穆祥純

（北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京市　100082）

建設(shè)智慧城市 打造橋梁強(qiáng)國(guó)

穆祥純

（北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京市100082）

對(duì)智慧城市內(nèi)涵進(jìn)行詮釋，闡述了城市橋梁在建設(shè)智慧城市中的重要作用、我國(guó)城市橋梁的建設(shè)成就和問題以及國(guó)內(nèi)外智慧城市建設(shè)中城市橋梁領(lǐng)域的研究趨勢(shì)。對(duì)相關(guān)問題提出了相關(guān)對(duì)策和建議。力圖在建設(shè)國(guó)家智慧城市和邁向世界橋梁強(qiáng)國(guó)的過程中，構(gòu)建一個(gè)更高效的城市運(yùn)營(yíng)管理環(huán)境，早日實(shí)現(xiàn)我國(guó)由橋梁建設(shè)大國(guó)成為橋梁強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)。

智慧城市；橋梁強(qiáng)國(guó)；研究趨勢(shì)；對(duì)策建議

1　智慧城市的內(nèi)涵詮釋

近期國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《關(guān)于開展國(guó)家智慧城市試點(diǎn)工作的通知》，并印發(fā)了《國(guó)家智慧城市試點(diǎn)暫行管理辦法》和《國(guó)家智慧城市（區(qū)、鎮(zhèn)）試點(diǎn)指標(biāo)體系（試行）》兩個(gè)文件。文件指出，建設(shè)智慧城市是貫徹黨中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、推動(dòng)新型城鎮(zhèn)化、全面建成小康社會(huì)的重要舉措，同時(shí)也是為規(guī)范和推動(dòng)智慧城市的健康發(fā)展，構(gòu)筑創(chuàng)新2.0時(shí)代的城市新形態(tài)，引領(lǐng)中國(guó)特色的新型城市化之路。

1.1智慧城市的內(nèi)涵

智慧城市的內(nèi)涵：是指在城市發(fā)展過程中，在城市基礎(chǔ)設(shè)施、資源環(huán)境、社會(huì)民生、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)、城市治理領(lǐng)域中，充分利用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、IT、智能分析等技術(shù)手段，對(duì)城市居民生活工作、企業(yè)經(jīng)營(yíng)發(fā)展和政府行政管理過程中的相關(guān)活動(dòng)，進(jìn)行智慧地感知、分析、集成和應(yīng)對(duì)，為市民提供一個(gè)更美好的生活和工作環(huán)境，為企業(yè)創(chuàng)造一個(gè)更有利的商業(yè)發(fā)展環(huán)境，為政府構(gòu)建一個(gè)更高效的城市運(yùn)營(yíng)管理環(huán)境。智慧城市的核心是構(gòu)建智慧型城市運(yùn)行生態(tài)系統(tǒng)和城市產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。

智慧城市是要面向未來，創(chuàng)建以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主要特征的智慧城市，它已被列為我國(guó)未來城市的重要發(fā)展目標(biāo)。因此，需要我們從智慧城市內(nèi)涵、規(guī)劃現(xiàn)狀、市場(chǎng)前景、解決方案、典型應(yīng)用等多個(gè)角度深層次探討我國(guó)智慧城市的發(fā)展方向。

1.2智慧城市的核心

智慧城市的核心是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的核心是公共信息建立，普及大數(shù)據(jù)交換產(chǎn)品，提供最完備的數(shù)據(jù)交換與信息發(fā)布體系架構(gòu)與平臺(tái)。它采用了微服務(wù)架構(gòu)，以元數(shù)據(jù)為核心，通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、信息發(fā)布與共享、數(shù)據(jù)治理、作業(yè)調(diào)度、運(yùn)維監(jiān)控等工具，建立了完善的信息資源運(yùn)營(yíng)體系。大數(shù)據(jù)平臺(tái)可以幫助客戶快速建立標(biāo)準(zhǔn)的公共信息管理體系，有效提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，保護(hù)數(shù)據(jù)的安全，從容應(yīng)對(duì)海量數(shù)據(jù)交換。

建設(shè)智慧城市應(yīng)從定位于新型城鎮(zhèn)化的落地、從解決城市實(shí)際問題入手，提出并推動(dòng)智慧城市試點(diǎn)創(chuàng)建工作，其重要內(nèi)容是從方法論高度重新認(rèn)識(shí)城鎮(zhèn)化發(fā)展和規(guī)劃，智慧地規(guī)劃和管理城鎮(zhèn)，智慧地配置城市資源，優(yōu)化城市宜居環(huán)境，提升城市文化的傳承和創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)市民幸福感和城市可持續(xù)發(fā)展。

住建部倡導(dǎo)智慧城市是智慧推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)，也就是說通過體制和機(jī)制的創(chuàng)新，與先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用相結(jié)合，解決城市發(fā)展中承載力不足和安全隱患等問題，優(yōu)化城市功能，提升城市管理能力和服務(wù)水平，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和轉(zhuǎn)型，保障和改善民生，使城市可持續(xù)發(fā)展。其中提到三個(gè)方面的問題：一是提高政府的管理能力和水平，二是產(chǎn)業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型，三是改善民生。

1.3智慧城市是綜合的系統(tǒng)工程

筆者深感，智慧城市是綜合性的系統(tǒng)工程，涉及到多個(gè)行業(yè)。城市橋梁作為智慧城市理念的重要物質(zhì)載體，在類型、空間、形態(tài)、技術(shù)系統(tǒng)方面有新的需求。對(duì)建設(shè)者來講需要深入了解智慧城市系統(tǒng)的內(nèi)涵，利用專業(yè)知識(shí)予以積極應(yīng)對(duì)。這既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇，而創(chuàng)新也孕育在其中。

