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J∕T∕T 1037-2016 公路桥梁结构安全监测系统技术规程PDF文本

JT/T1037-2016目次t言…亚1范围2规范性引用文件13术语和定义14总体设计24.1一般规定24.2系统架构…34.3传感器模块次0044444044+4440040044044444404004040440040000444404400404400440040044444444044…440040404444044440。。34.4数据采集与传输模块44.5数据处理与管理模块4.6数据分析与安全预警及评估模块…44.7系统集成及用户界面交互5监测内容与测点选莽尚，筑网…心55.1一般规定…55.2监测内容55.3测点选择净0044040000400000004004n00000040040400040400400000t000400404044044004,76传感器……961一般规定6.2荷载与环境监测传感器96.3结构整体响应监测传感器…106.4结构局部响应监测传感器…107数据采集、传输、处理与管理…117.1一般规定…117.2数据采集…127.3数据传输….00000000000000000000000000137.4数据处理…147.5数据管理…148数据分析与安全预警及评估148.1一般规定14蜀Z.Z1
JT/T1037-20168.2数据分析…158.3安全预警…168.4安全一级评估…168.5安全二级评估…188.6专项评估…209系统集成及用户界面交互…219.1一般规定…219.2系统集成…219.3用户界面交互……22J.NE锺筑Z.ZS心
JT/T1037-2016前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本标准由全国交通工程设施（公路）标准化技术委员会(SAC/TC223)提出并归。本标准主要起草单位：中交公路规划设计院有限公司、哈尔滨工业大学。本标准参加起草单位：大连理工大学、中交公路长大桥设国家工程研究中心有限公司、同济大学、香港理工大学、南京重大路桥设指挥部、宁波市杭州湾大桥发展有限公司、港珠澳大桥管理局、舟山市大桥设管理局。本标准主要起草人：欧进萍、张喜刚、李惠、李娜、冯良平、崔冰、宋晖、刘志强、郭安薪、周文松、张东昱、鲍跃全、李顺龙、叶志龙、刘芳亮、粱柱、徐幼麟、孙利民、孙小飞、张晓斌、胡斌、张福俭、毛幸全、马跟、殷鹏雷、冷俊、徐性、谢浩、郭健、王金权、刘谨、张、武焕陵、丁鸿志、张胜利、喻言、周智。Ⅲ蜀Z.Z心
JT/T1037-2016公路桥梁结构安全监测系统技术规程1范围本标准规定了公路桥梁结构安全监测系统的总体设计、监测内容与测点选择、传感器模块、数据采集与传输模块、数据处理与管理模块、数据分析与安全预警及评估模块、系统集成与用户界面交互的技术要求。本标准适用于桥梁主跨跨径不小于150m梁桥、200m拱桥、300m斜拉桥、500m悬索桥等结构复杂和重要桥粱的结构安全监测系统，其他桥粱结构安全监测系统亦可参照使用。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是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/T18233信息技术用户筑群的通用布缆GB/T21296动态公路车辆自动衡器GB50139内河通航标准GB/T50283公路工程结构可靠度设计统一标准JTG H11公路桥涵养护规范系网UZ.J.NEJTG/T H21公路桥梁技术状况评定标准BS EN 50173信息技术通用布线系统(Information technology-Generic cabling systems)EIA/TIA-568商用筑电信电缆敷设标准(Commercial building telecommunications cabling stand-ard)3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1结构安全监测系统structural safety monitoring system由安装在桥梁上的传感器以及数据采集与传输、数据处理与管理等软硬件构成，对桥梁的荷载与环境作用以及桥粱结构性能参数进行测量、收集、处理、分析，并对桥梁结构正常使用水平与安全状态进行评估和预警的系统。3.2环境参数environmental parameter桥梁所在区域的自然环境参数，包括风、温度、湿度、降雨等。3.3结构整体响应structural global response在荷载作用下桥梁结构整体的振动、位移、变形和转角等。3.4结构局部响应structural local response蜀素酒网Z.Z0.NE
