公路桥梁检测管理系统的开发与设计

杨泰维，晋民杰，韩智强

(太原科技大学交通与物流学院，太原 030024)

公路桥梁的技术状况是否满足行车要求对道路的畅通和车辆行驶的安全有着直接的影响,同时也影响着公路桥梁的经济效益和社会效益。我国现有桥梁八十多万座,建设运行于不同的时间点，在桥梁运行使用的过程中,随着环境因素与行车荷载的不断影响,桥梁技术状况呈现不断下滑的趋势。随着我国经济和公路建设的快速发展,车辆保有量和公路运输量也都有了大幅度的增加,车辆大型化趋势不断加大,车辆数量不断增加，与此同时，超限、超载车辆也不断增多[1]。特别是近三十年来,交通运输流量的不断增加,导致了公路桥梁的负荷日趋加重,使很多桥梁结构产生病害,并不断加剧,严重影响到了现有桥梁结构的使用寿命周期和结构安全。

近年来，桥梁管理系统的研究得到了工程师的普遍重视，得以快速发展，同时对桥梁的评估也提出来很多建议和改进方案。文献[2-6]对国内外的桥梁管理系统进行了研究，采用了多种方式进行了桥梁管理系统的设计和开发，为桥梁管理系统的构建提供了有益的借鉴，提供了设计建设桥梁管理系统的新的思维方式。为了适应经济飞速发展的要求，及时了解运营桥梁的技术状况，本文对国内已有的评估系统进行了进一步的优化设计，基于Javaweb的网络构架和Mysql数据库进行桥梁评估系统的二次开发，其开发系统可以较好的满足桥梁的检测与评估。

1 系统目标

开发公路桥梁检测系统，其目的是为了适应桥梁检测当中越来越繁琐的工作量，提高桥梁检测的效率和准确性，为桥梁养护和维修工作提供准确的参考依据，缩短桥梁检测周期[7-9]。根据对目前的桥梁检测机构和目前桥梁检测工作的现状的调查和分析，总结了目前桥梁检测过程中遇到的瓶颈和困难，提出了本系统要完成的目标如下：

(1)系统记录桥梁的各方面信息，桥梁的信息较为庞杂，通过详细的记录桥梁各方面的信息来对桥梁进行归纳。方便对桥梁信息进行统计、查询和修改。

(2)系统可以输入桥梁的各种病害，对不同病害进行分类存储，实现操作从繁化简、快捷查询和修改的目的。

(3)系统对桥梁和用户的信息安全进行加密保护，采用严格的加密技术保证系统在使用当中安全可靠[10]。

(4)系统采用人工智能对桥梁输入的信息进行分析计算，得出桥梁评定的相关数据，帮助检测人员评定桥梁的等级和提出保养、维修的建议。

2 系统功能设计

公路桥梁检测系统是针对已经投入使用并且经过了一定时间的运行，到了规范规定的桥梁检测周期的桥梁。需要对桥梁的基本信息、病害信息、技术状况评定等级等一些信息进行录入、存储、整理、分析计算等操作。因此，在以完成目标功能为目的的前提下，对整个系统的功能模块进行了如下设计：

(1)登录功能：包含用户的登录和注册，该功能加入了验证码和安全秘钥功能，保障了用户在使用系统时的数据安全。

(2)基本操作模块：包含了管理员信息管理功能和管理员信息添加功能，管理员信息管理即用户信息管理[11-12]。

(3)桥梁基本信息管理模块：包含桥梁基本信息管理、桥梁结构技术数据管理、桥梁上下部结构数据管理、桥梁档案资料信息管理、桥梁最近技术状况评定管理、桥梁修建工程记录管理和桥梁照信息管理等功能。通过这些功能对桥梁的基本信息进行统计、存储、修改和查询。

(4)桥梁检测结果功能模块：该功能将桥梁各个结构分为17个部分，这也是在进行桥梁检测时规范规定的检测分类方式。该功能通过对这17个部分分别录入病害的方式，实现了对桥梁病害的有效管理和分析。

(5)桥梁无损检测结果功能模块：该模块包含混凝土强度检测结果、混凝土碳化状况检测结果、混凝土保护层厚度检测结果等功能[13-14]。该模块对桥梁混凝土的各项指标进行了统计和分析计算。

(6)桥梁线形检测模块：该模块分别对桥面左右两侧的线形实测数据进行了统计和分析。

(7)桥梁技术状况评定模块：该模块包含部件权重重分配、桥梁上部技术状况评分、桥梁下部技术状况评分、桥面系技术状况评分、全桥技术状况评分及等级分析等功能。该模块对桥梁的各部分技术状况进行了分析计算，并且对整个桥梁的技术状况也进行了规范的评定。