目前我國(guó)尚未建立一個(gè)綜合、統(tǒng)一有效的機(jī)制去統(tǒng)籌智慧城市建設(shè)。國(guó)務(wù)院已部署國(guó)家發(fā)改委和工信部牽頭，聯(lián)合六部委參與編寫了《關(guān)于促進(jìn)智慧城市健康有序發(fā)展的指導(dǎo)意見》的文件，明確從國(guó)家層面來建立工作協(xié)調(diào)機(jī)制，建立國(guó)家智慧城市跨部委的聯(lián)席會(huì)議制度，并統(tǒng)一制定我國(guó)智慧城市發(fā)展的促進(jìn)政策以及開展國(guó)家層面上的大試點(diǎn)。我們應(yīng)透過智慧城市這個(gè)城市信息化的高級(jí)形態(tài)和先進(jìn)城鎮(zhèn)化發(fā)展模式，深入探討與智慧城市相關(guān)的前沿理論與方法，通過不同主題的互動(dòng)，研究和解決在智慧城市發(fā)展中的一系列關(guān)鍵問題，加速先鋒領(lǐng)域的資源整合，為城市的智慧發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

2　城市橋梁在智慧城市建設(shè)中的重要作用

所謂的城市橋梁，通常是指城區(qū)范圍內(nèi)建造的跨河、跨江、跨海橋梁、立交橋梁、人行天橋等，其經(jīng)濟(jì)紐帶、城市脊梁作用不言而喻。我國(guó)現(xiàn)行的城市橋梁設(shè)計(jì)載荷標(biāo)準(zhǔn)將城市橋梁稱作：“城市內(nèi)新建、改建的永久性橋梁和城市高架道路結(jié)構(gòu)以及承受機(jī)動(dòng)車輛荷載的其他結(jié)構(gòu)物。”雖然是學(xué)術(shù)和專業(yè)的指向，但一語道破其重要的功能和作用。

橋梁是城市建設(shè)中人們智慧和科技的結(jié)晶，隨著物質(zhì)和文化生活水平的提高，人們對(duì)橋梁的文化性、藝術(shù)性提出了更高的要求。從現(xiàn)代城市設(shè)計(jì)的視角看，城市橋梁造型對(duì)城市景觀是至關(guān)重要的，亦是城市區(qū)域環(huán)境的重要組成部分。同時(shí)，城市橋梁亦是城市生命線工程的重要組成部分。

按照智慧城市的理念和內(nèi)涵，特別是創(chuàng)建以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主要特征的智慧城市，應(yīng)積極探討城市橋梁在建設(shè)智慧城市的重要的作用，筆者認(rèn)為應(yīng)關(guān)注以下7點(diǎn)：

一是積極推進(jìn)城市橋梁管理信息系統(tǒng)建設(shè)，特別是體現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方面，各個(gè)城市應(yīng)遵循《城市橋梁安全檢測(cè)和管理信息系統(tǒng)建設(shè)導(dǎo)則》，督導(dǎo)各地特別是省級(jí)和地級(jí)城市橋梁管理信息的建設(shè)。

二是按照橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的定義、常用方法及基礎(chǔ)模型，根據(jù)城市橋梁運(yùn)營(yíng)期特點(diǎn)，做好城市橋梁安全檢測(cè)和加固改造的指導(dǎo)工作，執(zhí)行《加快城市道路橋梁建設(shè)改造的通知》，組織專家對(duì)各地進(jìn)行指導(dǎo)和監(jiān)督檢查。

三是認(rèn)真執(zhí)行城市復(fù)雜橋梁強(qiáng)制性評(píng)估工作，特別是相關(guān)的強(qiáng)制性指標(biāo)、冗余度系數(shù)、強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)和強(qiáng)度剩余系數(shù)等指標(biāo)，要開展對(duì)結(jié)構(gòu)退化和偶然荷載作用下的復(fù)雜橋梁的評(píng)估工作。

四是建立城市橋梁風(fēng)險(xiǎn)事故數(shù)據(jù)庫，對(duì)已往發(fā)生的城市橋梁運(yùn)營(yíng)期風(fēng)險(xiǎn)事故進(jìn)行調(diào)查和分析，并按照事故原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)策略提供依據(jù)；提出基于事故樹法和層次分析法的風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)方法和實(shí)施程序，并對(duì)主要風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行重要性排序。

五是提出基于時(shí)變可靠度理論的城市橋梁運(yùn)營(yíng)期風(fēng)險(xiǎn)概率估測(cè)模型，將風(fēng)險(xiǎn)損失分為結(jié)構(gòu)損傷、交通延誤、人員傷亡、環(huán)境及社會(huì)損失等類型，建立城市橋梁運(yùn)營(yíng)期風(fēng)險(xiǎn)損失估測(cè)模型。

六是建立橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)和風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則，并引入風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)量估計(jì)法對(duì)難以直接進(jìn)行量化估測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)損失項(xiàng)進(jìn)行估測(cè)，督導(dǎo)各地危橋改造工作。

七是應(yīng)面對(duì)日漸增多的城市橋梁事故和趨于增長(zhǎng)的風(fēng)險(xiǎn)損失，應(yīng)進(jìn)一步完善城市橋梁運(yùn)營(yíng)期風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制，制定有效的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)策。