JT/T1037-2016在荷载作用下桥梁构件局部的应变、裂缝、腐蚀、拉索索力、支座反力、基础冲刷等。3.5模态参数modal parameter结构的固有动力特性，包括结构固有频率、阻尼比和模态振型。按照模态参数是实数还是复数，分为实模态和复模态。3.6模态参数识别modal parameter identification对监测的桥梁结构响应及外部激励数据，采用模态识别方法获得结构模态参数。3.7安全评估safet女evaluation通过监测数据分析桥梁结构当前的工作状态，并与相应的临界状态进行比较分析，评价其安全等级。3.8安全一级评估safety evaluation:level1将各类传感器监测数据特征值与预先设计计算分析确定的容许值进行对比，分析结构安全的方法。3.9安全二级评估safety evaluation:level2利用修正的结构有限元模型、监测荷载和设计荷载进行结构重分析和极限承载力分析，评估桥梁结构安全状态和安全储备的方法。3.10德预格壶成不于设为买2目尚度的将梁拉备动.NE丁3.11专项评估special evaluation桥梁遭受洪水、流冰、漂流物和船舶车辆的撞击、滑坡、泥石流、地震、风灾、海啸、火灾、化学剂腐蚀和特殊车辆过桥等突发事件后，确定桥梁结构整体或局部构件安全状态的评估方法。3.12预警值alarming value对桥梁运营环境、结构构件可能出现的不同程度异常或危险，所设定的各监测点设备的监测参数警戒值。3.13预警early-warning安全监测系统在监测数据特征值超过预警值时，发出异常情况警告的行为。4总体设计4.1一般规定4.1.1系统应进行专项设计，应与桥梁主体结构设计同步进行；系统构宜与桥梁施工同步进行。4.1.2系统宜兼顾施工监控和成桥荷载试验的功能要求，宜与桥梁巡检和养护管理相结合。4.1.3系统硬件和软件应技术先进、稳定可靠、操作方便、经济实用、便于维护更换及扩展升级。4.1.4监测内容及测点选择应根据桥梁的复杂性、重要性、外部环境与荷载作用、结构力学特性设计确定。4.1.5监测内容、测点选择、设备选型、数据采集与传输、数据处理与管理及软件开发应满足数据分析、安全预警、安全一级评估、安全二级评估及专项评估的要求。2蜀Z.Z0.NE
JT/T1037-20164.1.6系统设计应基于桥梁主体结构设计方案进行，应包括下列主要内容：a)桥梁主体结构计算分析与结构危险性分析；b)系统功能要求与总体方案设计；c)系统各模块的工作流程、功能设计、详细设计及集成方案；)监测内容和测点选择、监测方法、设备选型与安装方案；ε)系统数据采集、传输、处理与管理方案；)系统供电、通信、防雷、防护方案；g〉系统及其附属设施的预埋件和预留孔洞方案；h)系统安全预警和评估方案；)系统与主体结构工程、监控中心的房工程、供配电工程、通信工程等的界面划分；j)根据系统的正常使用维护需求，提出对桥梁检修通道的设计要求。4.1.7系统在桥梁现场的供配电、通信需求应由系统设计单位提出，由桥梁机电工程设计单位统一设计预留，工作界面划分应设在系统数据采集机柜内：系统在监控中心的需求应由系统设计单位提出，由监控中心的房工程设计单位统一设计预留。4.1.8系统实施不应影响桥梁结构承载能力，不应对桥梁结构防腐等防护工程造成损坏。4.1.9预埋在结构内部的埋入式监测设备的使用寿命应不低于20年：附着安装在结构上的非埋入式监测设备的使用寿命应不低于5年；在正常维护和可更换条件下，系统应与桥梁结构同寿命，监测设备的维护与更换应保证数据的一致性和连续性。4.1.10桥梁结构安全监测系统设计与构，除应符合本标准要求外，还应符合国家现行相关标准和规范的有关规定。4.2系统架构4.2.1系统应包括传感器模块、数据采集与传输模块、数据处理与管理模块、数据分析与安全预警及评估模块，并通过系统集成技术将各模块集成为统一协调的整体。