■佘长辉

（1.福建省建筑科学研究院有限责任公司， 福州 350108； 2.福建省绿色建筑技术重点实验室， 福州 350108）

近年来， 全国各地桥梁垮塌事故越发密集，比如江西上饶傍罗大桥倒塌，江苏常州运村运河大桥西半幅倒塌， 山西太原市东柳林桥被超载货车压垮，福建南平玉坪山大桥吊杆断裂桥梁塌陷，福建南平武夷山公馆大桥垮塌，浙江钱塘江三桥塌陷，江苏盐城境内328 省道通榆河桥发生垮塌等。

桥梁事故的多发，敲响桥梁安全的警钟，也正在考验着政府的社会管理能力。 桥梁的垮塌事故不仅仅由于超重车辆的通车所引起，还有桥梁管理养护的不到位、不及时，在很大程度上直接影响了桥梁使用功能的正常发挥。 制度、人员、技术、资金等方面的制约[1]，正在影响着桥梁的安全，应大力推进桥梁的管养工作走上常态化和规范化的轨道。 桥梁的安全问题，不仅被公众广泛关注，也是确保公众出行安全的一个不容忽视的重大方面。 保障城市桥梁的完好畅通，加强桥梁的管养水平已迫在眉睫。

1 桥梁管养现状

目前，在我国大部分城市中，桥梁管养主要以人工管养为主。 由管理部门的管理人员或者委托有资质的第三方单位技术人员直接负责本区域桥梁管养。 人工管养主要通过技术人员在桥梁现场巡查，发现桥梁缺损病害后，进行人工判定桥梁受损情况，并制定维修养护计划、维修养护方案，最后组织维修养护实施。 人工管养过程中对管理人员及技术人员专业技术要求较高，整个过程都需要专业技术作为支撑。 另外，人工管养中涉及技术资料档案管理，如桥梁竣工图纸、桥梁维修加固历史、检测报告、桥梁巡查报告等，长期管养过程中产生大量的桥梁结构数据，数据积累、分析及资料归档也是非常重要的[2]。

人工桥梁管养，不管是管理部门管理人员还是委托第三方单位技术人员对桥梁进行管养，都要求整个桥梁管理模式要求比较完善，对人员专业素质要求比较高，才能完成对巡查、检测、维养中病害发现到后期病害处理整个过程的快速响应，形成桥梁病害处理的闭环。 随着信息技术的快速发展，人工桥梁管养也暴露了许多问题，主要体现在以下几个方面：（1）传统以人工为主的巡查、检测难以确保管养的覆盖率及时效性。 若配置结构自动化监测、监控系统，则受限于其高昂的部署和维护成本，也难以大范围推广。 （2）桥梁结构随着服役年龄的增长，将不可避免地面临材料劣化、结构损伤和性能退化等问题，且交通荷载、运行环境等因素也可能因地理位置和时间的不同产生变化，动态跟踪结构状态的变化便成了难题。 （3）桥梁分布广泛、数量众多、形式各异，如何在有限资金条件下对区域内桥梁进行优先级划分及运维策略制定，进而促使所有桥梁的安全都维持在一个水平线上，目前仍是一个亟待解决的复杂的多目标优化问题。 （4）桥梁从建设筹备开始到寿命期终止会产生大量的信息，但由于信息的标准化、数字化水平不高，导致在进行运维决策时容易形成信息孤岛， 无法分析病害的成因和发展过程， 也无法对损伤的严重程度进行合理的评判，更无法采取有效的养护措施。 综上所述，单体桥梁在某一时段或某一方式下获得的数据都难以满足合理制定运维策略的需求。 因此，有必要将信息的获取提高到多来源、 全寿命、 区域化的维度， 并借助先进的多源信息融合技术对其进行综合、过滤、关联及合成，以期为区域桥梁运维策略的制定提供全局最优解[3-4]。该方式可在不显著增加投资的情况下实现已有数据的最大化利用， 促进运维管理向精细化、智慧化转变，从而降低桥梁安全事故的发生概率， 避免国家及个人生命财产的损失。

2 桥梁信息化管养平台

桥梁信息化管养平台是基于物联网、 大数据、人工智能技术， 实现对桥梁的全周期数据采集、分析、挖掘及数据价值落地。 从提效、降成本基础出发，结合数据分析为管理部门提供科学可靠的数据支撑。

整个平台可分为三大块：数据采集层、桥梁大数据中心、桥梁应用层。 桥梁信息化平台工作关系图见图1。（1）数据采集层通过物联网综合管理平台采集物联传感设备健康监测数据，结合APP 收集桥梁与隧道在日常运营过程中产生的各种类型维度信息，如日常巡查、定期检测、维修养护数据，以及灾害、事故记录等。 （2）桥梁大数据中心提供海量数据存储与分析能力，实现海量桥梁数据的统一存储与挖掘分析，实现数据价值的提炼。 （3）桥梁应用层可以帮助管理者和技术人员全面、准确地掌握桥梁隧道的运营状况，正确评价结构物的技术状况和安全水平，并及时、经济和高效地实施维修养护策略，以达到充分发挥桥梁营运效能，确保交通运输安全通畅的目的。

