DB22/T 5054-2021 市政桥梁结构监测系统标准

吉林省工程建设地方标准

市政桥梁结构监测系统标准

Municipalbridgestructuremonitoringsystemstandard

DB22/T5054-2021

主编部门：吉林省建设标准化管理办公室

批准部门：吉林省住房和城乡建设厅

吉林省市场监督管理厅

施行日期：2021年03月16日

2021·长春

吉林省住房和城乡建设厅

吉林省市场监督管理厅

通告

第9号

吉林省住房和城乡建设厅吉林省市场监督管理厅

关于发布《城镇道路泡沫沥青冷再生混合料技术

标准》等5项吉林省工程建设地方标准的通告

现批准《城镇道路泡沫沥青冷再生混合料技术标准》《城镇道

路温拌橡胶改性沥青混合料技术标准》《加热电缆地面辐射供暖技

术标准》《智慧工地全景成像测量标准》《市政桥梁结构监测系统标

准》为吉林省工程建设地方标准，编号依次为：DB22/T5050—2021、

DB22/T5051—2021、DB22/T5052—2021、DB22/T5053—2021、

DB22/T5054—2021，自发布之日起实施。

吉林省住房和城乡建设厅

吉林省市场监督管理厅

2021年03月16日

前言

根据吉林省住房和城乡建设厅《关于下达〈2020年全省工程

建设地方标准制定(修订)计划(一)〉的通知》(吉建办〔2020〕1号)

的要求，编制组会同有关单位，经过调查、深入研究，依据国家相

关标准，结合我省具体情况，制定本标准。

本标准的主要内容包括：1总则；2术语；3基本规定；4传

感器子系统；5数据采集子系统；6数据传输子系统；7数据存储

管理子系统；8预警评估子系统。

本标准由吉林省建设标准化办公室负责管理，由长春市智慧城

市科技有限公司负责具体技术内容的解释。

本标准在执行过程中，请各单位积极总结经验，积累资料，随

时将有关意见和建议反馈给吉林省建设标准化办公室（地址：长春

市民康路519号；电话：0431-88932615；邮政编码：130041，E-mail：

jljsbz@126.com），供今后修订时参考。

本标准主编单位：长春市智慧城市科技有限公司

长春市市政工程设计研究院

本标准参编单位：清华大学

北京科技大学

大连理工大学

吉林大学

哈尔滨工业大学

长春市市政设施维护管理中心

长春市建筑工程质量检测中心

北京煜星科技股份有限公司

北京替帝西交通科技有限公司

中公实业工程咨询（吉林）有限公司

吉林省瑞凯科技股份有限公司

大连航天北斗科技有限公司

深圳市简测智能技术有限公司

上海隼星传感技术有限公司

本标准主要起草人员：张天申班晓娟任亮王伯昕

贾子光马腾峰陈小旭邹亮

宋刚王霞白石祝宇鸿

何丽莉袁兆麟马博渊孙健

李建国李学颖杜艳韬刘召起

杨明山王景鹏姜志军刘福生

陈春友范文军赵立权王威

蔡磊公尚彦赵一奇过一

王朝阳杨加斌刘倩孙立佳

本标准主要审查人员：周毅陶乐然郭东伟胡封晔

吕彦伟李华王永光

目次

1总则...............................................................................................1

2术语...............................................................................................2

3基本规定.......................................................................................5

4传感器子系统...............................................................................7

4.1一般规定................................................................................7

4.2环境与荷载监测....................................................................7

4.3结构整体响应监测................................................................8

4.4结构局部响应监测................................................................9

4.5材料性能监测........................................................................9

5数据采集子系统..........................................................................10

5.1一般规定...............................................................................10

5.2采集设备...............................................................................10

5.3采集方式...............................................................................11

5.4采集模式...............................................................................11

6数据传输子系统..........................................................................13

6.1一般规定...............................................................................13

6.2传输方式...............................................................................13

6.3传输方式选择.......................................................................14

7数据存储管理子系统..................................................................16

7.1一般规定...............................................................................16

7.2数据处理...............................................................................16

7.3数据安全...............................................................................17

7.4数据库存储设计...................................................................17

7.5数据管理...............................................................................17

8预警评估子系统..........................................................................19

8.1一般规定...............................................................................19

8.2数据展示...............................................................................19

8.3数据分析...............................................................................20

8.4安全预警...............................................................................22

8.5一级评估...............................................................................23

8.6二级评估...............................................................................24

本标准用词说明................................................................................26

