
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


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文檔簡介
目次
1總則!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1
2術語!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!2
3總體設計要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!4
3.1一般規(guī)定!!!!!!!!!!!!!!!!!!4
3.2監(jiān)測內容!!!!!!!!!!!!!!!!!!4
3.3系統(tǒng)功能設計要求!!!!!!!!!!!!!!6
4傳感器子系統(tǒng)設計要求!!!!!!!!!!!!!!!7
4.1一般規(guī)定!!!!!!!!!!!!!!!!!!7
4.2傳感器選型要求!!!!!!!!!!!!!!!8
4.3傳感器布點要求!!!!!!!!!!!!!!!8
4.4傳感器性能要求!!!!!!!!!!!!!!11
5數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)設計要求!!!!!!!!!!15
5.1一般規(guī)定!!!!!!!!!!!!!!!!!15
5.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設計要求!!!!!!!!!15
5.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設計要求!!!!!!!!!16
5.4數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設計要求!!!!!!!!!!!17
5.5數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集設備性能要求!!!!!!!17
5.6數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳輸設備性能要求!!!!!!!18
6橋梁結構安全評價子系統(tǒng)設計要求!!!!!!!!!21
6.1一般規(guī)定!!!!!!!!!!!!!!!!!21
6.2結構安全預警模塊設計要求!!!!!!!!!21
6.3結構狀態(tài)及損傷識別模塊設計要求!!!!!!22
6.4結構綜合評估模塊設計要求!!!!!!!!!23
7數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)設計要求!!!!!!!!!!!!!24
8系統(tǒng)驗收!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!25
9系統(tǒng)維護!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!26
本規(guī)程用詞說明!!!!!!!!!!!!!!!!!!!27
引用標準名錄!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!28
附:條文說明!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!31
Contents
1GeneralPrinciples!!!!!!!!!!!!!!!!!1
2Terminology!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!2
3DesigningofStructuralHealthMonitoringSystemforBridges
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!4
3.1GeneralRegulations!!!!!!!!!!!!!!4
3.2ScopeofStructuralHealthMonitoringSystem!!!!4
3.3ComponentsofSHM!!!!!!!!!!!!!6
4SensorySystem!!!!!!!!!!!!!!!!!!7
4.1GeneralRegulations!!!!!!!!!!!!!!7
4.2RulesforChoosingSensors!!!!!!!!!!!8
4.3RulesforDeploymentofSensor!!!!!!!!!8
4.4SpecificationsofSensors!!!!!!!!!!!11
5DataacquisitionandTransmissionSystem!!!!!!!15
5.1GeneralRegulations!!!!!!!!!!!!!15
5.2Designingofhardwaresfordataacquisitionsystem!15
5.3Designingofsoftwaresfordataacquisitionsystem!16
5.4Designingofdatatransmissionsystem!!!!!!17
5.5Performancerequirementsofhardwarefordata
acquisitionsystem!!!!!!!!!!!!!!17
5.6Performancerequirementsofhardwarefordata
transmissionsystem!!!!!!!!!!!!!18
6Structuralhealthevaluationsystems!!!!!!!!!!21
6.1GeneralRegulations!!!!!!!!!!!!!21
6.2Early-warningModularforBridges!!!!!!!21
6.3DamageDetectionofBridges!!!!!!!!!!22
6.4ComprehensiveEvaluationofBridges!!!!!!23
7Structuralhealthdatamanagementsystems!!!!!!!24
8InspectionofSystems!!!!!!!!!!!!!!!25
