DB4201/T 624-2020 武汉市城市桥梁与隧道结构安全监测技术规程

武汉市地方标准

城市桥梁与隧道结构安全监测技术规程

!"#$%&#'()*"#&+&#',&-%+-./.&01"'%0!2%%"(),.2#,2.")'+",34-%&,-.&%1

!"#$%&!'($#"$%$%

批准部门!武汉市市场监督管理局

实施日期!5656年67月89日

武汉理工大学出版社

武!汉

书

!图书在版编目#)*+$数据

!城市桥梁与隧道结构安全监测技术规程"武汉市市场监督管理局主编:#武汉!武汉理工大学出

版社$5658:;

!<)/=>?;@?@975>@9957@>

!!:"城%!#:"武%!$:"城市桥@桥梁结构@安全监测@技术规范!%隧道工程@工程结构@安全监

测@技术规范!&:"ABB;:89@79!%AB98@79

!中国版本图书馆C<D数据核字&5658'第898E5B号

项目负责人%汪浪涛

责任编辑%汪浪涛

责任校对%丁!冲

排!!版%芳华时代

出版发行%武汉理工大学出版社

社!!!址%武汉市洪山区珞狮路855号

邮!!!编%BE66?6

网!!!址%$,,*!""FFF:F2,*:#-G:#%

经!!销%各地新华书店

印!!刷%武汉市籍缘印刷厂

开!!!本%;;6H85E6!8"87

印!!!张%E:9

字!!!数%867千字

版!!!次%5658年;月第8版

印!!!次%5658年;月第8次印刷

定!!!价%B6:66元

!凡购本书!如有缺页"倒页"脱页等印装质量问题!请向出版社发行部调换#

!本社购书热线电话$65?@;??;9?9;!;?E;B?5>!;?879?6;%传真&

'版权所有!盗版必究&

前!!言

根据(武汉市城市桥梁与隧道安全管理条例)要求$新建*改建*扩建中型以上或者特殊结构的城

市桥梁*隧道$建设单位应当同步建设符合相关规定的城市桥梁*隧道安全信息监控管理系统$实现安

全监测自动预警+其他小型城市桥梁*隧道$建设单位应当安装安全监控设施,既有城市桥梁*隧道的

养护人应当在市城市管理部门规定的期限内$安装安全信息监控管理系统或设施,

为指导武汉市城市桥梁*隧道安全信息监控管理系统的实施$实现武汉市城市桥梁*隧道集中式*

专业化*智慧化管理$编制一本城市桥梁与隧道结构安全监测技术规程具有重要意义!

"现有E部国家标准*行业规范中$交通部(公路桥梁结构安全监测系统技术规程)主要针对大跨

径公路桥梁安全监测系统设计+住房和城乡建设部(建筑与桥梁结构监测技术规范)包含了高层与高

耸结构*大跨空间结构*桥梁结构等大型建筑结构的监测与监控技术+中国工程建设协会(结构健康监

测系统设计标准)也是大型土木工程结构的健康监测系统设计$尚无针对城市桥梁与隧道特点实施安

全监测系统指定的规范,

"(武汉市城市桥梁与隧道安全管理条例)指出要对城市桥梁与隧道建设安全监测系统与安全监

控设施$但是并无细节条文给予明确规定$本规程的制定可以辅助管理条例的有效执行,

"对全市桥梁与隧道安全监测系统设计*实施与验收制定统一标准$实现不同桥梁管养部门建设

的安全监测系统快速*便捷接入管理平台,

本规程在编制过程中$结合了武汉城市桥梁智慧管理系统的内在需求$将项目设计*施工与验收

的经验融入到本规程的编制中$并将项目实施中能够有效应用的技术成果反映到本规程中$明确提出

了城市桥梁与隧道安全监测指标*数据交换标准和数据结构等$能够规范和引导城市桥梁与隧道安全

监测项目的建设$实现城市桥梁与隧道统一化*集中化*专业化管理,

本规程由武汉市城市管理执法委员会提出,

本规程由武汉市市场监督管理局归口,

本规程主编单位!中铁大桥科学研究院有限公司

武汉市桥梁维修管理处

本规程参编单位!西南交通大学

中交第二公路勘察设计研究院有限公司

中铁第四勘察设计院集团有限公司

武汉城市公共设施运营发展有限公司

武汉中岩科技股份有限公司

本规程主要起草人员!钟继卫叶仲韬胡俊亮张刚张少星林燕华袁新昌熊鹰王国培赵青海

!峰田路邓妮芬张文斌陈文林谢轶董学军李奕刘尚茂苏利南京杨捷陈卫民甘建春吴启明

骆俊张伟李素兰柳胜李聪韩伟龙谢焕龙赵光单德山肖晨贺晓川南军强杨永波杨鑫殷鹏程

张涛

8

目!!录

8!总则"""""""""""""""""""""""""""""""""""""&8'