3　我國(guó)城市橋梁的建設(shè)成就和問題

3.1建設(shè)成就

我國(guó)四大直轄市城市橋梁的發(fā)展歷史代表了中國(guó)橋梁的科技標(biāo)準(zhǔn)化程度和技術(shù)創(chuàng)新水平。

3.1.1北京之橋——大獎(jiǎng)“高產(chǎn)戶”

北京市由于其所處地理位置無寬、深大江大河，且大規(guī)模城市建設(shè)起步較早，因而其城市橋梁在我國(guó)橋梁建設(shè)上有獨(dú)特之處。近30年來，北京地區(qū)建設(shè)了一大批復(fù)雜立交橋梁、城市跨線橋梁、輕軌鐵路高架橋梁等各類大、中型橋梁，大多呈現(xiàn)彎、坡、斜受力特點(diǎn)。如1986年修建的永定河大寧水庫永定大橋，全長(zhǎng)1 120 m，是北京目前最長(zhǎng)的跨河橋梁，該工程獲國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程銀獎(jiǎng)；1987年建成的北京東便門立交是我國(guó)首次采用獨(dú)柱支承的預(yù)應(yīng)力彎箱梁結(jié)構(gòu)，該研究課題獲北京市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；1991年的北京廣安門立交橋采用了預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼筋混凝土等多種形式并用的點(diǎn)支承異型板橋結(jié)構(gòu)，橋梁面積達(dá)2.1萬m2，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)城市異型板橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的突破；1994年開始在八達(dá)嶺高速公路建設(shè)中設(shè)計(jì)了鋼管混凝土拱橋、大跨徑預(yù)應(yīng)力彎橋等，八達(dá)嶺高速公路工程獲得了魯班獎(jiǎng)和詹天佑大獎(jiǎng)；1992年設(shè)計(jì)的首都機(jī)場(chǎng)高速公路四元立交，達(dá)到了當(dāng)時(shí)立交設(shè)計(jì)的最高水平，獲得了首屆中國(guó)土木工程詹天佑大獎(jiǎng)；2001年竣工的北京市四環(huán)路，全線橋梁147座，橋梁面積達(dá)48.5萬m2，該工程對(duì)橋梁設(shè)計(jì)從結(jié)構(gòu)耐久性、結(jié)構(gòu)形式、新技術(shù)、新工藝等方向進(jìn)行了優(yōu)化和創(chuàng)新，達(dá)到了國(guó)內(nèi)同類項(xiàng)目的最高水平，獲得2003年度詹天佑大獎(jiǎng)；2003年10月，北京五環(huán)路共完成立交55座，其中大型互通式立交12座，特大橋11座，全線橋梁259座，橋梁面積69.4萬m2，獲得2005年度國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)和詹天佑大獎(jiǎng)；1993年修建的五環(huán)路石景山南站高架橋系轉(zhuǎn)體施工的斜張橋，創(chuàng)造了預(yù)應(yīng)力混凝土曲線斜拉橋單鉸轉(zhuǎn)體重量達(dá)1.4萬t的世界紀(jì)錄。

截至2014年底，北京地區(qū)已建成各式立交500多座，可稱中國(guó)之最。近年來北京地區(qū)又在城市橋梁新橋型的設(shè)計(jì)和建設(shè)上有了跨越式的發(fā)展：譬如北京京承高速路潮白河上成功修建了一座矮塔斜張橋；在地鐵5號(hào)線清河橋修建了國(guó)內(nèi)第一座曲線斜張橋；在昌平南環(huán)大橋修建了亞洲第一的自錨式懸索橋。這些橋梁在設(shè)計(jì)理念上亦有了新的提高，在城市橋梁建設(shè)新材料、新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用上邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

3.1.2上海之橋——科技造就大跨徑

在我國(guó)城市橋梁建設(shè)史上，特別是大跨徑城市橋梁建設(shè)上，上海占有舉足輕重的地位。20世紀(jì)70年代，上海在山東省設(shè)計(jì)了濟(jì)南東天橋立交橋，其結(jié)構(gòu)系當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)第一座斜腿剛構(gòu)的城市橋梁。1982年上海建設(shè)了我國(guó)第一座斜拉橋——卯港橋。之后又在上?；疖囌靖浇ㄔ炝藝?guó)內(nèi)第一座城市斜拉橋——上海恒豐路橋。爾后上海在重慶嘉陵江上設(shè)計(jì)了石門大橋，系我國(guó)第一座獨(dú)塔單索面斜拉橋。20世紀(jì)90年之后，上海黃浦江上建造了一批世界級(jí)的城市橋梁，如南浦大橋、楊浦大橋、徐浦大橋和盧浦大橋（主跨為550 m的鋼拱橋）等。近年來上海又設(shè)計(jì)了重慶鵝公巖長(zhǎng)江大橋（主跨為L(zhǎng)=600 m的懸索橋）和上海東海大橋（全長(zhǎng)31.6 km的跨海大橋）。

3.1.3天津之橋——斜拉橋“專業(yè)戶”

