“新基建”下桥梁嬗变之思

文/本刊记者 汪玚

有专家指出，中国加快推进新型基础设施建设，是一项“既应需求而建，也谋未来而建”的战略布局。

疫情给世界经济带来的创伤，让更多人看到，未来产业发展将更依赖物联网、人工智能、大数据、云计算等数字“新基建”。

有专家指出，中国加快推进新型基础设施建设，并非仅仅是为对冲全球性经济下滑而出台的救市之策，而是推动经济转型升级的主动谋划，是一项“既应需求而建，也谋未来而建”的战略布局。

疫情冲击下的世界正在发生深刻变化，面临更多不稳定不确定因素。且看桥梁工程领域如何在“新基建”政策背景下，完成传统行业被赋能的华丽转身，在危机中育新机，于变局中开新局。

BIM技术：开创桥梁全生命周期的“云梯”

有观点认为，“新基建”是未来交通运输等多个行业发展的新方向，BIM技术则是“新基建”的模型和数据基础，只有把握BIM正向设计技术才能把握“新基建”的脉搏。

事实上，交通人早已开始探索基于全生命周期的BIM技术在桥梁设计、施工及运营管理中的应用研究。

我国高铁首批BIM设计施工试点项目之一——白沙沱长江特大桥的钢梁架设，我国乃至亚洲唯一一座仅存的鱼腹式钢桁架桥梁—浙江路桥移桥工程，中国自主设计建造、世界上首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥，设计建造技术实现了五个“世界首创”的—沪通长江大桥的全生命周期各阶段BIM应用……

融合先进信息技术，建立包括结构设计、施工、运营、养护维修等内容的全生命周期BIM管养系统，将动态轨检车、静态轨道监测系统、桥梁结构监测系统、工务监(检)测等信息纳入多维度的监测内容。采取多源数据分析手段，借助大数据分析技术，构建结构性能评判、预测和健康管理的综合技术体系，实现大桥维护管理的信息化、自动化和智能化，最终实现基于“状态修”的桥梁智慧管养模式升级。

温州瓯江北口大桥：BIM+互联网=全寿命周期信息化协同管理

说起基于桥梁全生命周期的BIM技术，就不得不提起一座桥——瓯江北口大桥，这是国内首个采用“BIM+互联网”技术进行全寿命周期信息化协同管理的桥梁工程。

这项技术可以将现场沉井施工、索塔施工、主缆架设、锚碇施工、钢桁梁安装等分部分项工程现场的实施进度实时上传至平台，实现可视化、系统化、科学化管理，以达成桥梁建管养信息无缝衔接。

3月27日上午，瓯江大桥主桥钢混结合段顺利起吊，标志着瓯江特大桥施工进入攻坚决战阶段

温州瓯江北口大桥作为世界级的桥梁工程，同时作为交通运输部BIM技术研发中心，构建了基于“BIM+GIS”“钉钉+简道云”的全新移动信息化协同管理平台，创新“一次也不跑”24小时掌上办公模式，打通工地试验室、砼拌合站、预应力张拉、大体积砼温控、沉井监控等设备接口，打造“智慧物联网工地”，在2019年世界交通大会上获得两项“交通BIM工程创新奖”。

设计阶段用3D模型能更直观的表述工程结构、实现工程自动算量，协助吊装程序由36次优化到18次，首节钢沉井制作仅用3个月就顺利完成了。而在沉井注水着床过程中，BIM手机端载入沉井姿态监控系统，协助各参建方实时查看沉井厘米级偏差，及时纠偏，确保精准定位。据监控显示，超大钢沉井最终的中心偏差为11厘米，小于44厘米的控制值，水平角度偏差为0.21°，小于1°的控制值，达到了国内水中超大沉井定位着床精度控制的新高度。

南京长江五桥装配式施工

南京长江五桥：“新基建”助力跨越天堑

距南京长江大桥上游约13公里处，由南京市公共工程建设中心建设、中交二航局施工的世界首座钢混组合索塔斜拉桥——南京长江五桥（以下简称“南京五桥”）是205国道和312国道的过江通道，同时也是南京“高快速路系统”中绕城公路的重要组成部分。

从半个世纪前举国之力建大桥，到如今的五桥即将贯通，新工艺、新技术、新设备、新材料以及装配化、智能化等“新基建”的运用，让桥梁建设发生了颠覆式改变。

南京五桥为中央双索面三塔组合梁斜拉桥，最高主塔高达175.4米，相当于50层楼的高度。如果采用传统施工工艺，则需要模板工、钢筋工、混凝土工等多工种作业人员约100人高强度作业10个月左右才能完成。

