基于三大控制的桥梁施工管理信息系统的研究

基于三大控制的桥梁施工管理信息系统的研究

技术的应用背景桥梁施工管理，尤其是特桥专业人员的管理，是技术、经济、科学和管理的方面的一个问题。这是一项系统工程，需要复杂的技术和结构。同时在管理现代化、科学化的进程中,计算机技术、网络技术和GIS技术占据着非常重要的地位,它们是现代管理的基础性手段,也是提高桥梁施工管理水平的重要因素之一。桥梁工程施工管理系统是以“三大控制”(进度控制、质量控制、费用控制)为核心和目标,针对桥梁工程建设投资规模大、业务数据来源点多面广的特点,运用先进的信息技术,对工程施工过程中的进度控制、质量控制、费用控制、计量与支付及合同管理等各项工作信息进行综合分析管理,并使工程施工管理更加科学化、规范化、一体化的全过程。国外,工程项目管理经历了3个阶段,第一阶段是对基层工作流程的模拟,主要功能包括进度控制、投资控制、质量管理、资源管理、资金管理、采购管理等,在一定程度上实现了数据共享,减轻了基层项目管理人员的工作强度;第二阶段加强了业务分析和预测功能,如工期变动分析、成本变动分析、资源变动分析、资源替代分析、不可预见事件分析等,分析各种变动对项目可能带来的影响。在分析基础上产生的预测功能,主要包括进度预测、投资预测、资金需求预测等,并有相应的数学模型。第三阶段是基于Web的项目管理,使传统的项目管理能在Web上运行,如通过Web进行文档管理、视频会议、在线讨论等,基本实现了“虚拟”项目管理环境。相比之下,国内在这方面的研究较晚,但发展迅速,随着计算机网络技术、地理信息技术、网络技术的普及和不断发展,加上国际大型项目管理经验的引进和推广,将最新的信息技术应用于道路桥梁的施工管理系统,实现我国桥梁施工管理的跨越式发展成为可能。本文从桥梁施工管理的需求出发,分析如何将地理信息技术、虚拟仿真技术、网络技术应用于桥梁的施工管理系统中,实现对施工现场进行可视化管理。这种基于WebGIS的面向对象的可视化、集成化的桥梁施工管理系统,从技术实现角度重新审视桥梁施工管理,摆脱了传统管理方法带来的局限性,对推动我国桥梁施工管理具有一定参考价值。1系统结构1.1各模块之间的相互关系桥梁施工管理系统是一个基于工区大比例尺地形图和施工设计图的地理信息系统,其主要目的是要满足桥梁施工管理的需要。根据桥梁施工管理的业务要求,桥梁施工管理信息系统主要功能除基础数据(如施工进度、人员、文档、图纸、经费等)的维护与管理、数据分析与处理、结果输出功能外,更重要的功能是要把施工工程内部的动态信息和位置信息以可视化的形式显示在管理人员面前,以便管理人员准确、迅速做出决定,以提高工作效率,减少工作失误,保证施工安全和施工质量。系统结构从信息流程上分析,可以划分为三个层次:人机交互层是用户和系统进行交互的接口。管理人员通过人机交互界面和应用模块层交互,利用应用模块层和基础信息层的众多分析、计算功能,完成决策过程中各个阶段、各个工作环节的信息查询和分析计算。应用模块层包括基础信息(进度、质量、人员、经费、材料消耗等)查询、报表生成、工程进度分析、质量管理、工程三维仿真等功能。应用模块层各个模块之间的相互协调和支持,完成了用户和数据之间的交互和通讯,构成了系统应用程序的核心。基础层由基础信息数据库、工程设计图形(图纸)库、工程参数库、标准库(存放各类标准)等组成。系统各个模块的组成内容如图1所示。信息查询:对基础数据库各类信息的查询显示。进度管理:编制各种计划报表、总体进度控制计划、年月日计划、计划完成情况、查询各标段的旬度、月度、季度和年度计划安排,通过各种形象进度图、三维可视化图形和统计报表了解分析计划的完成情况和总体进度情况,通过对比分析对计划进行调整,同时通过审核汇总分析产生总体进度计划。计量管理:计量管理重点式对材料、工程造价等进行严格的管理。是对计量资料的编制、审核进行管理,与合同的工程量清单链接,自动生成计量汇总统计报表和形象图,提供对计量的查询功能,对支付的申请、审核进行管理,与合同的工程造价链接,自动生成支付汇总统计报表和形象图,提供对支付情况进行查询功能,实时地了解工程的计量支付情况。计量管理还包括变更工程量管理,包括变更工程量清单、变更工程费用、变更后工程量清单的录入、修改、查询等。合同管理:包括合同起草(合同的新建、修改、删除等)、合同文本管理、合同支付条款、动员预付款、材料预付款、保留金、价格调整方式、计息方式等信息的录入、修改、删除、查询和各种工程图纸的分类录入、查询等业务。