The possibilities and challenges with digitalisation in management and maintenance planning of bridges : A prestudy

Abstract

Rapporten behandlar digitalisering – att införa ny digital teknik – i förvaltningsverksamheten av broar. Omfattningen är en förstudie med syftet att identifiera behovet av framtida forskning för en långsiktig utveckling av broförvaltningen. En grundläggande ansats var att en digitalisering ska minska behovet av kostsamma underhållsåtgärder men bibehålla en hög säkerhet för våra broar. Projektets mål var att samla information om digitala informationsmodeller som skapas under investeringsskedet, utvärdera överlämningen av digitala modeller till förvaltningsskedet, och värdera den eventuella nyttan med digital informationsinsamling för tillståndsbedömning och underhållsplanering. En viktig del av detta var beskrivningen av dagens förvaltningssystem och hur det skulle kunna utvecklas. Studierna har bedrivits genom en enkätundersökning med respondenter från konsultfirmor aktiva inom broprojektering, intervjuer med tekniska experter och litteratursökningar. Resultatet visar att projekteringen av broar idag huvudsakligen görs genom byggnads-informationsmodellering (BIM). Inriktningen är mot byggskedet där samordning och kommunikation bedöms vara de största nyttorna. Överlämningen till förvaltningen består dock av relationsritningar i formen av enkla ritningsfiler. Trots att Trafikverkets strategi för BIM beskriver att en informationsmodell bör leva kvar under hela brons livslängd, finns det tveksamheter huruvida en modell från projekteringen är lämplig som förvaltningsmodell. Istället lyfts andra metoder fram för att skapa en modell av det byggda utförandet. Till exempel optiska metoder för skanning och fotogrammetri. Förvaltningssystemen bör utvecklas med funktioner för att lagra och tillgängliggöra stora mängder digital information från sensorer maskinella inspektioner. Syftet är att minska osäkerheterna i det byggda utförandet och graden av nedbrytning, för att slutligen skapa ett bättre underlag för beslut om åtgärder. Ett framtida scenario är en digital tvilling som speglar den verkliga konstruktionen och uppdateras kontinuerligt genom sensordata. Gällande hårdvara för mätningar behöver sensorer och system utvecklas med avseende på energiförbrukning, energiskördning och underhållsåtgärder, t.ex. genom kombinationer av utbytbara komponenter med kort livslängd och andra delar med lång livslängd. Fiberoptiska sensorer visar på lovande egenskaper men utveckling behövs för att göra dem mer kostnadseffektiva i relation till konventionella sensorer.This report deals with digitization – the introduction of new digital technology – in the management of bridges. The scope is a preliminary study with the aim of identifying the needs for future research for a long-term development of bridge management. A fundamental condition was that digitalisation should reduce the need for costly maintenance measures but maintain a high level of safety for our bridges. The objectives were to gather information about digital information models created during the investment phase, evaluate the handover of digital models to the management phase, and evaluate the potential benefits of digital information collection for condition assessment and maintenance planning. An important part of this was the description of the current management system and how it could be developed. The studies were conducted through a survey with respondents from consulting companies active in bridge design, interviews with technical experts and literature reviews. The results show that the design of bridges today is mainly done through building information modelling (BIM). The focus is on the construction phase where coordination and communication are judged as the greatest benefits. The handover to the management, however, consists of drawings in the form of simple files. Although the Swedish Transport Administration's strategy for BIM describes that an information model should follow the bridge throughout its life cycle, doubts have been expressed whether a model from the design is suitable as a management model. Instead, other methods are suggested for creating a model of the as-built structure. For example, optical methods for scanning and photogrammetry. Management systems should be developed with functions for storing and distributing large amounts of digital information from sensors and autonomous inspections. The aim should be to reduce the uncertainties regarding the as-built design and the degree of degradation, in order to create a better basis for decisions on measures. A future scenario is a digital twin that reflects the actual design and is continuously updated with sensor data. Regarding hardware for measurements, sensors and systems need to be developed considering energy consumption, energy harvesting and maintenance measures, e.g., by combinations of replaceable components with a short service life and other parts with a long service life. Fibre optic sensors show promising properties, but development is needed to make them more cost-effective in relation to conventional sensors.QC 20210308</p