而索塔采用装配化施工工艺，钢壳可兼作混凝土模板，省去了大型爬模设备。如今，30多个不同工种的作业工人在同样的时间内，就完成了北塔和中塔两座索塔的施工任务。

不仅是索塔，主桥和引桥也均采用了预制拼装结构，装配化施工比例接近80%。不仅组合梁和节段梁是在工厂内预制生产，包括索塔的钢壳也是由工厂生产，施工现场只需进行模块化安装。这样不仅能提高施工效率、节省了劳动力，还能有效减少现场作业时间和航道的占用时间，保障了航运能力，减小了安全风险。

新工艺、新技术的研发，永远都不是一蹴而就的。南京五桥的装配化施工也一样，需要克服种种难题。

索塔钢壳内这么多钢筋，平面图纸上难以直观地反映钢筋的空间关系，怎样才能实现与预埋钢筋的精准定位？

中交二航局南京五桥项目总工程师康学云与团队决定利用BIM技术对钢壳进行“庖丁解牛”。为了精准定位，他们将现有高精度的索塔首节钢壳BIM模型从不同标高处刨开，得到不同标高处的钢筋空间位置，再与承台预埋钢筋进行比对，制作定位框，由定位框的高精度来保证承台内预埋的首节钢壳钢筋的安装精度。

与此同时，项目部还利用BIM对索塔起始节段定位预埋件与承台、塔座及塔柱预埋钢筋进行碰撞分析，最终实现首节钢壳的顺利安装。

经检测，中交二航局南京五桥项目已完工程质量全部合格，索塔成塔垂直度达1/12000，远高于设计图纸和规范规定的1/3000的要求。

5 G+云+AI：为桥梁装载“最强大脑”

成都二环高架上，一辆道桥巡检车正向前行驶，车上的摄像头实时监测路面情况，5G技术及AI分析智能判别道路主要病害，4K超高清视频迅速回传，中心立即派遣维修—这不是未来，而是已来的现在。

2019年7月17日，成都市城管委道路桥梁监管服务中心、中国电信成都分公司与华为技术有限公司在中国西部信息中心签署信息化合作协议，发布全国首个5G+云+AI智慧监控商用项目，标志着成都迈入5G行业商用新时代。

成都市城管委道路桥梁监管服务中心、中国电信成都分公司与华为技术有限公司在中国西部信息中心签署信息化合作协议

据相关数据显示，目前我国公路桥梁数量已超过80万座，铁路桥梁超过20万座。

然而，这么庞大体量的病害识别，大多数仍仅依靠人工日常巡查来完成，这样的工作不仅时刻充满危险，人眼识别病害能力弱，通过经验判断病害往往不够及时，病害很可能从小问题发展成严重问题。同时，人工下单维修周期长，再加上许多道路只能夜间施工，最快也要三天完成，导致安全隐患周期过长。

而若借助“5G+云+AI”，这项工作将变得简单、快捷而精准。

“我们给成都道桥提供的服务，目前实现了桥梁表观病害的识别维护和对桥梁整体架构监测两个方面的智能。”中国电信成都分公司智慧城市行业总监冯涛介绍说。

“5G+云+AI”工程主要是通过5G网络高带宽将4K视频传输到后台的GPU服务器，再通过AI进行分析，让已经建立的病害识别模型进行快速识别。例如桥梁健康检测系统，如果一旦发生桥梁超限的情况，系统会自动进行风险提示和预警，同时对系统数据进行分析，生成相应的分析报告。最后，通过信息发送系统回传数据，进行实时派单，通过自动派单系统直接推送给维修人员，整个业务从传出视频、发现病害、自动派单、维护、回单形成闭环。

类似这样通过“物联网+移动通信+互联网+云计算+BIM技术+桥梁结构分析”理念和技术的综合运用，对桥梁结构安全实施全过程、全天候、全覆盖在线监测，从而建立起桥梁健康监控和评价体系的探索，如今正成为桥梁工程领域的管理新趋势。

通过对桥梁的综合状态实施系统检查、科学分析、客观评估，使管理者能够准确掌握桥梁结构的安全性能、使用性能和耐久性能，进而采取更加具有针对性和预防性的管养措施，确保桥梁运营安全。与此同时，借助现代信息手段和专家诊断分析系统，更加科学地分析、判断和预测桥梁使用性能的变化，为桥梁科学管养和桥梁设计、施工的优化提供科学、客观的依据，从而提高桥梁本质安全度，降低桥梁建设和运行的综合成本。

据悉，我国目前已有400余座大型桥梁安装了结构健康监测系统，随着系统的运行、维护和升级，结构健康监测在推动桥梁结构，乃至土木工程结构由现阶段的“安全”设计为主，逐步迈向“安全和寿命”设计、评定、预测与维护的新台阶。