5!术语和定义""""""""""""""""""""""""""""""""""&8'

E!桥梁与隧道结构安全监测系统设计""""""""""""""""""""""""&E'

B!桥梁与隧道结构安全监测系统实施与验收"""""""""""""""""""""&8B'

9!系统维护"""""""""""""""""""""""""""""""""""&58'

附录I&资料性附录'!传感器设备性能要求"""""""""""""""""""""&55'

附录/&资料性附录'!采集设备性能指标要求""""""""""""""""""""&5?'

附录C&资料性附录'!数据存储及交换接口标准"""""""""""""""""""&5>'

附录J&资料性附录'!验收表格""""""""""""""""""""""""""&B8'

引用标准名录""""""""""""""""""""""""""""""""""&B9'

附!(城市桥梁与隧道结构安全监测技术规程)条文说明""""""""""""""""&B7'

J/B568"!!"##"$"$

&!总则

&:&:&!本规程规定了城市桥梁与隧道结构安全监测系统设计*实施与验收*维护等内容,

&:&:$!本规程适用于武汉市城市桥梁与隧道结构的安全监测系统建设$其他城市的桥梁与隧道

结构安全监测可参照执行,

&:&:,!为规范城市桥梁与隧道结构安全监测系统实施$提高市政桥梁与隧道养护管理水平$保

障桥梁与隧道服役安全$制定本实施规程,

&:&:#!本规程所称城市桥梁与隧道$是指武汉市市区和市人民政府确定实行城市化管理的其他

区域的运营期内供车辆*行人通行的$具备一定技术条件的桥梁*隧道及其附属设施等,

&:&:-!本规程中关于桥梁与隧道规模的定义应按照(城市桥梁设计规范)&CKK88#5688'*(城

市地下道路工程设计规范)&CKK558#5689'的规定执行,

&:&:(!城市桥梁与隧道结构安全监测系统的设计应立足于长期规划$结合实际桥梁与隧道的结

构特点和使用环境$考虑桥梁与隧道结构施工*运营*维修加固等阶段对结构安全监测的需求$为结构

设计验证*结构模型校正*结构损伤识别*结构养护和维修以及新方法*新技术的应用提供支持,系统

设计应做到安全可靠*经济合理*方案可行*便于维护,

&:&:.!新建桥梁与隧道结构安全监测系统宜与主体结构设计同步进行$与结构施工同步实施$

并提前规划好现场供电*数据通信*预埋件安装*预留孔道*检修通道等工程界面,既有桥梁与隧道安

全监测系统的设计应考虑桥梁的运营维护现状,

&:&:/!在选用传感器与采集装置时$要综合考虑监测要求和经费预算等多方面因素进行合理选

择,传感器布设应根据工作环境考虑一定程度的冗余$宜优先选用技术成熟可靠的产品,

&:&:0!结构安全监测系统的硬件应具备适当的保护措施设计与维修替换设计$各硬件的使用寿

命应符合现行国家"行业设备标准,

&:&:&%!结构安全监测系统软件应与硬件匹配良好$且具有兼容性*易扩展性*易维护性与较好

的人机交互功能$且能长期稳定运行,

&:&:&&!城市桥梁与隧道结构安全监测系统的设计与实施应考虑纳入桥梁与隧道施工监控*桥

梁成桥荷载试验等检测数据$为桥梁安全状态评估提供基础数据,

&:&:&$!城市桥梁与隧道结构安全监测系统的设计*实施*验收与维护$除应执行本规程外$还应

符合国家相关标准的规定,

&:&:&,!城市桥梁与隧道结构安全监测系统的设计与实施应充分考虑到(武汉市城市桥梁隧道

安全管理条例)的要求,

&:&:&#!新建城市桥梁与隧道结构安全监测系统$应考虑系统整合的需求$宜接入政府主管部门

建立的桥梁统一管理平台,

$!术语和定义

$:&:&!结构安全监测系统&),.2#,2.'()'+",34-%&,-.&%1)3L,"G'

此系统由安装在桥梁与隧道等结构物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$是对结构的荷载与环境作用以及结构性能参数进行测量*收集*处理*分析$并对结构正常使

用水平与安全状态进行评估和预警的系统,

$:&:$!传感器&!.'%L02#".")"%L-.'