天津在我國(guó)城市橋梁建設(shè)上占有重要的地位。電影《平津戰(zhàn)役》里各支部隊(duì)會(huì)師的那座鐵橋，給觀眾留下了深刻印象。

天津市 自1987年建成260 m的永和斜拉橋以來至今已修建了9座斜拉橋，包括主鋼邊混凝土混合型獨(dú)塔斜拉橋——塘沽海河大橋（主跨為310 m），斜獨(dú)塔斜拉橋——海河保定橋（主橋跨徑為51 m+120 m），以及拱形斜獨(dú)塔斜拉橋——河北路立交子牙河橋（主跨為145 m）等；還建造了2座新穎的鋼管拱橋，其中海河大沽橋?yàn)椴粚?duì)稱拱橋（24 m+106 m+24 m，系由美籍華人鄧文中院士所構(gòu)思設(shè)計(jì)）。海河奉化大橋系三跨中承式鋼拱橋（56 m+138 m+56 m），其箱型鋼箱肋為三維曲線造型，箱頂板呈弧形，箱型鋼拱肋之間由幾個(gè)形狀各異的金屬葉片狀隔板相聯(lián)接，橋型新穎別致。同時(shí)，天津市又修建了自錨式懸索橋——子牙合咸陽路橋（主跨為115 m），以及集交通、觀光、游覽為一體的巨型摩天輪橋梁——慈海橋，上層供車輛行駛，下層供行人通行，并設(shè)有餐廳娛樂等設(shè)施，該橋采用日本川口衛(wèi)設(shè)計(jì)事務(wù)所的設(shè)計(jì)方案。

3.1.4重慶之橋——領(lǐng)先鋼桁結(jié)構(gòu)

重慶是我國(guó)第四個(gè)直轄市。20世紀(jì)80年代修建了重慶江長(zhǎng)江大橋，于1980年7月通車，1988年又建成了石門大橋。這些都是我國(guó)橋梁的經(jīng)典之作。

隨著直轄市的建立，重慶市城市橋梁建設(shè)蓬勃發(fā)展。重慶市確定1996年至2020年計(jì)劃修建16座大型跨江橋梁。最近十多年來相繼修建了朝天門長(zhǎng)江大橋（主橋?yàn)?90 m+552 m+190 m的中承式鋼桁連續(xù)系桿拱橋，2007年底建成）、菜園壩長(zhǎng)江大橋（主跨為420 m的目前國(guó)內(nèi)最大的公共交通和城市輕軌兩用大跨徑拱橋，且集剛構(gòu)、鋼桁梁和系桿拱為一體的組合結(jié)構(gòu)體系），石板坡長(zhǎng)江復(fù)線大橋于2006年8月竣工通車，形成石板坡姊妹橋，它將330 m梁橋的中部改用103 m的鋼梁，形成鋼混結(jié)構(gòu)，成為鋼桁結(jié)構(gòu)橋的世界第一跨。

3.1.5其他城市橋梁各領(lǐng)風(fēng)騷

當(dāng)然，其他城市如廣州、南京和武漢等城市近20年來在城市橋梁建設(shè)上亦有頗豐的建樹。如廣州先期建設(shè)的海印大橋和番禺大橋，近年來修建的南京長(zhǎng)江二橋、三橋以及武漢長(zhǎng)江二橋、武漢天興洲長(zhǎng)江大橋等典型工程，都為我國(guó)城市橋梁創(chuàng)新做出了突出貢獻(xiàn)。特別是南京長(zhǎng)江二橋在特大型深水基礎(chǔ)施工、索塔施工、鋼箱梁制造、吊裝等創(chuàng)下了多個(gè)中國(guó)架橋技術(shù)“之最”。

作為一位橋梁設(shè)計(jì)師和參與者，我認(rèn)為：一位老前輩說得特別好，一位橋梁工程師如果不試圖在每項(xiàng)設(shè)計(jì)中盡可能地進(jìn)行改進(jìn)，那么他就沒有盡到設(shè)計(jì)師、工程師的義務(wù)。應(yīng)樹立自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新的觀念，努力實(shí)現(xiàn)原創(chuàng)，不僅僅滿足規(guī)模大、跨徑大和建橋的高速度，更應(yīng)關(guān)注城市橋梁工程建設(shè)中的創(chuàng)新技術(shù)、工程質(zhì)量和橋梁美學(xué)上的突破，真正實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性設(shè)計(jì)，給人們留下傳世的城市橋梁精品。下面3個(gè)典型橋梁案例充分展示了我國(guó)橋梁建設(shè)的輝煌成就（見圖1～圖3）。

圖1　湖南矮寨懸索大橋（1 176 m跨越峽谷大橋）

圖2　港珠澳大橋（跨世紀(jì)橋隧工程）

圖3　四川臘八斤大橋（世界第一高橋墩182.5 m）

3.2存在問題

目前我國(guó)有各類橋梁80余萬座，時(shí)常出現(xiàn)橋梁倒塌事件。交通運(yùn)輸部提出，目前我國(guó)橋梁管理在資金保障、制度建立、超限運(yùn)輸治理、安全區(qū)域劃定、應(yīng)急處置、信息化系統(tǒng)建立、技術(shù)檔案管理、橋梁檢查與評(píng)定制度、橋梁養(yǎng)護(hù)工程師制度、責(zé)任劃分制度等十個(gè)方面存在著問題。按照建設(shè)國(guó)家智能城市的要求，筆者認(rèn)為，我們?cè)诔鞘袠蛄侯I(lǐng)域應(yīng)關(guān)注下列問題：

（1）隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，城市橋梁的結(jié)構(gòu)退化，養(yǎng)護(hù)管理越來越被人們所重視。我們?cè)谝猿鞘袠蛄汗芾硐到y(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)城市橋梁管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用中的關(guān)鍵問題，特別是在進(jìn)行全過程分析上還十分脆弱。