引用标准名录....................................................................................27

附：条文说明....................................................................................29

1总则

1.0.1为规范市政桥梁结构监测，确保桥梁结构运营安全可靠，制

定本标准。

1.0.2本标准适用于市政桥梁结构的监测系统。

1.0.3市政桥梁结构监测系统除应符合本标准外，尚应符合国家现

行有关标准的规定。

1

2术语

2.0.1市政桥梁municipalbridge

城市范围内连接或者跨越城市道路、河流等，供车辆、行人通

行的桥梁以及高架桥。

2.0.2结构监测系统structuremonitoringsystem

由安装在桥梁上的传感器以及数据采集、传输、存储与管理等

软硬件构成，对桥梁的环境与荷载作用以及桥梁结构性能参数进行

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。

2.0.3环境与荷载environmentandload

桥梁所在区域的自然环境参数与交通荷载，包括风、温度、湿

度、地震、车辆荷载等。

2.0.4结构局部响应structurallocalresponse

在荷载作用下桥梁结构的应变、裂缝、索力、支座反力等。

2.0.5结构整体响应structuralglobalresponse

在荷载作用下桥梁结构的振动、位移、变形和倾角等。

2.0.6集中采集centralizeddatacollection

数据采集设备集中且数据采集统一的一种数据采集方式。

2.0.7分布采集discretedatacollection

数据采集设备分散且数据采集不统一的一种数据采集方式。

2.0.8混合采集hybriddatacollection

数据采集设备包含集中和分布的一种数据采集方式。

2.0.9模拟信号analogsignal

模拟信号是指信息参数连续变化的信号。

2.0.10数字信号digitalsignal

数字信号是自变量因变量为离散的信号。

2

2.0.11有线传输wiretransmission

在两个通信设备之间通过有形介质，将信号从一方传输到另一

方的技术。

2.0.12无线传输wirelesstransmission

在两个通信设备之间不使用任何有形介质，而是通过空间传输

的一种技术。

2.0.13同步传输synchronoustransmission

发送方和接收方的时钟是统一的、字符与字符间的传输是同步

无间隔的数据传输方式。

2.0.14异步传输asynchronoustransmission

不要求发送方和接收方的时钟完全一样，字符与字符间的传输

是异步的数据传输方式。

2.0.15数据库database

长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。

2.0.16预警值alarmingvalue

对桥梁结构在施工过程、运营环境下可能出现的不同程度的异

常或危险，所设定的各监测点监测参数的警戒值。

2.0.17预警earlywarning

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。

2.0.18模态参数modalparameter

结构的固有动力特性，包括结构的自振频率、阻尼比和模态振

型。

2.0.19模态参数分析modalparameteranalysis

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。

2.0.20模型修正modelupdating

依据相关测试结果，利用有效手段修正结构有限元模型中的参

数，使所建立的有限元模型尽可能地反映结构的真实状态。

3

2.0.21损伤识别damageidentification

基于所测量的结构响应数据，分析结构物理参数的变化，进而

识别结构损伤的过程，其中包括疲劳裂纹、支座损伤、索损伤、混

凝土开裂、腐蚀等损伤识别。

2.0.22一级评估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，分析结构状态的过程。

2.0.23专项检查specialinspection

使用专业技术手段为实现特定目的而开展的桥梁检查活动。

2.0.24二级评估evaluation：level2

