隨著交通運輸業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國的橋梁建設取得了很大的成就。在工程實踐上，各類橋梁的跨度紀錄不斷刷新，這就對工程項目管理提出了更高的要求。質量控制是項目管理的重要工作內容———工程控制的關鍵，而施工控制是橋梁工程的宏觀質量和安全控制。因此，要保證工程項目的成功實現，除了在施工過程中應用現代控制理論進行施工控制，還應結合工程實際，選用適宜的管理模式，并根據當前的信息化管理發(fā)展趨勢建立信息系統(tǒng)，提高管理的質量和效率。
1 橋梁施工控制管理的模式
1.1 橋梁施工控制與項目管理的關系
橋梁施工控制的目的是確保施工過程中結構的可靠度和安全性，保證橋梁成橋橋面線形及受力狀態(tài)符合設計要求。因此，施工控制是橋梁質量控制成敗的關鍵。然而，施工控制與施工質量控制又是有區(qū)別的。橋梁施工質量控制重在”微觀控制”，如預應力張拉控制、管道灌漿質量控制等； 而施工控制是根據已成梁體狀態(tài)，在考慮各種影響因素后，為施工能否繼續(xù)進行或對下一施工階段的工作發(fā)出指示，重在”宏觀調控”。施工控制是施工質量控制的前提，為實現質量控制的總體目標提供保障。因此橋梁施工控制在大跨徑橋梁建設過程中的作用舉足輕重，橋梁施工控制與項目管理的關系如圖1 所示。按組織關系劃分，現階段的橋梁施工控制屬于橋梁建設項目管理范疇；按工作范圍劃分屬于施工項目管理；按工作任務劃分屬于工程項目管理范疇的工程項目控制，是建設項目管理中質量控制的核心?？傊?，要對大跨徑橋梁進行成功的質量控制，需要以項目管理理論為基礎，結合實際控制工作選用適宜的管理模式進行施工控制管理。
1.2 建設項目管理
對于建設項目管理可以有2 種考慮方法： ①將建設項目管理看作一個順利實現項目目標的組織過程；②把建設項目管理看成一系列結構化方法的集合。從這2 種不同角度的考慮方法，形成了不同的建設項目管理模式：
(1) 全壽命周期集成化管理模式 將傳統(tǒng)管理模式中相對獨立的決策階段開發(fā)管理(DM) 、實施階段業(yè)主方項目管理(OPM) 、運營階段物業(yè)管理( FM) 運用管理集成思想，在管理理念、管理目標、管理組織、管理方法等各方面進行有機集成。
(2) 結構化管理模式 以不同類型的管理方法或管理內容作為結構的第1 層次，把各種方法和內容中可以使用的技術作為第2 層次，把面對該項方法可使用的工具作為第3 層次，由此結構化為一個系統(tǒng)，如圖2 所示。
1.3 橋梁施工控制管理模式
橋梁施工控制的管理內容較多，如內力、線形、墩塔位移(懸索橋) 和混凝土彈性模量、容重等。不同的管理內容又對應不同的管理方法，這些管理方法可以看作供管理者使用的技術，例如對主梁進行內力控制時，要確定測試截面及部位、測試時間以及選用何種儀器等。每一種方法都有其對應的適用工具，例如應力測試時，如何將儀器的讀數轉換為應力值等。在研究橋梁施工控制管理時，我們將一座橋的施工控制看為一個獨立的項目來進行管理，僅從類型角度來分析就難以把握諸多方法中的工具和技術，故我們可以從結構化的角度來闡述這一項目管理中的工具和技術。首先根據橋梁的形式確定具體的控制內容，將不同的控制項目(即內容) 作為結構的第1 層，把每一控制內容對應的方法、手段作為結構的第2 層，把面對每一方法的具體工作作為結構的第3 層次，由此結構化為一個系統(tǒng)，這就是施工控制管理的結構化方法。
2 橋梁施工控制信息系統(tǒng)開發(fā)的必要性
2.1 項目結構化管理中的信息系統(tǒng)
應用結構化模式進行管理，在各層次、各過程均會產生很多數據，建立項目管理的信息系統(tǒng)是很有必要的。一個信息系統(tǒng)可以看作由兩部分組成： ①計劃系統(tǒng) 將項目的時間、費用和性能數據轉化為結構化的、適時、準確的信息； ②控制系統(tǒng) 使用這些信息輔助項目的管理決策，制定與項目組織相關的計劃和控制數據，能為項目管理者產生一些控制手段，以協調和領導項目組織的所有要素，包括人力資源、工程設計、原材料和財務部門等。信息系統(tǒng)模型如圖3 所示。
2.2 橋梁施工控制信息系統(tǒng)開發(fā)的必要性