图1 桥梁信息化平台工作关系图

3 桥梁信息化管养平台的优势

应用信息化桥梁管养，可以通过信息技术来获取桥梁的动态技术状况和结构技术参数，及时了解结构物的技术状态，平台使用方式示意图见图2。通过信息化平台内桥梁数据分析，信息化管养平台在桥梁管养过程中的优势还表现在以下几个方面。

图2 平台使用方式示意图

3.1 标准化

信息化桥梁管养以信息化平台大数据为依托，具有统一的数据标准，各个模块之间的数据互通共享， 避免了因资料分散和缺失而导致的信息孤岛。随着数据的不断丰富，海量数据在记录桥梁运行状况的同时也蕴含了大量的规律和趋势信息，可为特征指标的提炼和结构安全的评估提供有力支撑。

3.2 智慧化

聚焦与桥梁安全、经济直接相关的指标，形成系统性、模式化的数据统计和分析方法，从而为结构状态评估和运维决策提供参考。 与传统依靠经验的方法相比，该流程的智慧化水平显著提高，适合在区域内多个结构形式相近的桥梁或隧道结构间复制并推广应用。

3.3 区域化

在云平台的管理模式下，以电子地图的形式显示辖区内所有桥梁的安全状况和整体运维性能，可为管理者提供区域层级的视角和判断依据，从而合理有效地分配资金，使区域内所有结构物的安全性能尽可能地保持在较高水平，同时使总体投入成本最低。

3.4 产业化

平台面向的监管对象灵活多样， 既能针对少数大型复杂桥梁，亦能包含大量中小型简单结构；可以是小规模示范性应用， 也可实现全面的区域化覆盖。

4 数据采集与处理

对城市道路中扮演重要角色的城市桥梁，可安装自动化采集设备，以释放传统人工管养过程中重复性高的工作。 通过长时间数据的采集与存储，或连接自动化采集设备的数据，对长期性数据的信息提取，从数据库获取经处理后的长时间数据，通过统计分析、特征提取、数据挖掘的手段获取隐含特征、长期规则、模型参数，并对桥梁结构的技术状态和行车安全性进行评价，包括桥梁安全性评估、承载力评估、疲劳评估和其他专项评估。 同时，智能化预测桥梁的健康状态， 为桥梁管养决策提供数据支撑。 数据采集见图3、数据特征提取与分析见图4。

图3 平台数据采集

图4 数据参数分析和结构物监测评估

5 某地区信息化管养平台应用情况

某地区辖区内有桥梁19 座，其中有大桥4 座，中小桥15 座。 其中2 座大桥主桥为钢筋钢管混凝土系杆拱桥，属于特殊结构桥梁；2 座桥为钢筋混凝土拱桥；其余15 座桥梁均为连续梁桥、简支梁桥。该地区桥梁管理部门通过招投标，将桥梁管养进行检测维养一体化社会服务。 主要内容包括：桥梁日常巡查、桥梁定期检测、2 座钢管混凝土系杆拱桥桥梁健康监测、桥梁维修养护等4 个方面。

信息化管养平台在该地区落地实施后，大大提高该项目桥梁管养的工作效率， 简化工作流程、释放重复性工作劳动力。 通过web 与APP 结合的方式，按照业务板块进行划分，实现如日常巡查、定期监测、维修养护的数据现场采集以及数据与平台对接上传，一方面，极大地减轻了该项目现场工作人员的工作量， 减少重复工作投入的时间与成本，简化工作流程。 基于业务数据，在系统层面实现自动对桥梁进行评分、自动生成监测报告，代替传统人工管养中人工采集数据和技术状况评定，提高工作流程和效率。 另一方面，也大大提升突发安全预警应对能力， 最大化降低桥梁安全事故的发生概率。管养平台提供实时数据采集，在线分析，通过对监测数据的实时采集与在线分析，快速实现对不同预警场景的告警，采取预防性养护和主动养护，把可能出现的安全事故消灭在萌芽阶段。

对于2 座特殊结构桥梁，配置自动化设备对数据实时采集，并建立可视化模型结合动态视频监测（可视化模型见图5），可直观显示病害的部位，通过系统数据分析及智能化预测， 模拟病害发展趋势，提供科学化技术决策，确保桥梁的安全运营。

图5 桥梁可视化模型

该地区桥梁检测维养项目平台应用前后主要参数对比见表1。

6 结语

桥梁信息化管养平台在桥梁应用中，主要表现在标准化、可视化、智能化、自动化、精细化等特点，通过智能化数据分析，为桥梁科学高效地运维提供有力的技术支撑。

随着桥梁管养技术及互联网技术的进步，桥梁管养逐渐往信息化、智能化发展，桥梁管养信息化平台将在未来的桥梁管养中逐步得到应用，将成为智慧桥梁中重要的组成部分，为桥梁安全运营保驾护航。