9Maintenanceofsystems!!!!!!!!!!!!!!!26
ExplanationofWordinginThisCode!!!!!!!!!!!27
NormativeStandards!!!!!!!!!!!!!!!!!28
ExplanationofProvision!!!!!!!!!!!!!!!!31
1總則
1.0.1為提高天津市橋梁養(yǎng)護管理水平,保障橋梁的服役安全,
特制訂本規(guī)程。
1.0.2本規(guī)程適用于天津市既有和新建的各種市政公路橋梁結
構健康監(jiān)測系統(tǒng)的建設。
1.0.3橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)應與橋梁管理系統(tǒng)相兼容。
1.0.4橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的設計應充分考慮與橋梁施工監(jiān)
控、成橋荷載試驗等的關聯(lián)性。
1.0.5按橋梁的建設規(guī)模、重要性、服役環(huán)境及其服役期內性能
退化情況,橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的等級劃分應符合表1.0.5
規(guī)定。
表1.0.5橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的等級劃分
等級橋型監(jiān)測系統(tǒng)的性能
監(jiān)測內容全;系統(tǒng)硬軟件功能強大,可擴
特大跨度橋梁(主跨>150m)、復
一級展性強,系統(tǒng)自動化、集成化和網(wǎng)絡化程
雜結構橋梁、重要橋梁
度高;實時在線和遠程監(jiān)測。
大跨度橋梁(40m≤主跨≤監(jiān)測內容較全;系統(tǒng)定期監(jiān)測(每次連續(xù)
二級150m)、較復雜結構橋梁、較重要監(jiān)測多天);自動化程度較高;數(shù)據(jù)管理
橋梁系統(tǒng)網(wǎng)絡化運行。
注:(1)復雜結構橋梁指斜拉橋、懸索橋、拱橋以及組合結構等橋梁,較復雜橋梁
結構指連續(xù)梁橋、剛構橋等橋梁;
(2)重要橋梁指橋梁所在位置極為重要,該橋具有重要的政治或經濟意義。
1.0.6橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的實施,除執(zhí)行本規(guī)程的規(guī)定外,
尚應符合國家及行業(yè)頒發(fā)的有關標準、規(guī)范的規(guī)定。
1
2術語
2.0.1橋梁結構健康監(jiān)測BridgeStructuralHealthMonitoring
(BSHM)
指通過對橋梁結構的整體行為和實時環(huán)境響應進行監(jiān)測,對
結構的損傷位置和程度進行診斷,對橋梁的服役情況、可靠性、耐
久性和承載能力進行智能評估,為橋梁的維修、養(yǎng)護與管理決策
提供依據(jù)和指導。
2.0.2有限元模型修正FiniteElementUpdating
指依據(jù)相關測試結果,利用有效手段修正結構有限元模型中
的參數(shù),使所建立的有限元模型盡可能地反映結構的真實狀態(tài)。
2.0.3傳感器Sensor
指將特定的被測量信息(包括環(huán)境變化、結構應變、結構變
形、結構振動等)按一定的規(guī)律轉換成某種可用信號輸出的器件
或裝置。
2.0.4光纖光柵傳感器FiberBraggGratingSensor
是將光纖光柵作為敏感元件的一類光纖傳感器,它通過外場
作用下光柵中心波長的變化來獲取外界信息,具有傳感探頭結構
簡單、抗干擾能力強、重復性好和便于組成傳感網(wǎng)絡等優(yōu)點。
2.0.5全球定位系統(tǒng)GlobalPositioningSystem
是一種結合衛(wèi)星及通訊發(fā)展的技術,利用導航衛(wèi)星進行測時
和測距。
2.0.6模/數(shù)轉換Analog/Digital,A/D
將模擬信號(電壓或電流)轉換為計算機可識別的二進制數(shù)
值流。
2.0.7增益Gain
指在將模擬信號轉化為數(shù)字信號時對信號進行放大。
2.0.8數(shù)據(jù)壓縮DataCompression
2
指以最少的數(shù)碼表示信源所發(fā)的信號,減少容納給定信息集
合或數(shù)據(jù)采樣集合的信號空間。
2.0.9總線Bus
指通過時分復用的方式,將信息以一個或多個源部件傳送到
一個或多個目的部件的一組傳輸線。
2.0.10雨流計數(shù)法Rain-flowCountingMethod
也叫塔頂統(tǒng)計法,是根據(jù)所研究材料的應力-應變過程進行
計數(shù),統(tǒng)計載荷波形中的循環(huán)和半循環(huán)。
2.0.11數(shù)據(jù)融合DataFusion
數(shù)據(jù)融合是一個多級、多層面的數(shù)據(jù)處理過程,主要完成對
來自多個信息源的數(shù)據(jù)進行自動檢測、關聯(lián)、相關、估計及組合等
的處理。
2.0.12實時動態(tài)差分法RealTimeKinematic,RTK
RTK定位技術是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術,
它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果。
3
3總體設計要求
3.1一般規(guī)定
3.1.1系統(tǒng)的設計必須做到安全可靠,包括監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性、
分析方法的可靠性和系統(tǒng)軟硬件的可靠性。
3.1.2應合理運用計算機技術和遠程信息傳輸技術,以保障系
統(tǒng)的實時性。
3.1.3應采用先進的硬件設備、先進的網(wǎng)絡平臺、先進的開發(fā)技
術,保證系統(tǒng)具有一定的超前性。
3.1.4系統(tǒng)應滿足用戶的不同需求,系統(tǒng)軟件應操作簡便。
3.1.5系統(tǒng)應能比較容易地利用標準化開發(fā)工具加以擴展和升級。
3.1.6系統(tǒng)應便于養(yǎng)護、管理部門進行維護。