大跨度橋梁施工監(jiān)控過程中產生的數據很龐大，要進行人工處理和分析，工作量太大，且容易造成數據的混亂和丟失，影響到數據分析的準確性和預測的精度。因此建立信息系統(tǒng)，在施工控制過程中進行信息化管理就顯得非常重要。但是，目前還沒有針對施工階段管理的信息系統(tǒng)，施工控制管理的信息系統(tǒng)在該領域仍是一個空白。因此，開發(fā)橋梁施工控制管理信息系統(tǒng)，并利用網絡技術實現各種橋梁的資源共享，是有實際意義的。本文所研究的橋梁施工控制管理信息系統(tǒng)（以下簡稱為CCB-MIS）就是針對這一現狀開發(fā)的。目的是管理施工監(jiān)控過程中產生的大量數據，方便錄入、查詢數據，生成變化曲線來分析橋梁在不同時間、不同工況下的變化情況，提高監(jiān)控的精度和自動化程度，使橋梁的施工質量、效率、安全性以及可靠性得到保證，同時也能為同類橋梁的撓度、應力控制提供較為系統(tǒng)、完善的參考資料。
3 工程背景及開發(fā)環(huán)境
CCB-MIS 以嘉陵江馬鞍石大橋為工程背景。
CCB-MIS 以SQL Anywhere 數據庫系統(tǒng)作為后臺數據庫，選用Powerbuilder6.0 開發(fā)應用程序。
4 CCB-MIS 的開發(fā)流程及主要功能模塊劃分
4.1 系統(tǒng)的工作流程
大跨徑橋梁的施工工藝復雜，難度較大。因此，除了監(jiān)控組織機構的保證之外，尚應成立集管理、設計、施工、測試等工程技術人員共同參加的技術工作組，其主要任務是實施監(jiān)控管理，工作流程如圖4 所示。
4.2 系統(tǒng)構成模式
管理信息系統(tǒng)(MIS) 的研制工作分為4 個階段： ①系統(tǒng)分析 包括對應用功能的需求分析和對數據的需求分析； ②系統(tǒng)設計 指確立系統(tǒng)結構(功能結構、數據結構) 并進行功能模塊設計、數據庫設計； ③系統(tǒng)實施 包括功能的編碼實現和數據庫的建立，并完成對系統(tǒng)功能實現的測試和系統(tǒng)性能的測試； ④系統(tǒng)維護和評價 進行日常維護以及對其效果和效率的綜合評價。在這個過程中，雖然強調系統(tǒng)可維護性和可擴充性，但是當系統(tǒng)應用功能改變時，必然導致對原系統(tǒng)的修改(包括程序代碼、數據需求和數據關系) 。因此，在開發(fā)時應充分考慮系統(tǒng)的構成模式，使MIS 系統(tǒng)能更加全面完整地保存基礎數據，方便數據庫的維護和新應用程序的開發(fā)。
鑒于以上原因，CCB-MIS 的開發(fā)采用如圖5 所示系統(tǒng)構成模式。其中，用戶應用指直接面向控制方的應用系統(tǒng)，它包括施工控制的專業(yè)應用和對系統(tǒng)的日常管理。系統(tǒng)管理平臺一方面將應用程序與數據庫分隔開來；另一方面又聯系應用程序和數據庫，使控制方的應用通過數據庫得以實現。
4.3 系統(tǒng)開發(fā)流程及主要功能模塊劃分
管理決策問題可分為非結構化、半結構化和結構化決策?；跇蛄汗こ淌┕ご_定與不確定因素同時存在，故從管理角度來看，橋梁的施工控制屬于半結構化決策問題。在CCB-MIS 的開發(fā)時，采取生命周期法與原型設計法相結合的方案，開發(fā)流程如圖6 所示，在模塊化程序設計的基礎上增強了系統(tǒng)的可擴充性和目標易變性，既保證了程序設計的系統(tǒng)化和精確化，又能在系統(tǒng)的維護與評價階段很方便地進行必要的修改和調整。
按照系統(tǒng)工作流程和國內目前的橋梁施工控制管理現狀，CCB-MIS 的系統(tǒng)功能模塊劃分如圖7 所示。
4.4 CCB-MIS 系統(tǒng)程序設計
監(jiān)控數據的維護、查詢和圖形輸出是CCB-MIS 的主要功能。
(1) 數據維護 數據維護模塊能進行數據錄入、插入、刪除、存盤、打印等功能。系統(tǒng)的監(jiān)控數據錄入主要有監(jiān)控項目及確定值、標高測量數據、應力測量數據、箱梁溫度等，對這些主要數據錄入窗口采用二級維護界面，對其余初始信息的錄入則采用一步維護、網格顯示的界面。系統(tǒng)通過提供可選項、代碼輸入漢字顯示等功能，減少漢字的錄入和避免數據輸入的錯誤。
(2) 數據查詢 查詢模塊則能實現數據的分類查詢、模糊查詢及確定性查詢，具有快速定位一條記錄以及查詢一組數據集的功能。界面設計時根據不同對象的查詢要求，設計風格一致的查詢界面，對于查詢時涉及的項目較多的情況，采用報表格式分組顯示，一般情況下就采用網格顯示的方法。
(3) 圖形生成 包括應力、標高、溫度隨時間的變化曲線。
5 CCB2MIS 在馬鞍石大橋施工控制中的應用
