DB42T 1951-2023 桥梁结构健康信息化监测技术规范

ICS93.040CCSP07DB42湖北省地方标准DB42/T1951—2023桥梁结构健康信息化监测技术规范Technicalspecificationforstructuralhealthinformationmonitoringofbridges2023-01-06发布2023-03-06实施湖北省市场监督管理局发布DB42/T1951—2023I目次前言................................................................................III1范围...............................................................................12规范性引用文件.....................................................................13术语和定义.........................................................................14监测参数...........................................................................25监测系统...........................................................................36数据采集与处理.....................................................................57数据传输...........................................................................58数据存储与管理.....................................................................69健康评估...........................................................................7DB42/T1951—2023IIDB42/T1951—2023III前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由湖北工业大学提出。本文件由湖北省交通运输厅归口。本文件主要起草单位：湖北工业大学、中铁大桥局集团有限公司、湖北九州同正信息工程有限公司、武汉启新辰元信息科技有限公司、总司（武汉）科技有限公司、武汉绿泊智能科技有限公司、湖北省标准化与质量研究院。本文件主要起草人：谭保华、钟继卫、叶庆旱、陶世峰、李婳婧、高家鸣、张竞、吴美艳、刘文超、梅秀道、程辉、谢秋琪、李闻宇、姜楠、韩旭、杨巍、宋军、刘佳、宋旋、李刚、段禄成、朱硕、肖禄，王恩濮、郑焙天、张力天、高俊、吴昊明、刘龙康、古晓翔、黄晓东、曹衎、孟洋、陈尊亮、田师豪、尤文昊、黄程旭、袁星驰、王梦晨、陈旺、林圣茗。本文件实施应用中的疑问，可咨询湖北省交通运输厅，联系电话：83460670，邮箱:[e-mail]；对本文件的有关修改意见建议请反馈至湖北工业大学，联系电话：[phone]，邮箱：[e-mail]。DB42/T1951—20231桥梁结构健康信息化监测技术规范1范围本文件规定了桥梁结构健康信息化监测技术的监测参数、监测系统、数据采集与处理、数据传输、数据存储与管理、结构状态识别和健康评估的技术要求。本文件适用于湖北省现役或新建公路的跨度大于40m的斜拉桥、悬索桥、拱桥以及梁桥的结构健康信息化监测系统的传感器选择、布置，数据采集和处理，数据传输，数据存储和管理，及桥梁结构健康状态的评估。铁路桥梁、公路铁路两用桥另有要求的应遵守其要求。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T9361计算机场地安全要求GB/T2887计算机场地通用规范GB/T31167信息安全技术云计算服务安全指南GB/T31168信息安全技术云计算服务安全能力要求GB/T32630非结构化数据管理系统技术要求GB/T36344信息技术数据质量评价指标GB/T37025信息安全技术物联网数据传输安全技术要求GB50311综合布线系统工程设计规范GB50982-2014建筑与桥梁结构监测技术规范JTG/TH21公路桥梁技术状况评定标准JT/T132公路数据库编目编码规则JT/T1037—2022公路桥梁结构监测技术规范JTG/T5122—2021公路缆索结构体系桥梁养护技术规范3术语和定义GB50982-2014界定的以及下列术语和定义适用于本文件。信息化informatization指利用信息技术，开发利用信息资源，实施桥梁健康监测，并促进信息交流和共享，提高桥梁维保质量，推动桥梁维保技术发展。DB42/T1951—20232桥梁结构健康监测structuralhealthmonitoringofbridge一种可以对桥梁健康的设定参数进行连续、自动测量和记录，获取桥梁环境、左右、结构响应与结构变化的定量数据，实现检查数据超限报警，评估桥梁结构健康的多学科交叉融合技术。传感器sensor能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。环境environmentalfactors影响桥梁安全和功能的桥址自然环境因素。作用action桥梁所受的直接或间接载荷。结构响应structuralresponse由作用引起的桥梁构件、部件、结构的静力或动力响应。