3.1.7應在各個環(huán)節(jié)提供安全措施,防止非法侵入。
3.2監(jiān)測內容
3.2.1橋梁監(jiān)測內容包括作用監(jiān)測和結構響應監(jiān)測。
3.2.2梁式橋監(jiān)測內容應符合表3.2.2規(guī)定。
表3.2.2梁式橋監(jiān)測內容
必選項車輛荷載、溫度
作用監(jiān)測
可選項地震作用
必選項應力、撓度、橋梁振動、橋墩沉降、伸縮縫變位
結構響應監(jiān)測
可選項橋梁幾何線形、支座反力
3.2.3拱式橋監(jiān)測內容應符合表3.2.3規(guī)定。
4
表3.2.3拱式橋監(jiān)測內容
必選項車輛荷載、溫度
作用監(jiān)測
可選項地震作用、風荷載、視頻
吊桿索力、系桿索力、主梁撓度、主拱振動、應力、拱
必選項
結構響應監(jiān)測腳變位、伸縮縫變位
可選項橋梁幾何線形、支座反力
3.2.4斜拉橋監(jiān)測內容應符合表3.2.4規(guī)定。
表3.2.4斜拉橋監(jiān)測內容
必選項車輛荷載、風荷載、溫度
作用監(jiān)測
可選項地震作用、濕度、視頻
橋塔及主梁各控制部位應力、橋塔空間變位、橋塔振
必選項
結構響應監(jiān)測動、斜拉索索力、主梁撓度、主梁振動、伸縮縫變位
可選項橋梁幾何線形、支座反力
3.2.5懸索橋監(jiān)測內容應符合表3.2.5規(guī)定。
表3.2.5懸索橋監(jiān)測內容
必選項車輛荷載、風荷載、溫度
作用監(jiān)測
可選項地震作用、濕度、視頻
應力、橋塔位移、橋塔振動、主纜索力、主纜空間位
必選項置、吊桿索力、主梁撓度、橋梁振動、錨碇的變位、錨
結構響應監(jiān)測
碇壓力、伸縮縫變位
可選項橋梁幾何線形、支座反力
3.2.6其它復雜結構橋監(jiān)測內容
其它復雜結構橋根據(jù)橋梁結構受力特點和需要,進行健康監(jiān)
測系統(tǒng)專項設計,確定監(jiān)測內容。
5
3.3系統(tǒng)功能設計要求
3.3.1橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)劃分為4個子系統(tǒng),系統(tǒng)功能應
符合表3.3.1規(guī)定。
表3.3.1系統(tǒng)構成及主要功能
系統(tǒng)完成的主要功能
由各種不同類型的傳感器構成,將被測的不同形式的物
傳感器子系統(tǒng)
理量轉變成便于記錄及再處理的電壓、電流或光等信號
數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)負責信號采集、傳輸、處理和分析控制
包括結構安全預警模塊、結構狀態(tài)與損傷識別模塊、結構
綜合評估模塊,主要負責對橋梁危險狀態(tài)進行預警、對橋
結構安全評價子系統(tǒng)
梁狀態(tài)參數(shù)和損傷狀況進行識別、對橋梁綜合性能進行
評估,給出養(yǎng)護建議
各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的支撐系統(tǒng),完成數(shù)據(jù)的歸檔、查詢、存儲、
數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)
維護和打印輸出等工作
6
4傳感器子系統(tǒng)設計要求
4.1一般規(guī)定
4.1.1傳感器選型應符合下列要求:
1應使傳感器在使用壽命內穩(wěn)定可靠運行;
2應選用耐久性好和抗干擾性強的傳感器;
3應選用技術成熟、性能先進的傳感器;
4傳感器應便于維護和更換;
5在滿足監(jiān)測要求的情況下,應選擇造價低、易安裝的傳感器。
4.1.2傳感器布點應符合下列要求:
1傳感器的布置應體現(xiàn)優(yōu)化原則,利用盡可能少的傳感器
獲取全面、精確的作用和結構參數(shù)信息;
2根據(jù)橋梁結構的受力特點,對其監(jiān)測項目及監(jiān)測部位進
行分析和優(yōu)化確定,測量的參數(shù)應與模型分析的結果建立起對應
關系;
3對結構構件進行重要性、危險性和易損性分析,將該分析
結果作為傳感器布置的參考指標;
4對特殊、重要部位進行重點監(jiān)測以分析、計算和評估重要
構件的工作狀態(tài),并預測其他構件的內力分布和變化;
5傳感器數(shù)量和設備能力等應具有適度冗余,以確保系統(tǒng)
的可靠性,并滿足系統(tǒng)未來改進、擴充和系統(tǒng)升級;
6傳感器的布設工藝與平臺結構的其他施工工藝緊密配
合,不出現(xiàn)矛盾,并兼顧相互的補充與加強;
7傳感器的布設工藝不能損傷結構。
7
4.2傳感器選型要求
4.2.1按橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測內容,應選用相應類型
的傳感器,選擇的傳感器類型應符合表4.2.1規(guī)定。
表4.2.1傳感器選擇類型
監(jiān)測類別監(jiān)測內容傳感器類型
風荷載機械式風速儀和超聲風速儀
溫度溫度傳感器
作用濕度濕度傳感器
車輛荷載動態(tài)稱重儀、視頻攝像頭
地震加速度傳感器
應力光纖光柵應變傳感器和振弦式應變傳感器等
加速度傳感器(A)、錨索計、磁通量傳感器、光纖光柵
索力
智能拉索
撓度全球定位系統(tǒng)、傾角儀
橋塔空間變位全球定位系統(tǒng)、傾角儀
結構響應
橋梁振動速度傳感器、加速度傳感器(B)
橋梁幾何線形靜力水準儀、位移計、傾角儀、GPS、自動全站儀
支座反力應變傳感器、支座反力計
伸縮縫變位位移計
4.3傳感器布點要求
4.3.1梁橋各監(jiān)測內容布點應符合表4.3.1的規(guī)定。
8
表4.3.1梁橋布點要求
監(jiān)測內容布點要求
溫度主跨跨中、1/4和3/4跨
濕度主跨跨中
應力主跨跨中、1/4和3/4跨、邊跨跨中及支點(對于剛構橋為墩梁固結處)
橋梁振動主跨跨中、1/4和3/4跨、邊跨跨中及支點(對于剛構橋為墩梁固結處)
撓度主跨跨中、主跨1/4和3/4跨,邊跨跨中
車輛荷載與主橋相連的引橋橋頭,行車道
地震橋墩承臺
伸縮縫縫寬伸縮縫
4.3.2拱橋各監(jiān)測內容布點應符合表4.3.2的規(guī)定。
表4.3.2拱橋布點要求
監(jiān)測內容布點要求
風速主拱跨中
溫度主跨跨中、主拱跨中
濕度主跨跨中、主拱跨中
車輛荷載與主橋相連的引橋橋頭,行車道
地震拱腳
應力主跨跨中、1/4和3/4跨、主拱跨中、拱腳
