桥梁抗震管理系统研究

王荣义

【摘 要】桥梁是交通动脉的咽喉，它的运营状况关乎经济发展和人民生活。为了通过有效管理来保证桥梁的正常运营，桥梁管理系统应运而生。但现有桥梁管理系统通常只考虑桥梁的一般运营状态，对于诸多自然灾害尤其是地震灾害对桥梁安全的影响还缺乏相关的研究。鉴于此，文章重点就桥梁抗震管理系统相关问题进行研究分析，以供参考。

【关键词】桥梁工程；抗震设计；管理系统；研究

桥梁自建成之后，经过一段比较长时间的运营，受到人为因素或环境因素的影响加之自身材料的老化，技术状态会有一定程度的退化，表现在运营过程中就是出现各种各样的问题。而且由于建造年代不同，桥梁的设计遵从了不同的规范和流程，导致各种技术状态从设计上就有差别，加之运营过程中遇到的影响因素各不相同，所以每座桥梁运营中的状态和出现的问题都将有所差异，这就给桥梁的统一管理带来了问题。

一、桥梁的震害分析

1.上部结构震害

当桥梁上部活动节点处盖梁宽度设置不足时，受地震位移影响，梁体相邻结构会发生碰撞，造成落梁或碰撞引起的破坏。此外，当桥梁建在软土或可能液化的地基土上时，地震会造成地基土液化，加大了地震位移的影响，进放大了结构的震动反应，增大了落梁的可能性。

2.支座的震害

在地震力的作用下，由于支座设计没有充分考虑抗震要求，构造上链接与支挡等构造措施不足，或者是由于支座形式和材料上的缺陷等因素，使得支座发生过大的位移和变形，造成诸如锚固螺栓破坏，活动支座脱落，支座本身构造破坏等，因此造成结构力的传递形式变化，进而对结构的其他部位造成不利影响。

3.下部结构和基础震害

下部结构和基础的严重破坏往往引起桥梁倒塌，并且难以修复，严重阻碍震后救援工作。桥梁墩柱的震害是由于较大的水平地震力引起的，主要分为墩柱弯曲破坏和墩柱剪切破坏，弯曲破坏多表现为开裂，混凝土剥落压溃，而且产生较大变形，剪切破坏是脆性破坏，往往会造成桥梁的垮塌，震害严重。地基破坏主要表现为沙土液化，地基失效，基础沉降和不均匀沉降破坏以及由于其上的承载力和稳定性不够，导致地面产生较大变形，地层发水平滑移、下沉和断裂。

二、桥梁抗震管理系统研究

1.服务對象及要求

一个成功的程序要能满足其不同层次用户的使用要求，桥梁管理系统的用户通常包括桥梁管理决策人员、桥梁日常管理人员和外部浏览人员。各种类型用户于桥梁管理系统使用要求不同，详细如下：第一，桥梁管理决策人员，使用桥梁管理系统提供的桥梁状态评估、预测、辅助决策结果，可通过这些结果提出相应的桥梁养护维修建议；第二，桥梁日常管理人员，使用桥梁的相关信息，并根据日常检查维修信息对管理系统中的数据进行更新；第三，外部浏览人员，不会像前两者一样去关心桥梁技术层面上的内容，通常就感兴趣的桥梁信息进行查询、浏览，即包括桥梁信息管理功能、桥梁信息查询分析功能、桥梁状态评估功能、桥梁状态预测功能、桥梁辅助决策功能、地理信息系统应用功能和数据输出功能等。

2.桥梁抗震管理系统应具备的功能

（1）桥梁信息管理功能

桥梁信息是桥梁管理系统中最基本的信息，桥梁信息的管理功能也是桥梁管理系统最基本的功能，这些桥梁信息包括桥梁的档案信息，如识别、设计、施工、结构、竣工验收等信息；桥梁历史记录信息，如试验、检查、维修、加固、评估等信息；桥梁灾害信息，如地震、船撞、波浪等自然或人为因素对桥梁产生破坏作用的信息；桥梁模型信息，如桥梁截面特性计算模型、规范计算模型、有限元计算模型等。

