建筑合理結合將是一個新的發展方向。這不僅節約資源還能將有限的空間最大程度的利用。將橋梁建設與各項環境指標的測量相結合是新時代橋梁建設方面的進步。同時也為橋梁的維護維修、安全檢測節省大量的人力物力。

2.現代橋梁建筑的現狀

近年來，信息和交通運輸業越來越成為推動地區發展和國民經濟增長主要因素，各城市都增加基礎設施建設，建橋鋪路，橋梁建設得到了蓬勃發展。傳統的橋梁結構體系分為梁式，拱式，鋼構橋，斜拉橋和懸索橋，而這些橋路的主要作用仍然是交通運輸，建設技術的進步并沒有使橋梁的主要功用向多樣化，時代化的方向發展。50年來，新中國的橋梁建設取得了突飛猛進的發展，公路鐵路兩用橋向著大跨度、重荷載、高時速方向發展。從大橋主跨度上看，武漢長江大橋的主跨度為128米，而武漢天興洲長江大橋的主跨度達到504米，比2000年修建的世界最大公鐵兩用橋丹麥厄勒海峽大橋主跨還長14米。從荷載和時速上看，武漢天興洲長江大橋荷載達到了2萬噸，而南京大勝關長江大橋設計時速達到了300公里，成為當時世界上設計運行速度最高的鐵路橋梁。公路橋梁也朝著美觀、大跨、輕型的方向發展。從上世紀90年代初期開始，我國的橋梁建設者就積極開展建橋的研究和謀劃。大跨、輕型、快速施工是21世紀的跨海橋梁的發展方向。2005年建成的東海大橋是我國第一座真正意義上的跨海大橋，全長32.5公里，當時是全世界30多座跨海大橋中的第一座；而貫通的杭州灣跨海大橋全長36公里，又改寫了世界之最。青海跨江大橋、廈門跨海大橋亦是中外聞名。作為超級工程的珠港澳大橋是世界最長的跨海大橋，膠州灣跨海大橋是我國自主設計施工建造的特大跨海大橋，杭州灣跨海大橋壯麗雄奇，湖南矮寨懸索橋創造了四項世界第一，北盤江大橋是世界最高的大橋。這些大橋的設計不僅更加實用也逐漸結合美學，更加方便美觀。

3大數據在橋梁建筑中的應用

大數據系統是基于現代網絡技術、實時監控技術，實現橋梁全壽命周期的信息實時、在線、全天候的管理與分析，并實施對橋梁性能動態分析與控制的集成系統。大數據集成的系統涉及工程質量、進度、施工工程、安全檢測、工程地質、設計資料等涉及各方單位，同時涵蓋計算機技術、管理科學技術、信息技術等，借助軟硬件實現信息的海量管理。橋梁的建設實施框架由橋梁信息實時主動感知模塊、聯通化實時自動傳輸模塊、智能化實時分析模塊和智能化實時管理決策系統構成。同時將其他科研單位需要的數據進行聯網傳輸或者對有特殊需求的數據系統與大數據系統中的相關系統結合使用，做到數據用途的多樣化擴大應用范圍。

首先在橋梁建筑過程中可以對橋梁建筑的質量進行監督，保證整個施工過程始終處于受監控的狀態確保施工質量，對工程質量、安全檢測、施工進度等信息進行集成的數字化管理，構建起綜合數字信息平臺，實現對工程建設質量控制的快速反應，實現工程建設的創新化管理。將完善的數據系統依附于橋梁上，施工完成后利用數據系統對過往的車輛進行監測記錄，記錄每天的車流量，同時對橋梁的損耗程度進行記錄，完成收集數據為檢測橋梁的工作提供便利，檢測橋梁每天的狀況進行數據收集，可以讓工程師對各種材料組合使用其性能變化情況有更深的了解。還能將記錄的數據用于交通部門的安全檢測，對違規車輛的追蹤和查找，這些將對我們的基礎設施建設管理和國家交通車輛安全管理有及其重要的作用。其次，將完善的數據系統依附于我國不同地區的橋梁上，系統會自動完成各地環境對橋梁施工的影響，通過對比能快速查找各項環境因素對鋼筋混凝土結構的影響，系統對這些數據的動態記錄完善數據庫，為以后的施工建設奠定基礎。現在國家注重對偏遠山區，高原地區等地的建設，而橋梁的建設更是首當其沖，因此將大數據系統依附于橋梁建筑上會更方便數據的采集，這些數據的應用范圍很廣泛，會對國家的科研工作提供很大的便利，這也可以為尋找更加適用的鋼筋混凝土結構邁出一步，尤其是針對不同的地區，不同的氣候環境采用不同的結構和材料搭配以適應不同的要求。最后是對氣候和環境連續不斷地動態記錄，特別是對某些極端的環境下的各項指標的記錄。在大多數地區將特殊的數據系統依附于橋梁上可以減少建設專用的設施成本，同時可以確保這些專用設備的安全，在一定的高度記錄數據能夠減少人為因素的影響。在極端的地區環境中，建設溝通兩座高山的跨溝溝壑大橋，這些系統將自動記錄任何相關的數據和極端環境中特殊的天氣對這橋梁構架的影響，以及由此帶來的空氣質量、空氣濕度、各種氣候的變化。或者是對不同地區進行針對性的監測記錄，精確計算出相關因素時時刻刻的變化和數據，為合理高效利用相關的因素提供數據支撐。

大數據在橋梁建筑中的應用實現了橋梁信息主動感知采集和更新、聯通化實時自主傳輸、智能化實時重構分析、智能化實時管理決策、實現集成可視化、實現橋梁與生態環境的融合等。同時大數據在橋梁建設中的應用還有廣闊的發展空間，將信息技術與空間虛擬技術相結合，橋梁信息的精準感知技術，依據信息屬性進行優化補充和整合，彌補采集點相對獨立和內容單一的局限；大數據快速傳輸與儲存技術的研究與應用；進行虛實調控模型的仿真模擬；智慧迅速決策與反饋技術的研究，創新新型橋梁工程建設的管理模式。