索力吊桿
橋梁振動主跨跨中、1/4和3/4跨
空間變位主跨跨中、主拱跨中、拱腳
撓度主跨跨中、主跨1/4和3/4跨、拱頂
支座反力拱座
伸縮縫縫寬伸縮縫
9
4.3.3斜拉橋各監(jiān)測內容按表4.3.3的規(guī)定確定。
表4.3.3斜拉橋布點要求
監(jiān)測內容布點要求
風速儀主跨跨中、索塔
溫度主跨跨中、索塔
濕度主跨跨中、索塔
車輛荷載與主橋相連的引橋橋頭,行車道
地震橋墩承臺
應力主跨跨中、1/4和3/4跨、邊跨跨中、索塔
索力斜拉索
橋梁振動主跨跨中、1/4、3/4跨,邊跨跨中、索塔
空間變位主跨跨中、索塔
撓度主跨跨中、主跨1/4和3/4跨、邊跨跨中
支座反力橋墩
伸縮縫縫寬伸縮縫
4.3.4懸索橋各監(jiān)測內容布點按表4.3.4的規(guī)定確定。
表4.3.4懸索橋布點要求
監(jiān)測內容布點要求
風速主跨跨中、索塔
溫度主跨跨中、索塔
濕度主跨跨中、索塔
車輛荷載與主橋相連的引橋橋頭,上下行車道
地震橋墩承臺、索塔
應力主跨跨中、1/4和3/4跨、邊跨跨中、索塔
索力主纜、吊桿
橋梁振動主跨跨中、1/4、3/4跨,邊跨跨中、索塔
結構空間變位主跨跨中、索塔
結構撓度主跨跨中、主跨1/4和3/4跨,邊跨跨中
錨碇壓力錨碇
伸縮縫縫寬伸縮縫
01
4.3.5滿足設計和管理單位的其它監(jiān)測內容及布點要求。
4.4傳感器性能要求
4.4.1橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)常用傳感器性能應符合表4.4.1
規(guī)定。
表4.4.1常用傳感器的性能要求
傳感器名稱技術指標備注
1)風速測量范圍:(0~60)m/s
2)風速分辨率:0.01m/s
3)風速測量精度:±1%
4)風向方位角測量范圍:0°~360°
采用超聲和機械式
超聲風速儀5)風向分辨率:0.1°
風速儀相配合工作
6)風向測量精度:≤±1°
7)采樣頻率:≥10Hz
8)工作溫度:(-30~65)℃
9)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
1)風速測量范圍:(0~60)m/s
2)風速測量精度:<±0.3m/s
3)風向方位角測量范圍:0°~360°
機械式風速儀4)風向測量精度:<±3°
5)采樣頻率:≥20Hz
6)工作溫度:(-30~65)℃
7)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
1)行車速度范圍:(10~200)km/h
2)測速精度:≤±1.5%
3)分離車輛準確可靠:≥98%
4)稱重范圍:≥300kN/軸
5)交通量計數(shù)精度:≤±1%
動態(tài)稱重儀
6)軸距誤差:≤±1%
7)測重精度:±5%
8)可分類車型:交通部頒布的標準車型
9)工作溫度:(-30~85)℃
10)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
11
續(xù)表4.4.1常用傳感器的性能要求
傳感器名稱技術指標備注
1)測量方向(軸數(shù)):3
2)測量范圍:±2g
3)帶寬:(0~500)Hz
4)分辨率:<1.0μg
加速度傳感器用于地震、橋梁振動
5)靈敏度:≥1500mv/g
(A)和撞擊監(jiān)測
6)橫向靈敏度比:<1%
7)抗沖擊極限:>250g
8)工作溫度:(-30~65)℃
9)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
1)測量方向(軸數(shù)):1
2)測量范圍:±5g
3)靈敏度:≥1000mv/g
加速度傳感器4)分辨率:<1.0μg
索力監(jiān)測
(B)5)頻響范圍:(0~80)Hz
6)噪聲:<10μV
7)工作溫度:(-30~65)℃
8)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
1)測量范圍:±1500με
2)分辨率:1με
3)采樣率:≥10Hz
應變傳感器
4)工作溫度:(-30~85)℃
5)測量精度:±3με
6)使用壽命:≥15年
1)靜態(tài)基線精度:
水平:3mm+0.5ppm
豎向:5mm+1ppm
2)RTK精度:
全球定位系統(tǒng)
水平:10mm+1.5ppm
(GPS)
高程:15mm+1.5ppm(實時)
3)采樣頻率:≥20Hz
4)工作溫度:(-30~60)℃
5)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
21
續(xù)表4.4.1常用傳感器的性能要求
傳感器名稱技術指標備注
1)測量范圍:(10~1000)mm
2)精度:0.1mm
位移傳感器3)分辨率:0.01mm
4)工作溫度:(-30~65)℃
5)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
1)測量范圍:0~100%RH
2)精度:±1.5%
濕度計3)穩(wěn)定性:小于1%RH/年
4)工作溫度:(-30~85)℃
5)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
1)測量范圍:(-30~85)℃
2)精度:±0.5℃
溫度計
3)工作溫度:(-30~85)℃
4)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
1)量程:±14.5°
2)靈敏軸非對準性:<0.15°
3)零點偏差:<0.15°
4)非線性:<0.005°
5)帶寬-3dB,(典型值):30Hz
6)滿量程輸出:±5.00volts±0.5%
傾角儀7)靈敏度非對準性:<100ppm/℃
8)零點溫度系數(shù):0.003°/℃
9)分辨率:<0.00005°
10)重復性:<0.003°
11)噪聲:<0.0002°rms
12)工作溫度:(-30~65)℃
13)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
1)量程:≥±10mm
2)精度:±0.3mm
靜力水準儀
3)工作溫度:(-30~65)℃
4)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
1)測量范圍:0~斜拉索屈服應力