桥梁结构健康评估structuralhealthassessmentofbridge相对于桥梁结构初始成桥状态或设计规定的结构安全和功能要求，对当前桥梁结构的安全健康和功能进行评判。损伤damage引起结构性能降低的结构状态的不利变化。模态参数modalparameter基于桥梁结构实测振动数据，通过时域、频域或时频域分析方法来提取结构的模态频率、振型及阻尼比，还可包括模态刚度、模态质量等参数。4监测参数DB42/T1951—20233桥梁结构健康监测参数设定应根据桥梁类型、运行环境、结构特点、结构设计等确定，宜符合JTG/TH21第3章、第4章和JTG/T5122—2021第3章的要求和规定。应符合GB50982和JT/T1037—2022的一般要求，应至少包含：a)环境作用参数，如温度、湿度、车辆荷载、风；b)结构响应参数，如应变、位移、振动、倾角；c)结构变化，如基础冲刷、裂缝、位移、腐蚀、断丝、螺栓状态。根据需要可监测：挠度、支座反力、腐蚀度、伸缩缝伸缩量、雨水、地震、索力、锚碇压力、加速度等。5监测系统一般要求5.1.1监测系统应稳定可靠、经济实用、安全网联。5.1.2监测设备应便于维护和升级。监测系统等级划分桥梁结构健康监测系统的功能应符合GB50982及JT/T1037—2022的规定，监测系统的等级划分应符合表1的要求。表1桥梁结构健康监测系统等级划分等级桥型监测系统性能一级特大跨度的桥梁(主跨150m)、复杂结构桥梁、重要桥梁监测系统全、系统硬软件功能强大、可扩展性强、系统自动化、集成化和网络化程度高，实时在线和远程监测二级大跨度的桥梁(40m≤主跨≤150m)、较复杂结构桥梁、较重要桥梁监测系统较全，系统定期监测(每次连续监测多天)，自动化程度较高，数据管理系统网络化运行。传感器选择在桥梁监测系统中，应根据不同监测参数选择相应的传感器，常见传感器类型见表2，传感器的选择除符合JT/T1037—2022的要求以外，还应满足以下要求：a)根据项目具体的要求和现场运用条件，综合考虑“监测信息全面，信号质量稳定和经济合理”的因素来选取传感器的种类和数量。b)传感器应在服役期间具有良好的稳定性和抗干扰能力，寿命能满足监测系统服役时间的要求。c)应根据所需监测参数来选取传感器的静态灵敏度和静态量程范围。d)应根据监测参数所需的频率范围选取有相应频率响应特性的传感器。e)选取的传感器应具有良好和稳定的线性度。f)传感器应具有良好而稳定的分辨率和重复性能，且不应低于所需监测参数的最小单位量级。g)应根据监测参数要求的精度范围合理选用精度等级满足要求的传感器。h)传感器应满足结构实际使用的环境因素，且应便于维护和更换。i)预埋在结构内部的传感器，使用寿命应不低于20年；附着在结构上的非埋入式传感器，使用寿命应不低于5年。DB42/T1951—20234表2常见传感器类型及相应监测参数参数类型具体参数传感器类型载荷参数车辆荷载测力传感器和动态称重站风荷载风速仪（叶轮式风速计、超声波风速仪）、多普勒雷达、多普勒声达、风压计地震荷载地震计结构响应参数应变电阻式应变片、振弦应变仪、光纤光栅传感器、分布式光纤传感器位移水平测站和全球卫星定位系统（GNSS）等振动振动测量传感器（激光测振仪、图像识别仪、全站仪等）环境参数温度、湿度、雨水、腐蚀等温度传感器、光纤腐蚀传感器、气压计、湿度计、雨量计等传感器布置5.4.1原则传感器布设原则应遵循如下原则：a)选择的位置能尽可能全面地、精确地获取结构参数的信息；b)所选择的位置有较好的抗噪声干扰性能；c)布设数量和位置，应根据结构计算分析结果，选择关键截面和部位布设；d)能够通过合理添加测点对感兴趣的部分模态进行数据重点采集；e)所选的位置测得的响应对结构参数的变化较为敏感；f)宜布置在结构响应最不利位置或已损伤位置；g)方便安装和更换传感器；h)尽量减少信号的传输距离。5.4.2布设位置传感器的布设位置应由不同桥梁类型和具体测量参数决定，宜符合表3的要求。表3传感器布设位置监测参数传感器布设位置梁式桥拱桥斜拉桥悬索桥应变主跨跨中、1/4跨、3/4跨、边跨跨中和支座处主跨跨中、1/4跨、3/4跨、主拱跨中和拱脚主跨跨中、1/4跨、3/4跨、边跨跨中和索塔主跨跨中、1/4跨、3/4跨、边跨跨中和索塔振动主跨跨中、1/4跨、3/4跨、边跨跨中主跨跨中、1/4跨、3/4跨、主拱跨中主跨跨中、1/4跨、3/4跨、边跨跨中主跨跨中、1/4跨、3/4跨、边跨跨中挠度主跨跨中、1/4跨、3/4跨、边跨跨中主跨跨中、1/4跨、3/4跨、主拱跨中主跨跨中、1/4跨、3/4跨、边跨跨中主跨跨中、1/4跨、3/4跨、边跨跨中温度主跨跨中、1/4跨和3/4跨主拱跨中和主跨跨中主跨跨中和索塔主跨跨中和索塔湿度主跨跨中主拱跨中和主跨跨中主跨跨中和索塔主跨跨中和索塔DB42/T1951—20235表3传感器布设位置(续)监测参数传感器布设位置梁式桥拱桥斜拉桥悬索桥车辆荷载与主桥相连的引桥桥头，上下行车道与主桥相连的引桥桥头，上下行车道与主桥相连的引桥桥头，上下行车道与主桥相连的引桥桥头，上下行车道地震桥墩承台拱脚桥墩承台桥墩承台和索塔风速-主拱跨中主跨跨中和索塔主跨跨中和索塔支座反力桥墩承台拱座桥墩承台桥墩承台伸缩缝伸缩量伸缩缝两侧伸缩缝两侧伸缩缝两侧伸缩缝两侧位移主跨跨中、1/4跨和3/4跨主跨跨中、1/4跨、3/4跨、主拱跨中主跨跨中、1/4跨、3/4跨、边跨跨中主跨跨中、1/4跨、3/4跨、边跨跨中和索塔索力-吊杆斜拉索主缆、吊杆锚碇压力---锚碇区6数据采集与处理数据采集桥梁结构健康数据的采集应符合以下要求：a)数据采集设备、硬件和软件应能与传感器相匹配，并能满足被测物理量的要求；b)数据采集设备应避免设置在潮湿、有静电、强磁场或其它可能对信号采集产生严重干扰的环境中，采集设备应具备不间断供电设备保障；