（2）桥梁技术状态评估功能

桥梁技术状态的评估是指根据桥梁状态的检查结果，依据一定的标准对桥梁的技术状态进行分析评级，桥梁技术状态包括桥梁的缺损状态、承载力状态、功能适应性状态、抗震能力状态等。桥梁技术状态评估的结果是桥梁管理部门对桥梁进行维修、加固的重要依据，是整个桥梁抗震管理的数据基础，所以桥梁技术状态的评估是桥梁抗震管理系统的关键部分。

（3）桥梁技术状况的预测功能

桥梁技术状况的预测是根据桥梁技术状态评估的结果预测桥梁状态退化趋势的过程，正确地预测桥梁功能状态的退化不但能避免重大事故的发生，还能帮助桥梁管理者制定出有效的养护方案和加固分析模型，有效提高桥梁管养水平。

（4）桥梁辅助决策功能

桥梁辅助决策功能是指根据桥梁检查和状态评估预测结果，综合考虑技术、材料、环境等因素，智能选择合适的抗震及其养护对策。

3.桥梁抗震管理系统的实现

实现桥梁工程技术与信息技术的结合，将为桥梁的抗震管理提供一个科学有效的辅助技术手段，这就需要进行下列相关工作：第一，相关桥梁和地震信息的确定以及表达形式的研究，包括系统存储的桥梁档案信息、桥梁历史记录信息、桥梁地震及其他灾害信息、桥梁模型信息的确定；第二，桥梁信息的数据库实现，主要需要建立以下数据库，即桥梁基本信息数据库，内容为基本桥梁信息和GIS相关的地理空间信息和属性信息，存储桥梁的档案信息，这些信息是静态的，通常在桥梁建成以后是不变的，可以包括桥梁基本信息表、桥梁方案比选信息表、桥梁科研信息表、桥梁地质资料信息表、桥梁交通信息表、桥梁设计荷载信息表、桥梁基本设计信息表、桥梁桥面系细部构造信息表、桥梁上部结构细部构造信息表、桥梁上部结构分跨信息表、桥梁下部结构细部构造信息表、桥梁下部结构分跨信息表、桥梁基本施工信息表、桥梁施工过程信息表和桥梁竣工验收信息表等；桥梁灾害信息数据库，用来存放各种桥梁灾害信息，包括相关的地震、船撞、波浪等灾害的作用信息；桥梁历史记录信息数据库，存储的是桥梁的历史信息，这些信息是动态的，跟时间有关，是在桥梁的运营过程中逐步得到的，这些数据能够动态描述桥梁性能的发展状况，为将来的桥梁养护、维修工作提供完备的数据，历史记录包括桥梁的检查记录、维修记录、加固记录、事故记录、评估预测记录等。历史记录数据库中包含的记录表有桥梁一般检查记录表、桥梁重要检查记录表、桥梁特殊检查记录表、桥面系分项检查记录表、上部结构分项检查记录表、下部结构分项检查记录表、桥梁试验记录表、桥梁状态评估记录表、桥梁交通限制记录表、桥梁维护方案比选记录表、桥梁维修记录表、桥梁加固记录表、桥梁事故记录表、桥梁重车过桥记录表、桥梁退化预测记录表、桥梁交通流分布统计记录表等主要记录相关检测、加固和维修等信息；计算模型数据库，主要用来存放各种形式的桥梁计算所需的有限元模型等，最后还要考虑这些数据库之间的关系及其有效的相互访问和共享数据等问题；第三，研究现有桥梁缺损状态评估方法和规范方法的应用，并在系统程序上实现使用规范方法对桥梁的缺损状态进行评估；第四，了解现有常用桥梁抗震状态评估方法，结合规范构造、规范计算和有限元对桥梁的抗震状态进行评估的方法，并进行程序实现。

三、结束语

综上所述，经过几十年的发展，现有桥梁管理系统和桥梁抗震管理系统在桥梁数据的管理、查询分析等方面的功能均得到了较广泛的应用。但仍有一些功能还不够完善，需要近一步的发展，甚至还有个别功能处于不确定阶段，需要很多的研究和开发工作。

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