在一级评估的基础上，进行结构损伤识别、模型修正，判断结

构性能状态等级的过程。

4

3基本规定

3.0.1监测系统应具有传感器子系统、数据采集子系统、数据传输

子系统、数据存储管理子系统、预警评估子系统，并通过系统集成

技术将各个子系统集成为协调运行的整体。

3.0.2监测系统设置除应满足国家现行有关标准规定外，还应符合

下列规定：

1依据现行行业标准《城市桥梁养护技术标准》CJJ99的规

定，属于I类养护类别的桥梁应设置结构监测系统；

2依据现行行业标准《城市桥梁养护技术标准》CJJ99的规

定，经现场重复荷载试验其结果属于D级或E级，继续运营的桥

梁应设置结构监测系统；

3跨越铁路、轨道、城市主干道、江河以及互通立交等重要

节点桥梁宜设置结构监测系统；

4主要承重构件采用新技术、新材料、新工艺建设，需要对

其结构随时间、环境因素变化进行研究的桥梁宜设置结构监测系统。

3.0.3监测系统应设定监测预警值，监测预警值应满足桥梁设计及

被监测对象的控制要求。

3.0.4监测数据和预警信息应实时在线显示，并可将预警信息传送

给运维管理人员。

3.0.5监测系统应立足于长期规划，涵盖桥梁结构的建设及运营整

个寿命周期，综合考虑施工监测、运营监测的功能需求，具有连续

性和长期性。

3.0.6监测系统硬件应满足季冻区气候条件，具有抗低温工作性能。

3.0.7监测系统软件应技术先进、稳定可靠、操作简单、经济适用、

便于维护和扩展升级。

5

3.0.8监测系统应根据系统整体要求，确保各个子系统的协调性、

数据传输可靠性、系统整体稳定性、环境适应性、可扩展性以及对

其它系统平台的兼容性。

3.0.9对需要进行大修、加固及改扩建的市政桥梁，宜同步实施监

测系统。

3.0.10监测系统实施不应影响桥梁结构承载能力，不应对桥梁结

构造成损坏。

3.0.11监测系统的维护与管理应由专业运维团队负责。

6

4传感器子系统

4.1一般规定

4.1.1传感器子系统由环境与荷载监测、结构整体响应监测、结构

局部响应监测和材料性能监测传感器构成，应实现对桥梁环境参数、

车辆荷载参数、结构响应和性能的测量。

4.1.2传感器的选择应符合以下原则：

1传感器应满足测量精度、分辨率、灵敏度、量程、频响特

性等要求，应根据项目具体要求及实际应用条件，选择具有良好耐

久性、长期稳定性及抗干扰能力的传感器类型；

2应根据桥梁结构状态、体系和形式以及经济条件，并结合

桥梁监测中具体内容和目的选择适宜的传感器类型和数量；

3宜选择具有温度补偿功能的传感器。

4.1.3传感器的布置应按以下原则：

1应基于力学分析结果，将传感器布置在结构静动力响应较

大及易损伤位置；

2测得的数据应能充分并准确地反映结构的动力特性；

3宜在结构的既有损伤及缺陷位置，增设传感器并进行重点

监测；

4可合理利用结构的对称性原则，达到减少传感器的目的；

5传感器便于安装和更换，减少信号的传输距离。

4.2环境与荷载监测

4.2.1风环境监测包括风速、风向、风压监测；风速风向监测宜选

用三向超声风速仪或机械式风速仪；风压监测宜选用陶瓷型或扩散

7

硅型微压差传感器；处于大风影响区域的桥梁宜选择三向超声风速

仪；风速仪宜布设在桥面两侧、塔顶、拱顶等位置，能够监测自由

场风速。

4.2.2地震动监测宜选用强震动记录仪或三向加速度传感器，应符

合地震动监测相关标准的要求；对于大跨径桥梁，宜考虑地面运动

的非一致性。

4.2.3温度监测包括环境温度监测及结构温度监测，宜采用热电偶、

热电阻或光纤光栅温度传感器等，其中结构温度监测传感器应结合

桥梁设计规范或有限元模拟结果确定布设位置。考虑我省温度变化

剧烈，传感器量程宜大于年极值温度的1.5倍。

4.2.4湿度监测宜选择氯化锂湿度计、电解湿度计、电阻电容湿度

计等，应布设在桥梁湿度变化较大的部位以及对湿度敏感的构件。

4.2.5车辆荷载监测宜采用动态称重设备，传感器参数和安装要求

应符合《动态公路车辆自动衡器》GB/T21296相关规定。

4.2.6降雨量监测宜选用电容雨量计、红外散射式雨量计、单翻斗

雨量计，监测测点宜布设在桥梁开阔部位。

4.3结构整体响应监测

4.3.1结构整体振动监测应选用加速度传感器，根据桥梁结构动力

计算分析结果，考虑传感器重量、频率响应和灵敏度等因素，选用

压电式、伺服式、电容式等加速度计。

4.3.2结构整体位移和变形监测应选用位移计、倾角传感器以及北

斗系统等，变形测点应反映桥梁结构整体性能变化，包括跨中竖向

位移、斜拉桥主塔塔顶水平位移、悬索桥主缆关键位置空间位移、

桥梁轴线方向连续变形等。

8

