利用IT追求建设业界的成长战略的“建设IT记者” 家入 龙太
家入活动体验报告
Vol.50
桥梁延寿/维护管理体验培训会
【株式会社Yeri Lab 家入龙太 简介】
作为建筑IT记者通过引入 BIM、i-Construction 和 IoT,持续以"领先一步"的方式传递情报,以解决建筑行业面临的生产率提高、全球环境保护和国际化等管理问题。 他的座右铭是【全年无休,24小时接待】,致力于撰写有关建筑、IT和管理的文章,发表演讲和咨询。
官方博客https://ieiri-lab.jp

由建筑IT记者家入龙太参加的FORUM8体验培训会的报告。
介绍各种新产品和 UC-1技术培训会。 另外也介绍产品概述、功能、体验内容、案例研究和应用案例、家入的评论和建议以及对产品的未来展望。

序言

我是建设IT记者家入。作为土木基础建设代表之一,桥长2m以上的路桥在日本全国有70万以上,这些路桥正在步入老化。根据2019年版的日本国土交通白皮书,已经建设50年以上的路桥在2018年为25%,2023年将达到39%,33年竟预计达到63%。与隧道与下水道等相比,桥梁的老化比例甚至更高。

这次的体验会上我系统学习了如何利用FORUM8的解决方案来支援桥梁的检验、桥梁的检修计划的制定、混凝土的维护等方面的问题。还包括用有限的人力与财力资源来演唱桥梁的寿命的战略思维方式。

通过改用预防性维护来降低成本

路桥的检验基准包括国土交通省道路局《桥梁定期检验要领》与国土交通省的国土技术政策综合研究所(以下简称国综研)的《路桥基础数据收集要领(案)》

前者主要作为用于对国土交通省的各个地方检修局管理的桥梁进行定期检查的标准。也可以通过该标准记录与收集损坏状态与损坏等级等检修所需的数据。为了能够使用于国家管理的桥梁,也进一步提高了拥有详细检修数据的《检修调查报告》的比例。

另一方面,后者主要用于地方自治体等管理的桥梁。由于存在定期的检修并不十分充分的情况,所以该标准主要适用于对数量庞大的桥梁的合理维护与管理,并需要对其进行适当的修复与加固的情况。用于通用结构的路桥中,主要是以损坏程度高的部件与主要部件中容易恶化的部件为中心,来把握桥梁的具体情况。


通过对桥梁的检修,将当前的损坏状态可视化后,可以确定优先级并进行修复。

直到现在为止实行的都是【恶化后修复】的【事后维修式】检修。这种方法由于是损坏已经发展到结构深处的情况下进行的修复,导致施工的规模很大,从而也产生了较高的成本。

因此,最近在损坏发展到较浅阶段就频繁进行维修的【预防性维护式】检修已经成为了主流。所谓的预测桥梁维修和维修时间的“桥梁寿命延长维修计划”旨在延长结构的寿命并降低总成本。



根据健全性制定维修计划

每座桥梁的检修时期是根据建设后经过的年数、每个部件每年的损坏情况与油漆・腐蚀情况以及过去的检修情况为基准分成的5个《健康等级》来确定的。根据年份不同,将进行集中的维修工事,当然也可能会超出设定的预算。因此,对于有可能超出预算的那年的工事会采取“提前”或“延期”的形式来平衡预算

▲根据国交省版的《桥梁定期检验要领》的检修后成品(左)与根据国综研的《路桥基础数据收集要领(案)》检修后的成品(右)的不同

▲频繁维修的【预防性维护式】检修(蓝线)和恶化后维修的【事后维修式】检修(红线)的示意图
▲平衡预算后的效果图。集中进行维修工事后,可能超过预算的那年(左图中的红色圆圈)会在前一年提前建设,以保持检修在预算范围内(右图中的红色圆圈)

即使在桥梁的部件中,钢筋混凝土结构的部件也在逐渐恶化,当损坏达到了引起注意的程度时,往往就需要大规模的维修工事。相反如果提早发现异常点,频繁的进行保修的话,桥梁的寿命就将大幅度的延长。因此,制定一个在混凝土结构的部件的整个计划使用期间内可以保持性能的维护管理计划并将实行是一件极其重要的事情。

具体上来说就是调查混凝土表面出现的裂缝,确定产生的原因并进行维修/加固。在确定必须要进行维修的时候就到了选择工法的阶段。同时也需要与考虑了维修后的耐久性以及性能的预拌混凝土进行配合设计。此外,还需要进行确定混凝土的损坏过程以及预测损坏进程等管理。

▲混凝土损坏后露出了了钢筋的构造物实例。延长使用寿命的关键是在这种情况发生之前进行系统和频繁的维修。

产品概述和特点

培训会当天所使用的产品是FORUM8的【桥梁点检支援系统】、【桥梁长寿化修缮计划策定支援系统】以及【混凝土维护管理支援工具】。

FORUM8的【桥梁点检支援系统】有国交省与国综研两个版本,当天使用的是国综研版本。遵循维修要领除了检查记录的制作和输出外,还可以根据通用CAD制作各种图纸。另外通过提取损伤图中记载的损伤信息,可以有效地评价损伤程度,制作对策分类表。