2)接線長度:≤200m
3)系統(tǒng)誤差:≤2%FS
磁通量傳感器4)供電電源:AC(100~240)V
5)激勵電壓:(100~500)V
6)工作溫度:(-30~65)℃
7)使用壽命:≥15年
31
續(xù)表4.4.1常用傳感器的性能要求
傳感器名稱技術指標備注
1)角度測量精度:≤1″
2)測距精度:1mm+2ppm
3)測程(平均大氣條件):2.5km(單棱鏡)/
3.5km(三棱鏡);
4)單次測量時間:≤3.5s
自動全站儀
5)望遠鏡放大倍率:30×
6)ATR功能:1000m(單棱鏡)/600m(360°棱
鏡)
7)工作溫度:(-30~65)℃
8)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
1)測量范圍:(500~64000)kN
2)分辨力:≤0.1%FS
3)非直線度:≤1.5%FS
支座反力計
4)綜合誤差:≤2.0%FS
5)工作溫度:(-20~65)℃
6)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
1)精度等級:3%
2)適用量程(0.2Fnom~Fnom)
3)安裝位置不變時:0.5%
4)安裝位置改變時:1.5%
5)重復性誤差(0.2Fnom~Fnom):0.3%
6)線性度誤差:0.3%
7)溫度對靈敏度影響/10℃:0.25%(補償后
0.05%)
8)溫度對零點輸出影響/10℃:0.2%
錨索計9)偏心影響/5mm:0.4%
10)蠕變/30min:0.1%
11)零點漂移/lyear:0.2%
12)儲藏溫度:(-40~70)℃
13)最大工作荷載:120%
14)極限安全過載:150%
15)破壞荷載:250%
16)允許應力振幅:70%
17)工作溫度:(-30~65)℃
18)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
41
5數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)設計要求
5.1一般規(guī)定
5.1.1一級橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應符合下列規(guī)定:
1在無人值守條件下能夠連續(xù)運行;
2在特殊狀態(tài)下進行特殊采集或人工干預采集;
3數(shù)據(jù)采集軟件具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)自動處理和緩存管理
功能;
4系統(tǒng)具有實時自診斷功能;
5能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步采集;
6滿足長期穩(wěn)定工作的要求。
5.1.2二級橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應符合下列規(guī)定:
1系統(tǒng)集成后可連續(xù)運行;
2可在特殊狀態(tài)下進行特殊采集或人工干預采集;
3數(shù)據(jù)采集軟件具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)自動處理和緩存管理
功能;
4系統(tǒng)具有實時自診斷功能;
5能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步采集。
5.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設計要求
5.2.1根據(jù)傳感器種類、數(shù)量、信號特征、信號采樣頻率、I/O數(shù)
據(jù)吞吐量及對信號的預處理等要求,決定數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)的基
本方式和具體硬件設備的選擇;
5.2.2應遵循標準協(xié)議和標準接口,便于數(shù)據(jù)傳輸和存儲;
5.2.3應具有較高的精度,宜配置信號增益、濾波等硬件設備;
5.2.4應具備實時采集、自動存儲、即時顯示、即時反饋、自動處
51
理、自動傳輸功能,應保證現(xiàn)場數(shù)據(jù)的真實性、有效性、實時性、可
用性;
5.2.5應滿足室外工作需求,具有便攜、防雨、防雷和防塵等功能;
5.2.6應易于更換,且更換不影響采集軟件的使用,應增大所有
功耗器件的冗余量,延長其使用壽命。
5.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設計要求
5.3.1一級橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設計要求:
1應能夠定時啟動傳感器設備監(jiān)測運行;
2應能夠與現(xiàn)場監(jiān)控中心工作站進行通信與數(shù)據(jù)交換;
3能夠進行時鐘校驗;
4可對監(jiān)測傳感器與二次儀表啟動電源的控制;
5可對可調的二次儀表增益的控制;
6可按不同的監(jiān)測操作和不同的監(jiān)測內容、采樣次序、采樣
頻率,完成對傳感器輸出的采樣與模數(shù)轉換;
7接收工作站對監(jiān)測操作參數(shù)的修改,調整監(jiān)測運行的時
間和監(jiān)測采樣次序、采樣頻率與監(jiān)測模擬量轉換參數(shù);
8對配置專用測控軟件的傳感器設備,提供軟件運行的平
臺,并編制相應的通信協(xié)議與接口;
9監(jiān)測數(shù)據(jù)非正常狀況的識別、剔除與事件發(fā)生率的記錄;
10完成與監(jiān)測數(shù)據(jù)輸出內容相應的監(jiān)測數(shù)據(jù)初步整理;
11監(jiān)測數(shù)據(jù)本地數(shù)據(jù)庫應能根據(jù)應用的要求,可調整有限
期的存儲、備份及管理;
12可對傳感器設備輸出物理量與運行狀況的檢測、識別;
13能夠實現(xiàn)工作站電源故障的報警;
14接受分系統(tǒng)工作站的查詢指令,調用本地數(shù)據(jù)庫;
15接受工作站傳送的監(jiān)測參數(shù)調整的指令,進行相關的監(jiān)
61
測過程或監(jiān)測數(shù)據(jù)處理參數(shù)的調整,并記錄、備份相關的調整