4.4结构局部响应监测

4.4.1应变监测应选用电阻应变传感器、振弦式应变传感器和光纤

光栅应变传感器等，应根据被测结构在施工和运行阶段的环境条件

进行选择。应变监测应进行温度补偿，考虑我省四季温度变化范围

极大，可采用具有温度自补偿功能或低温度灵敏度的传感器。

4.4.2索力监测应选用磁通量传感器、加速度传感器（振动法）、

压力传感器和光纤光栅应变传感器等。应根据拉索主要参数选择有

代表性、索力较大、拉索应力变化较大的拉索进行监测。

4.4.3裂缝监测应选用光纤类位移计、振弦式测缝计、应变式测缝

计等，宜与量测、检测等方式相结合，对既有裂缝及可能发生开裂

的区域进行监测。

4.4.4支座反力监测宜选用测力支座；宜选择容易出现横向失稳发

生倾覆性破坏的独柱桥梁、弯桥，以及基础易发生沉降、存在负反

力等桥梁的关键支座。

4.5材料性能监测

4.5.1腐蚀监测可选用沿混凝土保护层深度安装的多电极传感器，

传感器应能分辨腐蚀类型，测定腐蚀速率。监测位置应结合结构特

点、特殊部位、连接位置的腐蚀速率等因素确定。

4.5.2疲劳监测可选用三向应变传感器，根据结构计算分析和结构

易损性分析结果布设在易于或已出现疲劳破坏初期征兆的部位。

9

5数据采集子系统

5.1一般规定

5.1.1数据采集子系统由数据采集设备、数据采集软件构成，应实

现传感器数据同步采集，确保获得高精度、高品质、不失真数据。

5.1.2数据采集设备应选择兼容性、耐久性和适应性好的产品，且

能够与传感器性能匹配。宜选择具有多类型传感器同步采集功能的

设备。

5.1.3数据采集设备应具备对数据进行预处理的功能，数据预处理

宜实现对信号进行滤波、降噪、截取和异常值处理等功能，提高信

噪比。

5.1.4应根据传感器系统空间分布与现场具体条件，选择合理的采

集方式和采集模式。

5.1.5数据采集站应满足防水、防尘、防雷、防损坏等基本要求，

天气寒冷时，宜采取保温加热措施。

5.1.6数据采集软件应与数据管理系统稳定、可靠地通信，可本地

或远程调整设备配置，可通过标签数据库或本地配置文件进行信息

读取。

5.2采集设备

5.2.1数据采集设备应根据传感器类型及信号传输方式，结合精度、

分辨率、兼容性、同步性等要求进行选型。

5.2.2模拟信号宜选用基于D型、BNC、XLR等接口的采集设备；

数字信号宜选用基于CAN、串行接口、RJ45、PCI、PCIE、USB

等总线采集设备。

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5.2.3光信号数据采集设备应根据光纤传感器的种类、数量、波长

范围、信号特征及系统对信号调理的要求，选用合适的信号调理设

备，并保持与数据传输和存储管理接口的兼容。

5.2.4数据采集设备宜具有自校准功能。使用无自校准功能的设备

时应按要求进行定期校准。

5.3采集方式

5.3.1应根据桥梁的规模、测点位置和数量、监测设备类型，合理

设计数据采集方式，可采用集中采集、分布采集、混合采集三种方

式。

5.3.2当传感器子系统空间分布较集中、传感器网络与采集站的距

离较近时宜采用集中采集。

5.3.3当测点和采集设备较多，各监测部位相距较远且相对分散时，

宜采用分布采集。

5.3.4当同一桥梁结构监测中传感器子系统空间分布较为分散时，

总体可设置多个子采集站进行分布采集，同时在某些局部采用集中

采集。

5.4采集模式

5.4.1数据采集模式应根据桥梁结构监测的功能需求、监测变量类

型，以及数据采集设备的采样频率、运算处理、数据传输和存储等

方面的性能合理制定。

5.4.2桥梁结构监测的采集模式包括定时采集、触发采集、连续采

集、混合采集等。混合采集是指采用定时采集和触发采集相结合的

方式，当监测变量未出现异常时，采用定时采集，当监测变量超过

预警值时，采用触发采集。

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5.4.3温度、湿度、雨量等环境监测变量，以及结构静态位移、静

态应变、索力、腐蚀等结构整体与局部响应监测变量，应采用定时

采集模式。

5.4.4风速风向、风压、地震作用、车辆荷载等环境与荷载监测变

量，以及加速度、动态位移、动态应变等结构整体与局部响应监测

变量，应采用触发采集模式。触发预警值应根据桥梁结构形式以及

受力特点确定。

5.4.5桥梁通车初期3年内，以及桥梁安全评估结果发现结构存在

较大损伤或关键构件异常时，宜采用连续采集模式。

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