4.2.2传感器模块由荷载与环境监测、结构整体响应监测和结构局部响应监测传感器构成，应实现桥梁环境参数、车辆荷载参数及视频信息、结构响应的测量。4.2.3数据采集与传输模块由数据采集设备、数据传输设备与缆线、数据采集与传输软件构成，应实现传感器数据同步采集与传输，保证数据质量、不失真。4.2.4数据处理与管理模块由数据预处理、中心数据库、数据查询与管理软硬件构成，应实现桥梁监(检)测数据的处理、查询、存储与管理等功能。4.2.5数据分析与安全预警及评估模块应实现数据实时在线显示、数据分析、安全预警及评估等功能。4.3传感器模块4.3.1传感器模块设计应包括监测内容和测点选择的设计以及传感器选型。4.3.2监测内容应包括荷载与环境监测、结构整体响应监测与结构局部响应监测：)荷载与环境监测内容包括车辆荷载、风、地震、温度、湿度、降雨量和船舶撞击力等；b)结构整体响应监测内容包括结构振动、变形、位移、转角等；℃)结构局部响应监测包括构件局部应变、索力、钢构件疲劳、支座反力、裂缝、腐蚀、基础冲刷深度等。4.3.3测点选择应满足数据分析与安全预警及评估要求，应采用结构计算分析、结构危险性分析和易损性分析方法确定监测的关键构件和部位。4.3.4传感器模块设计应考虑防雷、防静电、防尘、防水等防护措施。3蜀素衬网Z.ZS0
JT/T1037-20164.4数据采集与传输模块4.4.1数据采集与传输模块设计应包括与传感器接的匹配性设计、信号调理与数据采集方案、数据传输方案与路由设计、软件功能设计与集成方案。4.4.2根据监测数据特点和数据分析要求，采用相应的数据采集方案，应保证信号信噪比高、不失真，动态信号还应满足采样定理。4.4.3信号调理与数据采集设备应基于接匹配性、环境适应性、稳定性、耐久性等要求进行选型。4.4.4数据采集与传输设备应选用兼容性、耐久性和环境适应性好的产品，并应易于维护、便于更换，且采取防水、防尘、防雷、防损坏等防护措施。4.4.5数据采集站（机柜）布置方案应考虑传感器布置、信号传输距离、易于维护等要求，宜与通信、监控等机电工程资源共享。4.4.6数据采集和传输软件应自动采集与传输数据，并可进行人工干预采集与采集参数调整。4.4.7数据传输路由与综合布线应基于桥梁现场情况、传感器与数据采集站布置方案及信号传输距离进行设计，宜利用机电工程已有桥架和预留孔洞走线，并远离强电等噪声源。4.5数据处理与管理模块4.5.1数据处理与管理模块设计应包括架构设计、功能设计、性能设计、安全设计，软件开发应考虑先进性、实用性、安全性、稳定性、容错性、可操作性和可扩展性。4.5.2数据处理与管理模块应包括下列主要功能：a)数据预处理、数据存储、自动生成报告报表；b)操作系统中心数据库，进行数据查询和管理；e据c)备份数据、自动导入和导出数据及手工导人和导出数据：d)统一的数据标准格式和接；ε)数据安全性，可采取设定不同用户级别权限和密码，以及网络防护等技术措施。4.5.3数据处理与管理模块应根据不同数据类型设计数据库以及数据维护和备份机制。4.6数据分析与安全预警及评估模块4.6.1数据分析与安全预警及评估模块应包括数据分析、安全预警、安全一级评估、安全二级评估和专项评估。4.6.2数据分析应对荷载与环境数据、结构整体响应数据和结构局部响应数据进行全面统计分析和特殊分析，为安全预警、安全一级评估、安全二级评估和专项评估提供基础数据。4.6.3安全预警应根据监测数据流和数据分析结果进行实时预警。4.6.4安全一级评估应对监测数据统计特征值与规范设计值进行比对并分析，形成安全一级评估结果。4.6.5安全二级评估利用修正结构有限元模型、监测荷载、规范设计荷载进行结构重分析和极限承载能力分析，评估桥梁结构安全储备和安全状态等级，形成安全二级评估结果。4.6.6桥梁遭受洪水、流冰、漂流物和船舶车辆的撞击、滑坡、泥石流、地震、风灾、海啸、火灾、化学剂腐蚀和特殊车辆过桥等突发事件后，应采用专业分析方法进行专项评估，形成专项评估结果。4.6.7安全评估应选用可靠的评估方法，兼顾结构安全评估技术发展预留升级接。4.7系统集成及用户界面交互4.7.1系统集成应包括硬件集成、软件集成和工具平台集成。4.7.2系统集成应通过工具平台实现硬件和软件最优配置，形成完整集成方案，使系统整体性能蜀Z.ZS0