指令;
16本地數(shù)據(jù)庫的維護。
5.3.2二級橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設計具
體功能要求需滿足5.3.1第1~12條。
5.4數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設計要求
5.4.1現(xiàn)場傳輸子系統(tǒng)宜采用數(shù)字信號傳輸方式,并保證傳輸
線路的可靠性、安全性和可更換性。
5.4.2一級橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)應進行遠程傳輸子系統(tǒng)設計。
5.5數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集設備性能要求
5.5.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集設備性能符合表5.5.1規(guī)定。
表5.5.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集設備性能要求
序號設備名稱性能參數(shù)
1)通道數(shù):≥4
2)波長范圍:≥40nm
3)分辨率:0.2pm
4)重復性:2pm
光纖光柵
15)動態(tài)范圍:25dB
解調儀
6)光纖接頭:FC/APC
7)外部數(shù)據(jù)接口:RJ45、USB
8)工作溫度:(-30~65)℃
9)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
71
續(xù)表5.5.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集設備性能要求
序號設備名稱性能參數(shù)
1)A/D分辨率:≥16位
2)數(shù)據(jù)傳輸特點:各通道同步、獨立采樣、無道間干擾
3)信號輸入范圍:±10V、±5V、(0~5)V、(0~10)V(程控)
4)每通采樣速率:≥200Hz(程控)
2數(shù)據(jù)采集儀
5)觸發(fā)方式:程序觸發(fā)
6)通信方式:RS232、RJ45、USB
7)工作溫度:(-30~60)℃
8)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
1)采樣率:程控可選62.5,125,250,500SPS
2)動態(tài)范圍:90dB
3)轉換精度:16位
4)高通濾波:0.01Hz
5)低通濾波:數(shù)字FIR濾波器,-3dB點在采樣率的41%,截
止頻率為采樣50%
6)前置放大:1×,10×
7)滿量程:±2.5V
8)觸發(fā)方式:帶通閾值觸發(fā),STA/LTA觸發(fā),外觸發(fā)
3強震記錄儀9)記錄介質:非易失的COMS,SRAM.4Mb
10)記錄能力:每Mb記錄10min,250sps,3通道數(shù)據(jù)
11)事件預存儲:(0~40)s,250sps,3通道
12)后事件存儲:1~65000個A/D計數(shù)
13)回放裝置:RS232連接現(xiàn)場回放或MODEM遙控
14)時間系統(tǒng):系統(tǒng)時鐘和后備時鐘,GPS同步到UTC
15)時鐘穩(wěn)定度:≤0.05ppm
16)同步精度:1ms
17)工作溫度:(-30~65)℃
18)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
5.6數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳輸設備性能要求
5.6.1數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳輸設備性能符合表5.6.1規(guī)定。
81
表5.6.1數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳輸設備性能要求
序號設備名稱性能參數(shù)
1)光接口類型:FC/APC
2)工作波長:1310nm或1550nm
3)帶寬:±20nm
4)附件損耗:≤0.10dB
5)均勻性:≤0.6dB
1光纖耦合器
6)偏振平坦度:≤0.1dB
7)方向性:≥55dB
8)工作溫度:(-40~65)℃
9)封裝形式:標準機架盒
10)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
1)傳輸性能超過TIA/EIA-568B.2-1六類標準
2)阻抗:100ohms±15",(1~600)MHz
3)傳輸延遲:536ns/100mmax.@250MHz
4)延遲偏移:45nsmax
5)導體電阻:66.58ohmsmax/km
6)電容:5.6NFmax/100m
7)直流電阻:≤7.55Ω
8)耐壓:300voltsACorDC
9)彎曲半徑:1英寸(4倍電纜直徑)
10)額定速率:70nom%
11)UL/NEC等級:CMR
2網(wǎng)線
12)認證:獲ULlistedfileno.E154336
13)工作環(huán)境溫度:(-20~60)℃
14)儲運環(huán)境溫度:(-20~80)℃
15)導線:—23AWGsolidbarecopper
16)絕緣體:單體042in/整體20in
17)外皮:FRPVC
18)重量:261bs/mft
19)適合EIA/TIA568A/B通用線序
20)支持語音、數(shù)據(jù)及大多數(shù)媒體高速傳播
21)支持10BaseT/100BaseTx快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)和
622MbpsATM、令牌環(huán)等多種網(wǎng)絡類型
91
續(xù)表5.6.1數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳輸設備性能要求
序號設備名稱性能參數(shù)
1)損耗:1300/1.0dB/km,1500/0.7dB/km
2)傳輸距離:≥2km
3通信光纜3)網(wǎng)絡速率:10Gps
4)工作溫度:(-40~65)℃