特点是可以快速完成各种绘图和绘图。例如即使没有图纸作为实地调查的基础、只需输入主要部件的数量和尺寸,例如主梁的数量和宽度,它会自动以参数方式创建横截面视图和用于现场调查的【损坏展开视图】。即使在软件中输入现场已经记录的裂纹、漏水、钢筋外露等损伤状态,只需选择损伤的模型就可以快速计算与运行。

这些已经输入的数据,可以根据订货人的风格输出各种各样的检修调查报告。

▲用【桥梁点检支援系统】制作的实地调查的【损坏展开视图】和现场录入示例
▲对现场调查的结果进行数据输入的画面 ▲遵从订货人风格自动制作成的检修调查报告

接下来的【桥梁长寿化修缮计划策定支援系统】是以道路保全中心的【道路资产管理手册】与国综研的【路桥的计划管理相关调查研究】为基础,对每个桥梁的信息管理与维修工事的内容、工费、所花时间进行检验以及对检验维修顺序的探讨等,并输出相关的计算书。

要预测部件随着时间的推移的磨损的程度,需要用到【破损模型】。收集大量桥梁中主要部件经过年数不同产生的磨损数据,通过回归曲线进行建模。例如,达到损坏以及变形已经很大范围的【健全度IV】所需的年数来看,盐渍区以外的地区预计为21年,盐渍区甚至预计14年就可以达到。

维修工法用重新粉刷还是直接更换通过计算直接公式费来决定,同时通过单价与数量计算出维修费用。

作为桥梁维修计划的中心型软件,它也可以与其它系统或者桥梁台账等多种数据进行联动。

▲【桥梁长寿化修缮计划策定支援系统】可以与桥梁台账等其它系统的数据相连结

最后的【混凝土维护管理支援工具】是以土木学会的【混凝土标准规范】为基础,判断混凝土结构磨损程度并预测磨损进程的软件。

共有【维护管理版】与【裂缝调查版】两种,裂缝调查版有【裂缝调查】与【设计版】两种软件。

▲混凝土的维护管理支援工具的画面

体验内容

4月23日的下午1点到下午4点,以ZOOM的网上培训会的形式召开了【桥梁长寿化与维护管理体验会】。担当讲师的是UC-1开发1组的涌井光庆。

开头的15分钟,介绍了国土交通省推进的【i-Construction】核心BIM(Building information modeling)/CIM(Construction information modeling)等,以及对于维护管理的应用与效果,基础设施领域的DX(数字创新)等的说明。在讲解了与桥梁维护和长寿相关的三个系统和工具各自的功能和合规标准后,又用软件进行了实际操作。

我们使用【桥梁点检支援系统】体验了从桥梁主要尺寸到损坏展开视图制作、损坏部位输入、各种记录制作的流程。

 
▲4月23日网上召开的【桥梁长寿化・维护管理体验会】

接下来的【桥梁长寿化修缮计划测定支援系统】是通过将桥梁台账读入系统,选择需要计算的桥梁。此外还可以输入计算修理工费所必须的单价,输入有年数变化而产生的寻求健全度等级的【损坏模型】的数据以及对回归曲线的设定,另外也可以制作健全度预测图等。最后可以控制年间的维修预算在3000万日元以内,另外还体验了通过将维修计划提前或推迟来平衡预算的操作。

 
▲预防性维护(蓝线)和事后维修式(红线)的健全度变化图   ▲控制修理预算上,修理计划的预算平衡前(上段)与预算平衡后(下段)的不同

最后是【混凝土维护管理支援工具(裂缝检验版)】的练习。输入经纬度确定混凝土结构部件的位置,将其在日本地图上绘制与管理。其后在输入参数和数据的同时进行了冻害、化学侵蚀、碱性骨料反应和水密性验证。

▲用【混凝土维护管理支援工具(裂缝检验版)】在地图上布置(标有★)的位置的图像

家入的评语和建议

日本人口下降预计将持续数十年,而且维护项目成本有限。然而,社会基础设施老化使得需要修复的建筑物数量不断增加。

在这种情况下,无法再像过去那样通过人工检查和管理来准确掌握桥梁的损坏状态,并对损坏和异常情况做出适当的反应。通过云或 BIM/CIM 进行高效的数据管理至关重要。

FORUM8 的解决方案在功能和与其他系统的联动方面每天都在稳步推进。在已经开发结束的无人机与机器人、网络云、VR等技术的基础上,加上正在开发的AI(人工智能)损坏程度判断支援系统等技术,基础设施领域的DX有望快速实现。



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(Up&Coming '21 夏季刊)
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