JT/T1037-2016最优。4.7.3系统集成应进行硬件、软件、网络等接设计，使各模块协调统一工作，形成桥梁安全监测一体化协作平台。4.7.4用户界面交互应清晰、友好地显示监测数据、数据采集与传输工作状态、数据处理与分析结果、安全预警信息及评估结果。4.7.5系统投入运行前，应基于桥梁结构特性对输入和输出的监测数据进行逻辑性、相关性和匹配性检验。5监测内容与测点选择5.1一般规定5.1.1监测内容应根据运营环境、结构特点、结构危险性分析、结构设计和监测功能确定。5.1.2测点选择应满足安全预警和评估要求，遵循“代表性、实用性、经济性、少而精”的选择原则。5.1.3监测内容和测点选择符合下列规定：)荷载与环境监测内容和测点选择应根据荷载与环境作用特点确定；b)结构整体响应监测内容和测点选择应根据结构振动和变形特点、模态参数识别及安全评估要求确定；c)结构局部响应监测内容和测点选择应根据结构计算分析和易损性分析结果确定。5.2监测内容5.2.1荷载与环境监测内容选择符给下列规定：网)应对桥梁车辆荷载进行监测，包括断面交通流、车型、车轴重、轴数、车辆总重、车速等；b)应对桥梁结构温度场和湿度进行监测；℃)应对大跨径斜拉桥和悬索桥等风敏感结构的风参数进行监测，其他桥梁可根据抗风设计和安全评估要求进行选择；)应对特大型桥梁桥址区域地震动进行监测，宜对抗震设防等级较高区域的其他桥梁地震动进行监测，非抗震设防区域宜根据抗震设计和安全评估要求进行选择；e)按GB50139规定，航道等级为I级~V级的桥粱宜进行船舶撞击监测，非通航孔桥宜在船舶撞击风险区进行船舶撞击监测；)宜对斜拉桥进行降雨量监测。5.2.2结构整体响应监测内容包括结构振动、位移、变形和转角，各种桥型均应进行振动与变形监测，位移和转角可根据结构受力特点选择确定。5.2.3结构局部响应监测内容选择符合下列规定：a)应对关键构件应变进行监测；b)应对缆索（主缆、吊索和系杆）力进行监测；c)宜对边界约束体系中关键支座的支座反力进行监测；)应对钢箱梁正交异性钢桥面板、吊索、斜拉索以及其他存在疲劳效应的钢构件进行疲劳监测；e)宜依据大跨径混凝土桥梁结构受力特点、易损性和结构设计要求进行裂缝监测；)宜对水文和地质条件复杂、冲刷严重的桥梁进行流速和冲刷深度监测；g)宜对位于海洋环境、盐碱地区域和石油化工等侵蚀性工业环境的桥梁进行腐蚀监测。5.2.4根据桥型和受力特点按表1选择相应监测内容，除表1所列桥型之外的复杂和重要桥梁也可参照表1。5蜀Z.Z心
JT/T1037-2016表1监测内容桥型选择类别主要参数梁桥拱桥斜拉桥悬索桥断面交通流、车型、车轴重、轴数、车辆总重、车速车辆荷载空间分布0000船舶撞击桥墩加速度000桥面00风速、风向拱顶0塔顶风压梁表面风压00桥岸地表场地加速度0000地晨承台顶或桥嫩底部加速度0000箱梁内外环境温度混凝土温度00荷载钢结构温度与环境00主拱温度0温度主续温度网J?JNE锚室内温度鞍罩内温度桥面铺装层温度0000箱梁内湿度环境湿度索塔铺固区湿度湿度主缆内湿度锚室内湿度鞍罩内湿度雨量降雨量0主梁竖向振动加速度主梁横向振动加速度主粱纵向振动加速度0000结构整体桥嫩顶部纵向和横向振动加速度0响应振动拱顶三向振动加速度塔顶水平双向振动加速度吊杆（索）振动加速度斜拉索振动加速度（面内、面外）6蜀Z.Z
JT/T1037-2016表1（续）桥型选择类别主要参数梁桥拱桥斜拉桥悬索桥主梁挠度主梁横向变形00墩顶偏位0变形拱顶偏位拱脚偏位0结构整体塔顶偏位响应主缆偏位支座位移0000位移梁端纵向位移00O0铺碇位移转角塔顶截面倾角00主梁关键截面应变应变体内、体外预应力0主拱关键截面应变裂缝其尚混凝结JZC00基础冲刷流速、基础冲刷深度0000混凝土侵蚀深度0000腐蚀钢结构、拉索、主缆及锚具腐蚀0000结构局部吊杆（索）响应系杆索力斜拉索、拉索断丝0000支座反力支座反力0000斜拉索主梁、疲劳吊索-伸缩缝00注：“”为必选监测项，“O”为宜选监测项，“-”为不包含项。5.3测点选择5.3.1荷载与环境监测5.3.1.1车辆荷载监测宜采用不停车称重方法，称重测点宜选择在路基或有稳定支撑的混凝土结构铺装层内，应覆盖所有行车道。7蜀Z.ZS0.ET
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