（2）尚需建立一個(gè)完備的城市橋梁管理系統(tǒng)的體系框架，認(rèn)真分析研究開發(fā)過程中的關(guān)鍵問題，建立和完善我國(guó)各地城市橋梁管理數(shù)據(jù)庫，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的管理。

（3）尚需建立一整套橋梁技術(shù)狀況檢測(cè)評(píng)估體系，包括橋梁檢測(cè)與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集、缺損狀態(tài)等級(jí)評(píng)估、承載能力評(píng)估、功能適應(yīng)性評(píng)價(jià)，提出基于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的橋梁承載能力評(píng)估方法的整體實(shí)施計(jì)劃。

（4）尚需建立橋梁結(jié)構(gòu)退化預(yù)測(cè)體系，其中包括回歸分析、灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)、馬爾可夫及半馬爾可夫概率模型等模型方法，實(shí)現(xiàn)回歸分析中按照正態(tài)分布篩選的預(yù)測(cè)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)概率模型在橋梁網(wǎng)絡(luò)級(jí)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用。

（5）尚需建立一套以橋梁檢側(cè)評(píng)估為基礎(chǔ)的多層次維修對(duì)策方法，其核心是建立橋梁評(píng)估-維修決策樹模型。對(duì)橋梁項(xiàng)目級(jí)養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用進(jìn)行效益分析，掌握橋梁網(wǎng)絡(luò)級(jí)優(yōu)選規(guī)劃的方法。按照GIS的概念、組成及軟硬件環(huán)境，將GIS軟件和實(shí)用的二次開發(fā)組件應(yīng)用于城市橋梁管理系統(tǒng)中，建立了一套橋梁地理。

（6）在智能城市建設(shè)中，找出與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在城市橋梁領(lǐng)域信息化管理方面的差距，不僅爭(zhēng)當(dāng)橋梁建設(shè)大國(guó)，還要爭(zhēng)當(dāng)橋梁建設(shè)強(qiáng)國(guó)，適應(yīng)世界科技發(fā)展的最新趨勢(shì)。

4　在智慧城市建設(shè)中國(guó)內(nèi)外城市橋梁領(lǐng)域的研究趨勢(shì)

4.1國(guó)外的研究趨勢(shì)

十年前，杭州畫院的老藝術(shù)家相繼退休，隊(duì)伍青黃不接，最少的時(shí)候只剩下三個(gè)畫師，畫院建設(shè)處于停滯狀態(tài)。否極泰來，在杭州市領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心支持下，畫院進(jìn)行了大膽的改革，班子配備引進(jìn)了關(guān)心畫院建設(shè)的美術(shù)界知名人士；多次婉拒了來自各個(gè)方面的行政命令式塞人，制定了完整的畫師引進(jìn)辦法，分期分批在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)行公開招聘，逐步配齊了專業(yè)畫師隊(duì)伍，引進(jìn)的畫師實(shí)行全員聘用合同，每個(gè)畫師都實(shí)行“一崗雙責(zé)”，專業(yè)創(chuàng)作和行政事務(wù)一肩挑，避免了業(yè)務(wù)和行政兩張皮，形成了一支心齊風(fēng)正干勁足的優(yōu)秀隊(duì)伍。畫師們安下心來，一心一意地搞創(chuàng)作，認(rèn)認(rèn)真真做工作，畫院逐步走上了健康發(fā)展的軌道。

隨著我國(guó)城市建設(shè)步伐的加快，智慧城市建設(shè)也成為目前研究的熱點(diǎn)，而大數(shù)據(jù)是支撐智慧城市建設(shè)的基石，也是影響城市建設(shè)、管理決策的關(guān)鍵。

歐盟國(guó)家基于以下6個(gè)指標(biāo)體系來規(guī)定智慧城市的內(nèi)涵：一是智慧經(jīng)濟(jì)；二是智慧運(yùn)輸業(yè)；三是智慧環(huán)境；四是智慧居民；五是智慧生活；六是智慧管理。

4.2國(guó)內(nèi)的研究趨勢(shì)

4.2.1廣東地區(qū)關(guān)于大跨度橋梁抗臺(tái)風(fēng)的研究

城市大跨度橋梁受臺(tái)風(fēng)、溫度以及載荷等外界因素的影響，產(chǎn)生大幅振動(dòng)和變形，可能造成橋梁坍塌事故的發(fā)生。近年來，我國(guó)廣東地區(qū)對(duì)橋梁進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的變形監(jiān)測(cè)和研究，獲取橋梁在各種荷載作用下的變形數(shù)據(jù)，并對(duì)橋梁的實(shí)時(shí)位移情況做出評(píng)價(jià)，為驗(yàn)證橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和橋梁日常安全維護(hù)提供可靠依據(jù)。智慧城市建設(shè)的應(yīng)用需求以及物聯(lián)網(wǎng)和空間信息技術(shù)的快速發(fā)展使得橋梁實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究成為當(dāng)前橋梁監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。針對(duì)橋梁實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，開發(fā)基于GIS的橋梁實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)。