费用管理:主要目的是通过统计报表、统计图等形式,让管理人员能够对工程的资金运转情况进行动态、实时的监控。主要功能包括计划费用、实际费用、经费到位、预付款等。质量管理:主要是对工程质量进行评定、审核管理,与计量管理和进度管理链接,及时对单项工程、单位工程进行质量评定,并对评定结果进行科学管理,可以生成标准的质量评定图表,从而确保工程建设的质量。人员管理:工程施工涉及业主、监理方、施工方三级,就施工方人员管理而言,包括人员的出勤、人员工资、人员技能水平等。虚拟仿真:虚拟现实(VirtualReality)简称VR,是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。虚拟世界是全体虚拟环境或给定仿真对象的全体,虚拟环境是由计算机生成的,通过视、听及触觉等作用于用户,使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真。将整个工程栩栩如生地展现在管理和决策人员面前,以生动的实体模型及相关图片来模拟和显示工程的三维空间现实,以人机互动方式来实现工程进度的控制和三维景观的漫游。1.2信息共享的实现Web技术开创了以分布式计算为核心的计算机网络时代,不仅引起了IT领域的重大变革,同时也给管理信息系统的研究与开发带来了新的机遇。基于WebGIS技术的应用在全球得到了极其迅猛的增长,其成功之处在于与其他技术相比,它具有开放、廉价、易于使用、易于连接并支持多媒体数据等特点,用户可浏览GIS站点中的空间数据、制作专题图、进行各种空间检索和空间分析。在桥梁施工管理中,结构关系明确,主要涉及高速公路建设总公司(业主)、监理单位和承包商。通过Web技术,业主、监理与承包商之间能实现信息共享,加快数据的传输进程。在业主服务器端存放整个桥梁的空间信息数据和属性数据,监理单位和承包商在各自的客户端进行数据编辑和处理,可对整个桥梁地图进行开窗、放大、缩小及漫游等各种操作,在地图上进行各种查询和分析。在承包商、监理单位端实时更新桥梁各种实体构造物的计划与进度、费用、质量等数据,在业主处的图形工作站上就能实时、可视地了解桥梁的现场情况,提供查询、统计及分析功能,为管理者提供各种信息,以便管理者做出相应的决策。基于上述分析,系统网络结构采用C/S和B/S相结合的表现形式,分别对信息的发布和信息的内容进行管理。用户可以简单利用IE浏览器进行信息查询和更新。见图2。这种结构的特点是允许多用户协同管理,尤其适用于大型工程系统的组织与管理。2工程应用研究2.1桥梁总体布置燕山互通立交位于济南市区东部经十路与二环东路交叉处,是城市快速路与主干道之间的枢纽立交工程。工程为半苜蓿叶半定向型5层互通立交,东西方向长1850m,南北方向长1580m,匝道桥总长6241m,地面辅道长3338m。共设经十路跨线桥、二环东路跨线桥、A、B、C、D、E、F、G、H匝道桥,地面辅道桥二座,共12座桥梁。总长6166m。本标段为济南东二环至邢村立交道路拓宽改造工程2B合同段,含经十路、二环东路跨线桥共长831.73m,六座匝道桥(C、D、E、F、G、H匝道)全部或部分长2212.68m,2座20m辅道桥;桥头引道1582m,地面辅道4853m(双侧长度)。所有立交桥均采用高架桥布设,基础采用桩基础,下部采用独柱墩、双柱墩、薄壁墩结构,桥台采用U型桥台,上部采用预应力砼连续箱梁;辅道桥采用扩大基础、U型桥台,上部采用预应力空心板;路面采用柔性路面。工程地处鲁中山地边缘之丘陵地貌中,地形稍有起伏,南高北低,地形受人工影响较大。地表主要为第四纪松散覆盖层,下伏基岩主要为全风化至微风化的闪长岩、辉长岩、泥灰岩、石灰岩。地震基本烈度为Ⅵ度。桥梁设计荷载汽车—超20、挂车—120、城—A级;抗震设防标准Ⅶ度,路面设计荷载BZZ—100标准车,主线宽度经十路、二环东路高架桥为双向六车道,总宽26m。立交匝道桥宽度:单车道宽7.5m,单向双车道宽10m。2.2桥的施工顺序根据目前拆迁及图纸到位情况,施工顺序总的原则是:先主线,后匝道;先低后高;各桥按照施工图纸要求的施工顺序,在总体顺序不变的情况下,根据图纸到位情况及现场施工进度进行调整;冬季尽量安排较低墩柱及上部现浇施工;2003年气温回升后,及早进行高墩柱及上部现浇施工,各桥各联穿插进行。通过施工管理信息系统,建立施工计划。3降低施工管理成本桥梁施工管理是一项信息密集、结构复杂的系统工程,