5)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
1)20℃線芯直流電阻(≤Ω/km):45
2)電纜固有衰減(800Hz)(≤dB/km):1.10
3)+20℃絕緣電阻(≥MΩkm):3000
4)1min工頻交流電壓試驗:1500V不擊穿(50Hz)
5)遠端串音衰減(≥dB/500):70(800Hz)
4通信電纜6)電感(≤μH/km):800(800Hz)
7)電纜工作電容(≤μF/km):0.06(800Hz)
8)工作對直流電阻差(≤%環(huán)阻):2
9)單根垂直燃燒試驗:MT386
10)工作溫度:(-40~65)℃
11)使用壽命:符合現(xiàn)行國家/行業(yè)設備標準
02
6橋梁結構安全評價子系統(tǒng)設計要求
6.1一般規(guī)定
6.1.1根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù),通過該系統(tǒng)應能進行結構狀態(tài)與損傷識
別,并綜合識別的結果以及日常檢測結果對橋梁結構的安全使用
狀況進行預警評估。
6.1.2應能對監(jiān)測及識別的結果進行趨勢對比、分析與預測。
6.1.3應對結構各類監(jiān)測參數(shù)建立明確的預警指標,并對其監(jiān)
測結果進行分級預警。
6.1.4應能夠綜合各種監(jiān)測數(shù)據(jù)、檢測信息、內力狀態(tài)信息對結
構進行綜合評估。
6.2結構安全預警模塊設計要求
6.2.1結構安全預警模塊設計應滿足下列要求:
1在橋梁處于危險狀態(tài)信息庫所涵蓋的危險狀態(tài)時及時預
警,不允許出現(xiàn)漏報;
2在橋梁處于危險狀態(tài)信息庫所涵蓋的危險狀態(tài)時需立即
做出報警,報警必須及時;
3系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運行,保證安全預警的誤報率不高于2%;
4系統(tǒng)能夠通過亮燈、響鈴、給管理人員發(fā)短信等多種方式
進行報警。
6.2.2結構安全預警模塊的主要功能應滿足下列要求:
1給出橋梁的主要危險狀態(tài)描述,建立危險狀態(tài)信息庫;
2能夠對橋梁的主要危險狀態(tài)進行識別,并按3個級別進
行預警;
3根據(jù)不同的危險狀態(tài)和預警級別給出相應的應急預案,
12
并以最快的方式通知橋梁管理部門。
6.3結構狀態(tài)及損傷識別模塊設計要求
6.3.1結構狀態(tài)及損傷識別模塊設計應滿足下列要求:
1系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運行,損傷識別的誤報率低;
2應采用高速率的狀態(tài)識別算法來分析結構狀態(tài),在最短
時間內獲取相應信息;
3能夠根據(jù)歷史識別經驗對自身進行模型修正,進而對狀
態(tài)識別和損傷識別算法進行拓展和升級,提高自身性能。
6.3.2結構狀態(tài)及損傷識別模塊的主要功能應滿足下列要求:
1建立橋梁結構初始狀態(tài)和運營期當前狀態(tài)樣本集;
2能夠判斷橋梁結構是否發(fā)生損傷,并能初步判斷損傷位
置和損傷程度;
3所用的結構損傷識別技術應具有良好的抗噪能力;
4采用開放式的橋梁結構損傷自動識別系統(tǒng)。
6.3.3結構狀態(tài)及損傷識別模塊設計流程
結構狀態(tài)識別和損傷識別的流程如圖6.3.3所示。第一,建
立結構初始健康狀態(tài)樣本集;第二,利用監(jiān)測系統(tǒng)建立運營期結
構狀態(tài)樣本集;第三,將上述兩類樣本集的數(shù)據(jù)作為損傷識別算
法的輸入,經計算分析得到結構構件的損傷情況。
圖6.3.3結構狀態(tài)識別及損傷識別流程圖
22
6.4結構綜合評估模塊設計要求
6.4.1結構綜合評估模塊設計應滿足下列要求:
1橋梁結構綜合評估應綜合利用人工巡檢信息和在線監(jiān)測
數(shù)據(jù);
2所采用的綜合評估技術應具有實用性和可操作性;
3評估方法的確定應滿足《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》(JTGH11
-2004)等規(guī)范的規(guī)定;
4橋梁評估報告內容應全面,格式應規(guī)范。
6.4.2結構綜合評估模塊的主要功能應滿足下列要求:
1能夠對監(jiān)測及識別的結果進行歷史趨勢對比、分析與預測;
2能夠結合人工巡檢信息和自動采集數(shù)據(jù)對橋梁的整體工
作狀態(tài)進行評估;
3要求在線生成在線快速評估報告;
4能夠定期生成離線綜合評估報告;
5評估結果應明確、直觀,面向多級橋梁管理人員;
6應根據(jù)評估結果給出相應的維護管養(yǎng)建議。
6.4.3結構綜合評估模塊設計流程
結構綜合評估模塊設計流程見如圖6.4.3所示。該模塊除
應包括對結構進行安全性、適用性以及耐久性三個方面的評估和
利用,并要求包括對人工巡檢結果的評估過程,從而實現(xiàn)對自動
監(jiān)測信息和人工巡檢信息的綜合利用。
圖6.4.3綜合評估子系統(tǒng)設計流程圖
32
7數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)設計要求
7.0.1要求采用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)存儲和管理橋梁結構健康監(jiān)測
系統(tǒng)全過程的信息,包括所有的硬件、軟件以及監(jiān)測和分析結
果等。
7.0.2數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)的設計應包括數(shù)據(jù)庫結構設計和數(shù)據(jù)庫
功能設計。
7.0.3橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫應包括靜態(tài)數(shù)據(jù)庫和動
態(tài)數(shù)據(jù)庫。
1靜態(tài)數(shù)據(jù)庫:應包括橋梁設計與施工信息子庫、日常養(yǎng)護
檢測數(shù)據(jù)子庫、系統(tǒng)軟硬件信息子庫;