譬如，廣東地區(qū)建立了橋梁管理系統(tǒng)的功能模塊：該管理系統(tǒng)是一個(gè)自成體系的計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)，其計(jì)算機(jī)硬件是計(jì)算機(jī)軟件的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，計(jì)算機(jī)軟件則是計(jì)算機(jī)硬件的價(jià)值體現(xiàn)，由于兩者是緊密結(jié)合在一起的，在討論橋梁管理系統(tǒng)功能模塊的劃分時(shí)就不必將它們分開，下面的功能模塊劃分都是在系統(tǒng)整體意義上劃分的。應(yīng)當(dāng)說明的是進(jìn)行橋梁管理必須制定相關(guān)的橋梁管理?xiàng)l例和橋梁的使用、監(jiān)測(cè)規(guī)范，否則，所有的橋梁管理活動(dòng)都無從做起。但是這些內(nèi)容不在下面討論的功能模塊之內(nèi)，因?yàn)橐?guī)范和條例應(yīng)是管理遵循的規(guī)則，它將反映于系統(tǒng)的每一個(gè)部分，而不是反映在系統(tǒng)的某一個(gè)部分。就一般意義上的功能而言，一個(gè)完整的橋梁管理系統(tǒng)至少應(yīng)具備三個(gè)功能模塊：數(shù)據(jù)庫模塊、仿真分析模塊和決策支持模塊。其三個(gè)模塊的技術(shù)特征是：

（1）數(shù)據(jù)庫模塊：這一部分是整個(gè)橋梁管理系統(tǒng)的核心所在。它的主要任務(wù)是橋梁信息的存儲(chǔ)和管理。數(shù)據(jù)庫模塊直接接收橋梁狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息，為仿真分析模塊提供初始數(shù)據(jù)，并直接或間接服務(wù)于決策支持模塊。

（3）決策支持模塊：決策支持模塊將直接面對(duì)一般用戶，為橋梁管理資金的分配和橋梁管理活動(dòng)的計(jì)劃決策提供支持。它將在主管部門的整個(gè)轄區(qū)范圍內(nèi)根據(jù)橋梁或橋梁部分構(gòu)件的危險(xiǎn)程度以及仿真分析得到的維護(hù)需求分析結(jié)果進(jìn)行決策分析，統(tǒng)籌分配有限的資源。

4.2.2廣州市建立城市橋梁管理系統(tǒng)

根據(jù)管理級(jí)別的不同，可分為兩個(gè)類別：網(wǎng)絡(luò)級(jí)橋梁管理系統(tǒng)和項(xiàng)目級(jí)橋梁管理系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)級(jí)橋梁管理系統(tǒng)是關(guān)心橋梁作為整體在公路網(wǎng)絡(luò)里的營(yíng)運(yùn)狀況，從整個(gè)地區(qū)的公路網(wǎng)絡(luò)考慮分配資金，適合高層次的橋梁管理機(jī)構(gòu)。

其主要針對(duì)的是一個(gè)省市的橋梁網(wǎng)或一大批工程項(xiàng)目，其著重對(duì)整個(gè)橋梁網(wǎng)絡(luò)中一系列項(xiàng)目的決策，包括網(wǎng)絡(luò)內(nèi)項(xiàng)目的優(yōu)先排序和最優(yōu)化組合。項(xiàng)目級(jí)橋梁管理系統(tǒng)以橋梁構(gòu)件為基礎(chǔ)對(duì)整個(gè)橋梁評(píng)估，提供橋梁維修加固建議，優(yōu)化維護(hù)資金，適合低層級(jí)的橋梁養(yǎng)護(hù)單位。其主要針對(duì)的則是單獨(dú)的一個(gè)工程，可以是一座特大橋或一段公路橋，其側(cè)重于對(duì)單獨(dú)項(xiàng)目的成本-效用作出決策，包括采取措施的時(shí)間與措施的類型。

廣州市2005年以來積極研究和開發(fā)，在探索和使用中不斷完善信息化系統(tǒng)功能。廣州市北環(huán)高速公路橋梁管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過系統(tǒng)的需求分析和功能分析，可以得到系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)（或稱為功能結(jié)構(gòu)），系統(tǒng)針對(duì)不同用戶群提供了各自需要的功能。在NBM S項(xiàng)目中，用戶群被分為：檢查人員、北環(huán)高速公路公司養(yǎng)護(hù)維修管理者、廣州市高速公路總公司大修加固決策者、維修加固設(shè)計(jì)人員、數(shù)據(jù)管理人員等。該系統(tǒng)的功能特點(diǎn)概括如下。

第一，系統(tǒng)建立了完整的數(shù)據(jù)庫，內(nèi)容包括：

（1）橋梁的竣工資料庫。該資料庫是對(duì)北環(huán)橋梁的竣工圖紙進(jìn)行拍攝得到3 000多張照片并經(jīng)過全線實(shí)地核查校對(duì)的完整資料。

（2）橋梁及構(gòu)件隨時(shí)間的推移而不斷發(fā)生的狀態(tài)變化信息，包括全程20余座橋梁4萬根構(gòu)件的信息。

（3）管理單位所進(jìn)行的檢查維修等管理行為的全部數(shù)據(jù)，這一數(shù)據(jù)庫集成了北環(huán)橋梁管理決策所必須的全部信息。

（4）對(duì)于檢查人員，系統(tǒng)提供了掌上電腦PDA野外數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，可進(jìn)行橋梁病害記錄工作，系統(tǒng)設(shè)置了103種病害類型、372條評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了210條病害詳情，可記錄病害的程度、范圍、定位等。檢查人員在野外采集數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)提供橋梁檢查模塊，來完成適合在辦公室完成而非現(xiàn)場(chǎng)的后續(xù)工作，比如病害說明、橋梁綜合評(píng)價(jià)等，最后進(jìn)行橋梁狀態(tài)計(jì)算，并生成多種檢查報(bào)告上交。