馬鞍石大橋是渝合高速公路上的一座特大橋，位于渝合高速公路K9 + 979.00～K11 + 216.00 段，橫跨嘉陵江，全長1 237m。大橋上部結構為：4 ×40m(預應力混凝土簡支T 梁) + 146m + 3 ×250m + 146m(預應力混凝土連續(xù)剛構) 。總體布置如圖8 所示。
5.1 結構應力監(jiān)測
施工控制過程中，在該橋墩和上部結構(箱梁) 的關鍵截面布置應力測點，以監(jiān)測施工過程中這些截面的應力狀況(應力變化及分布情況) ，并且該橋寬跨比很小，同時可用于監(jiān)測大懸臂狀態(tài)下結構的穩(wěn)定性、安全性。采用鋼弦式應力計及配套的頻率接收儀進行應力監(jiān)測。
結合該橋的受力情況，以下游幅的5 號、7 號墩為對象，對墩頂、0 號塊以及箱梁的L/2 、L/4 截面進行應力監(jiān)測。以箱梁為例，應力測點布置如圖9 所示。
以上游幅5 號墩10 號塊時箱梁根部的應力觀測為例，應用CCB-MIS 作出控制截面應力曲線來分析應力的變化情況。首先，確定已在應力測試截面維護窗口中輸入”箱梁根部”這一項，在應力測試部位維護窗口中輸入箱梁根部的所有測試部位編號，再打開應力測量數據維護窗口，錄入上游幅5號墩10 號塊時箱梁根部各測點的應力值。錄入應力測量數據后，即可在截面應力圖形輸出窗口中得到截面應力曲線，只需在下拉列表框中選擇幅側、墩號、節(jié)段號、控制截面和岸名代號，點擊“確定”按鈕，即可得到應力曲線。
5.2 結構標高監(jiān)測
在每個現澆梁段布置2 個對稱的標高觀測點，每一截面的上、下游各設1 點，并注意將底模標高引到箱梁頂觀測點。在每個橋墩頂部設置6個觀測點，測試橋墩的縱橫向偏位、轉角及沉降。每幅橋變形測點504 個，全橋共計變形測點1 008個。
以上游幅4 號墩20 號段上游測點在不同工況下的標高變化曲線為例，說明CCB-MIS 在標高監(jiān)測數據分析中的應用。首先確定工況表已依次填入一個觀測周期的4 個工況，再在標高曲線輸出窗口中選擇標高測點：上游測點(測點1) ，點擊確定按鈕，即可在繪圖區(qū)得到標高變化曲線，如圖10 所示。橫坐標是節(jié)段號，縱坐標是各工況下測量值相對于立模標高的差值。同樣可查詢到不同測點在任一工況的標高連線，以觀測橫向平整度，如圖11 所示。
5.3 溫度檢測
溫度是影響主梁撓度變形的主要因素之一。由于太陽照射方向的原因，箱梁不同截面甚至同一截面的不同位置的溫度都是不均勻和不穩(wěn)定的，不同的溫度時刻，主梁都對應于一個不同的標高。同時，日照溫變也可能影響橋梁軸線放樣的精度。因此，日照溫變的現場觀測對控制分析與預報較為重要。
溫度觀測分為大氣溫度觀測和箱梁體內部溫度觀測，大氣溫度觀測擬選取在與高程測量的同時進行，便于確定有代表性的主梁高程；箱梁體內部溫度觀測采用預埋元件進行，選擇有代表性氣溫的日子作24h 連續(xù)觀測?？紤]到各個”T”的溫度大致相同，故選1 個“T”的1 個懸臂的1 個截面作為溫度測試對象。本次溫度觀測選擇5 號墩靠岸側懸臂的10 號與11 號節(jié)段的交界面作為溫度測試對象，設1～10 號共10 個測試斷面，共28 個溫度測點，如圖12 所示。
首先在溫度測量值錄入窗口中輸入10 個測試部位共28 個測點，在1d 中不同觀測時間的溫度測量值(24h 內每2h 觀測1 次) ，再選擇”溫度變化圖形輸出”菜單，確定溫度測試截面和測試部位，即可得到溫度2時間變化關系圖。例如，1 號截面(指5 號墩10 號與11號節(jié)段的交界面) 1 號測試部位的溫度2時間變化關系如圖13 所示。
6 系統(tǒng)特點
管理信息系統(tǒng)對程序的可讀性、可維護性及可擴充性要求較高，此外，對響應速度、用戶界面也有一定要求。因此，在CCB-MIS 的設計過程中，采取了如下技術措施：
(1) 采用生命周期法與原型法相結合的開發(fā)技術
首先生成原型法的”初始原型”，初始工作模型由用戶認可后進行系統(tǒng)開發(fā)，投入試運行的過程中再根據實際工作的需求，對初始模型進行反復修改、完善。
(2) 應用程序的設計采用結構化的程序設計方法，程序結構清晰，有注釋性說明，對象名、變量名的命名使用規(guī)范化，有利于今后的維護。
(3) 用戶界面友好。
參考文獻：
[1 ] 向中富 橋梁施工控制技術[M] 。 北京：人民交通出版社，2001。
[2 ] 曹錦芳 信息系統(tǒng)分析與設計[M] 。 北京：北京航空學院出版社，1986。