2動態(tài)數(shù)據(jù)庫:應包括橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)子庫、橋梁分析結果子
庫等。
7.0.4系統(tǒng)中各個數(shù)據(jù)庫結構設計應遵循數(shù)據(jù)庫設計的一般
原則。
7.0.5應采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準格式和統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口,以滿足其它
信息系統(tǒng)應用的需求,同時保證傳輸數(shù)據(jù)的安全性。
7.0.6數(shù)據(jù)庫應具有網(wǎng)絡防護功能,防止惡意攻擊和病毒破壞,
并根據(jù)用戶級別設定相應權限。
7.0.7數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)軟件應具備部分數(shù)據(jù)轉出、備份與恢復
功能。
42
8系統(tǒng)驗收
8.0.1橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)建成正常運營1至2個月后,由
相關部門組織系統(tǒng)驗收。
8.0.2橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的驗收內容主要包括傳感器子系
統(tǒng)和整體性能指標驗收。
8.0.3傳感器子系統(tǒng)驗收內容應達到以下要求:
1應保證表面式傳感器的成活率為100%,埋入式傳感器
的成活率不低于95%;
2傳感器采集數(shù)據(jù)精度應滿足橋梁安全評價與預警的需求;
3傳感器的安裝和走線應不造成對橋梁的破壞,不影響橋
梁的外觀;
4傳感器布設應具有較好的防銹蝕、防老化和防人為破壞
功能,并做好防雷、防盜等安全措施。
8.0.4系統(tǒng)整體性能要求如下。
1監(jiān)測數(shù)據(jù)必須有效傳輸至橋梁管理部門監(jiān)控中心,統(tǒng)一
維護管理;
2監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示刷新周期:≤10s;
3信息傳輸誤碼率:≤10-3;
4系統(tǒng)應保證24h連續(xù)工作,MTBF≥50000h;
5系統(tǒng)主服務器、采集服務器之間的時鐘差:<0.1s;
6整個系統(tǒng)應具有獨立的24h電源供給和可靠的防雷設計;
7應滿足實時監(jiān)測、定期程控監(jiān)測、特殊環(huán)境狀況下的應急
監(jiān)測;
8應滿足人工控制啟動的系統(tǒng)監(jiān)測;
9對于一般故障,系統(tǒng)應具有自動恢復啟動功能;
10必須提供系統(tǒng)完整的幫助文檔和操作手冊;
11業(yè)主和設計單位的其它要求。
52
9系統(tǒng)維護
9.0.1橋梁管理部門應安排專職人員對橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)
進行日常和定期維護管理。
9.0.2專職管理人員應掌握系統(tǒng)的硬件性能和技術參數(shù),熟練
操作系統(tǒng)各類軟件,能獨立處理系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各類故障。
9.0.3系統(tǒng)建成后,由相關部門負責建立相應的系統(tǒng)維護制度,
并編制完成工作手冊。
62
本規(guī)程用詞說明
對執(zhí)行規(guī)范條文嚴格程度的用詞,采用以下寫法:
1)表示很嚴格,非這樣做不可的用詞:
正面詞采用“必須”;反面詞采用“嚴禁”。
2)表示嚴格,在正常情況下均應這樣做的用詞:
正面詞采用“應”;反面詞采用“不應”或“不得”。
3)表示允許稍有選擇,在條件許可時首先應這樣做的用詞:
正面詞采用“宜”;反面詞采用“不宜”。
4)表示有選擇,在一定條件下可以這樣做的,采用“可”。
72
引用標準名錄
1《鋼結構設計規(guī)范》GB50017-2003;
2《工程測量規(guī)范》GB50026-2007;
3《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術規(guī)范》GB50198-94;
4《計算站場地技術條件》GB2887-89;
5《公路工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準》GB/T50283-
1999;
6《斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術條件》GB/T
18365-2001;
7《電力工程直流電源設備通用技術條件及安全要求》
GB/T19826-2005;
8《公路橋涵設計通用規(guī)范》JTGD60-2004;
9《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》JTGD63-2007;
10《公路圬工橋涵設計規(guī)范》JTGD61-2005;
11《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》
JTGD62-2004;
12《公路工程技術標準》JTGB01-2003;
13《公路工程質量檢驗評定標準》JTGF80/1-2004;
14《城市橋梁養(yǎng)護技術規(guī)范》CJJ99-2003;
15《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》JTGH11-2004;
16《公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范》JTJ025-86;
17《公路工程抗震設計規(guī)范》JTJ004-89;
18《市政橋梁工程質量檢驗評定標準》CJJ2-90;
19《公路橋梁抗震設計細則》JTG/TB02-01-2008;
20《公路斜拉橋設計細則》JTG/TD65-01-2007;
21《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》
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