（5）對(duì)于北環(huán)的日常養(yǎng)護(hù)管理者，系統(tǒng)提供了使用功能模塊，展示結(jié)構(gòu)目前的使用功能評(píng)分，并可以運(yùn)用簡(jiǎn)單的退化模型預(yù)測(cè)未來的評(píng)分，作為制定養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃以及定期檢查計(jì)劃的依據(jù)。

（6）對(duì)于總公司的決策層管理者，系統(tǒng)提供了結(jié)構(gòu)安全模塊，展示目前的結(jié)構(gòu)安全評(píng)分并可以運(yùn)用簡(jiǎn)單的退化模型預(yù)測(cè)未來的評(píng)分，作為制定大中修和加固計(jì)劃以及特殊檢查計(jì)劃的依據(jù)。另外，在決策分析模塊，系統(tǒng)也提供了對(duì)于維修方法的初步支持。

（7）對(duì)于維修加固設(shè)計(jì)人員，可以通過竣工資料管理子系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)庫中的北環(huán)橋梁的竣工圖紙等資料，作為加固設(shè)計(jì)的依據(jù)。

（8）對(duì)于數(shù)據(jù)庫管理人員，數(shù)據(jù)管理模塊提供了其進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)的工具，另外，“用戶帳號(hào)權(quán)限管理”功能也保護(hù)了數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的安全和機(jī)密。系統(tǒng)中提供的信息查詢和統(tǒng)計(jì)報(bào)表中包含有大量的橋梁及構(gòu)件狀況，維修、費(fèi)用信息，可供北環(huán)和總公司的相關(guān)管理人員查閱。

第二，系統(tǒng)利用報(bào)表和數(shù)學(xué)模型提供了大量的決策支持信息。

雖然這只是初步的維修決策信息，還不能說很完善，隨著北環(huán)橋梁的信息積累，將為未來研發(fā)出更完善的決策支持系統(tǒng)打下重要的基礎(chǔ)。將會(huì)為研發(fā)更加符合北環(huán)橋梁實(shí)際情況的退化模型和決策支持模型創(chuàng)造必要的條件。

4.2.3無錫市建立城市橋梁管理信息平臺(tái)

（1）基本情況

城市橋梁作為城市生命線工程的重要組成部分，直接維系城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)和在災(zāi)害情況下減少損失。該課題通過對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的檢測(cè)與評(píng)估，可為城市橋梁在交通條件下和橋梁運(yùn)營(yíng)狀況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào)，為橋梁維護(hù)、維修與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)，因此建立無錫城市橋梁信息管理平臺(tái)，具有十分重大的戰(zhàn)略意義。特別是在建設(shè)智慧城市中，城市橋梁作為城市運(yùn)行的主要載體，維系著城市的生存和發(fā)展，通過網(wǎng)絡(luò)和信息為城市發(fā)展提供活力。

（2）項(xiàng)目功能、技術(shù)路線評(píng)價(jià)

該平臺(tái)的開發(fā)以國(guó)家相關(guān)文件、規(guī)范為主要依據(jù)，以服務(wù)無錫市政設(shè)施管理的直接業(yè)務(wù)為出發(fā)點(diǎn)。該平臺(tái)是一套基于云計(jì)算、專用于無錫市城市橋梁信息管理的工具式軟件系統(tǒng)，它能夠幫助管養(yǎng)單位對(duì)橋梁檔案、橋梁管養(yǎng)責(zé)任、橋梁日常巡檢和定期檢查等方面工作進(jìn)行快速、方便的記錄、管理和分析，可極大提升城市橋梁管養(yǎng)工作的信息化水平，提高工作效率，具有十分重要的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

該課題通過采用先進(jìn)的技術(shù)手段、詳細(xì)的計(jì)劃和步驟及解決關(guān)鍵性問題的方法，取得多方面的研究成果，為無錫市建立先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化的信息平臺(tái)奠定了良好的基礎(chǔ)。因而，本課題的技術(shù)路線是先進(jìn)的、科學(xué)的和合理的。

（3）社會(huì)評(píng)價(jià)

該課題展現(xiàn)了當(dāng)今我國(guó)城市橋梁信息管理上高度的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的特點(diǎn)和趨勢(shì)，其技術(shù)成果體現(xiàn)了科技性、先進(jìn)性、創(chuàng)新性，并具備了可實(shí)現(xiàn)一個(gè)專用的云服務(wù)系統(tǒng)。通過查新和系統(tǒng)的性能測(cè)試，該課題具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，同時(shí)完成了與住房建設(shè)部合同書的工作內(nèi)容。建議在下一步該城市橋梁信息管理平臺(tái)的實(shí)施中，不斷積累相關(guān)數(shù)據(jù)，按照持續(xù)改進(jìn)的理念，不斷完善和提升管理平臺(tái)的功能和水平，并在數(shù)據(jù)庫模塊、仿真分析模塊和決策支持模塊上取得新的突破，使該平臺(tái)在無錫市創(chuàng)建智慧城市中發(fā)揮重大的作用。