为了实现系统的功能，本系统应用了J2EE、MySql数据库、JavaWeb等相关软件和技术，其功能结构图如图1所示。

图1 公路桥梁检测系统功能结构图Fig.1 Functional structural diagram of highway bridge detection system

3 系统数据库设计

本系统开发选用了MySql数据库来完成数据库的建立和应用，MySql是一个开放的、快速的、多线程的、多用户的SQL数据库服务器。工作模式是基于客户机/服务器结构。本系统针对桥梁检测的功能要求，设计了一系列数据库表，通过这些数据库表来实现数据的存储，同时，也为系统中的计算和分析提供数据支持。各数据库表的设计如下：

表1到表5为桥梁基本信息管理模块数据库表，该模块涉及到的数据类型、字段、信息存储数据如下表所示。

表1 桥梁基本信息数据库表

续表1

序号字段名类型描述7functiontychar功能类型8passagenamechar下穿通道名9pilenumberchar下穿通道桩号10designloadchar设计荷载11trafficloadchar通行载重12bendslopechar弯斜坡度13bridgedeckpavchar桥面铺装14manageunitchar管养单位15completiontimechar建成年限

表2 桥梁结构技术数据库表

表3 桥梁档案资料数据库表

表4 桥梁最近技术状况评定数据库表

表5 桥梁修建工程记录数据库表

表6为桥梁病害录入数据库表，虽然本系统将桥梁病害分为了17个部分，但由于病害信息录入时所要求录入的信息内容并无差别，因此，用表6就可以代表17个部分的病害录入信息，其数据类型、字段、信息存储数据如表6所示。

表6 桥梁病害录入数据库表

表7到表9为无损检测结果模块数据库表，该模块中的混凝土回弹强度、碳化深度、保护层厚度各参数及系数值如下表所示，同时各字段名和数据类型也在下表中给出。

表7 桥梁混凝土回弹强度评定数据库表

表8 桥梁混凝土碳化深度评定数据库表

表9 桥梁混凝土保护层厚度评定数据库表

表10到表14为桥梁技术状况评定模块中的相关数据库表，其中，权重重新分配、上下部结构技术状况评分、桥面系技术状况评分和全桥技术状况评分中需要用到桥梁信息、各相关数据都一一列出，并且对这些数据的字段名和数据类型都进行了定义和设置。

表10 桥梁部件权重重分配数据库表

表11 桥梁上部结构技术状况评分数据库表

表12 桥梁下部结构技术状况评分数据库表

表13 桥梁桥面系技术状况评分数据库表

4 系统运行与分析

构建好系统之后，要对系统进行试运行，以判断设计的系统是否能够完成目标任务。系统为网页版，基于Javaweb开发，系统连接好数据库后，在网页搜索框中输入http://localhost:8080/bridgemm/即可打开桥梁检测系统登录界面。如图2所示，在登录界面输入账号、密码和验证码即可进入桥梁管理系统界面，如图3所示，在管理界面可以看到各功能模块的设计和区域分布。

图2 桥梁检测系统登录界面图Fig.2 Login interface diagram of bridge detection system

图3 桥梁管理系统功能布局图Fig.3 Functional layout of bridge management system

图4所示为桥梁管理员信息模块，在这里可以添加系统的用户和管理者。

图4 桥梁管理系统管理员信息图Fig.4 Bridge management system manager information diagram

图5所示为桥梁病害录入系统，如图5所示，系统可以对桥梁的病害位置进行描述，统计具有病害的构件编号、构件路径、病害标度。并且可以给出构件的评分。

图5 桥梁管理系统病害录入图Fig.5 Disease input map of bridge management system

图6 桥梁管理系统检测结果图Fig.6 Bridge management system test results diagram

图6所示为系统对桥梁的数据进行统计计算，对桥梁的测值进行计算，得出了病害对桥梁的危害影响程度和构件的病害评判数据，通过对得出的数据进行分析，可以判断桥梁的使用状况和病害对桥梁的侵害程度。

通过对系统的运行调试分析系统的运行状况，将系统运行的结果和实际桥梁检测情况进行对比后发现，系统统计分析与实际情况进本相符，但通过系统进行的检测速度得到了显著的提升。同时，准确率也得到了较好的保障。

5 结论

本文介绍了公路桥梁检测管理系统的设计与研究，通过分析桥梁检测的现状对桥梁检测系统进行了功能设计。并通过J2EE、MySql数据库、JavaWeb等技术对系统的功能结构和数据库进行了设计和研究。系统将桥梁信息进行了完善的统计，对桥梁病害进行了详细的区分录入，对桥梁各部分技术状况评定进行了分析和计算。该系统提高了公路桥梁养护机构和测试维护机构的数据统计分析效率、病害录入分析效率、提高了桥梁技术状况评价的准确率。为桥梁相关系统如何设置功能模块、如何设置桥梁信息数据、病害数据、测试值数据和评定数据提供了参考依据。