5　相關(guān)對(duì)策和建議

5.1相關(guān)對(duì)策

一是抓責(zé)任落實(shí)，努力為市民提供一個(gè)更美好的生活和工作環(huán)境，為企業(yè)創(chuàng)造一個(gè)更有利的商業(yè)發(fā)展環(huán)境，為政府構(gòu)建一個(gè)更高效的城市運(yùn)營(yíng)管理環(huán)境。智慧城市的核心是構(gòu)建智慧型城市運(yùn)行生態(tài)系統(tǒng)和城市產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。

二是抓基層基礎(chǔ)，由于城市基礎(chǔ)設(shè)施（包括城市橋梁）多數(shù)處于超負(fù)狀態(tài)，而材料和結(jié)構(gòu)的性能又處于老化、腐蝕和反復(fù)荷載作用下，因此，對(duì)已建城市橋梁應(yīng)開展詳細(xì)的調(diào)查和檢測(cè)，針對(duì)城市橋梁超負(fù)荷承擔(dān)車輛荷載，造成橋梁結(jié)構(gòu)嚴(yán)重受損等情況，及早發(fā)現(xiàn)重大隱患。應(yīng)健全各地的災(zāi)害管理工作機(jī)構(gòu)和工作程序、制度，配備必要的人員、經(jīng)費(fèi)等工作條件，特別是加強(qiáng)災(zāi)害發(fā)生時(shí)部門之間的聯(lián)動(dòng)機(jī)制。

三是應(yīng)對(duì)已建成的城市基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行防災(zāi)管理和維護(hù)改造，建立科學(xué)的評(píng)價(jià)制度，加強(qiáng)災(zāi)害條件下易損性的研究，對(duì)其耐久性和使用壽命建立科學(xué)和定量的數(shù)據(jù)庫，不斷提高災(zāi)害的預(yù)警能力和防御能力。積極開展城市橋梁延性設(shè)計(jì)，增強(qiáng)橋梁安全儲(chǔ)備的研究工作。

四是加強(qiáng)城市橋梁在施工、管理、技術(shù)等方面新問題的研究工作，加強(qiáng)對(duì)城市橋梁災(zāi)害科學(xué)的研究，加強(qiáng)對(duì)水災(zāi)、地震及不可預(yù)見的其他災(zāi)害生成肌理、外在表現(xiàn)、損失大小以及造成的社會(huì)后果等方面系統(tǒng)研究。

五是抓制度落實(shí)，抓人員培訓(xùn)。國(guó)家要出臺(tái)相關(guān)的政策，明確信息化方面的培訓(xùn)計(jì)劃。

六是抓實(shí)用橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)推廣應(yīng)用，積極推廣景攝影技術(shù)對(duì)索塔表面進(jìn)行觀測(cè)，橋梁養(yǎng)護(hù)檢測(cè)通道的設(shè)計(jì)要可達(dá)、可檢、可修，建立多層次專家團(tuán)隊(duì)。

5.2相關(guān)建議

（1）應(yīng)充分認(rèn)識(shí)城市橋梁在確保城市運(yùn)營(yíng)和安全的重要意義。 應(yīng)從城市橋梁防災(zāi)減災(zāi)對(duì)于保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度去認(rèn)識(shí)。針對(duì)近年來我國(guó)極端性天氣事件增多，地震災(zāi)害經(jīng)常出現(xiàn)，人為災(zāi)害時(shí)有發(fā)生的問題，必須將此項(xiàng)工作列為一項(xiàng)長(zhǎng)期、艱巨的任務(wù)來抓。

（2）近些年來，我國(guó)城市橋梁建設(shè)發(fā)展迅猛，但由于建設(shè)周期短，既缺乏深入的研究，又沒有成熟的防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計(jì)規(guī)范，當(dāng)遭到嚴(yán)重災(zāi)害襲擊時(shí)很難保證能從容應(yīng)對(duì)。

（3）國(guó)內(nèi)相關(guān)的高等院校、科研機(jī)構(gòu)應(yīng)和從事城市橋梁建設(shè)的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和建設(shè)方密切結(jié)合，共同推進(jìn)我國(guó)城市橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域的發(fā)展。科學(xué)地分析研究，堅(jiān)決制止不少城市橋梁隨意遭受船舶撞擊的現(xiàn)象。

（4）對(duì)已出現(xiàn)的城市橋梁倒塌事故和案例，應(yīng)本著科學(xué)、客觀、公正的態(tài)度，將最終的結(jié)論公之于眾，并組織召開專題研討會(huì)，使更多的人從國(guó)內(nèi)外發(fā)生的橋梁倒塌事故案例中汲取有益的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

（5）國(guó)家和各省市應(yīng)在建設(shè)智慧城市中在人力和資金上給予城市橋梁專題研究充分的投入。

（6）要加強(qiáng)與國(guó)際同行的交流，積極關(guān)注國(guó)際上該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，開展國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，及時(shí)了解和搜集相關(guān)領(lǐng)域的最新科研成果。

總之，在建設(shè)國(guó)家智慧城市的過程中，應(yīng)從城市橋梁作為城市生命線工程最重要組成部分的角度，充分認(rèn)識(shí)城市橋梁安全的極端重要性，大力促進(jìn)我國(guó)城市橋梁防災(zāi)減災(zāi)方面的技術(shù)進(jìn)步，推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代城市橋梁建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

U44

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1009-7716（2016）09-0037-06

2016-03-16

穆祥純（1955-），男，北京市人，教授級(jí)高級(jí)工程師，原副總經(jīng)理，享受國(guó)務(wù)院特殊津貼專家，長(zhǎng)期從事橋梁設(shè)計(jì)、城市交通研究及技術(shù)管理工作。