8

J/B568"!!"##"$"$

其指将特定的被测量信息&包括环境变化*结构应变*结构变形*结构振动等'按一定的规律转换

成某种可用信号输出的器件或装置$通常由敏感元件和转换元件组成,

$:&:,!环境参数&M%N&.-%G"%,'(D'.'G",".'

结构所在区域的自然环境参数$包括风*温度*湿度*降雨等,

$:&:#!结构整体响应&),.2#,2.'(O(-P'(Q"L*-%L"'

其指在荷载作用下结构整体的振动*位移*变形和转角等,

$:&:-!结构局部响应&),.2#,2.'(R-#'(Q"L*-%L"'

其指在荷载作用下结构局部构件的应变*索力*支座反力*裂缝*腐蚀*基础冲刷深度等,

$:&:(!全球导航卫星系统&O(-P'(='N&1',&-%)',"((&,")3L,"G#O=))'

O=))是所有在轨工作卫星导航系统的统称$包括OD)卫星全球定位系统$ORS=I))全球导

航卫星系统*/M<JSA卫星导航系统*TII)广域增强系统*MO=S)欧洲静地卫星导航重叠系统*

JSQ<)星载多普勒无线电定轨定位系统*DQIQM精确距离及其变率测量系统*UV))准天顶卫星系

统*OIOI=OD)静地卫星增强系统$以及正在建设的OIR<RMS卫星导航定位系统*<Q=))印度区

域导航卫星系统,

$:&:.!数据采集与传输&J','I#W2&L&,&-%'%0!.'%LG&LL&-%'

通过数据采集与传输设备$将传感器输出的信号转换为支持长距离传输的数字信号及光信号$传

输至后端处理设备,

$:&:/!QKB9

QKB9是布线系统中信息插座&即通信引出端'连接器的一种$连接器由插头&接头*水晶头'和插

座&模块'组成$插头有;个凹槽和;个触点$QKB9接口属于一种网络输出接口,

$:&:0!AJD协议&AL".J','1.'GD.-,-#-('

AJD即用户数据报协议$是S)<&S*"%)3L,"G<%,".#-%%"#,&-%$开放式系统互联'参考模型中

一种无连接的传输层协议$提供面向事务的简单不可靠信息传送服务,

$:&:&%!CI!9M

一种超9类网线$传输距离不宜大于866G,

$:&:&&!数据处理与管理&J','D.-#"LL&%1'%04'%'1"G"%,'

对监测数据进行预处理*存储*自动生成报告报表$并能操作系统中心数据库$进行数据查询与管

理+对数据进行备份*自动或手工导入导出数据+施加系统网络防护功能,

$:&:&$!数据库&J','P'L"'

长期储存在计算机内的*有组织的*可共享的数据集合,

$:&:&,!数据分析与安全评估&J','I%'(3L&L'%0)'+",3MN'(2',&-%'

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系统的统计分析$以实现在

正常使用状态*出现突发事件时对桥梁与隧道结构安全状态的评估与预警,

$:&:&#!预警&M'.(3@F'.%&%1'

安全监测系统在监测数据特征值超过预警值时$向相关部门报告异常情况的行为,

$:&:&-!阈值&!$."L$-(0'

表征结构监测参数指标的界限值,

$:&:&(!系统集成&)3L,"G<%,"1.',&%1'

通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术$将各个分离的设备&传感器*采集传输设备*监控

中心设备'*功能和信息等集成到相互关联的*统一和协调的系统之中$使资源达到充分共享$实现集

中*高效*便利的管理,

$:&:&.!视频监控管理平台&X&0"-4-%&,-.&%14'%'1"G"%,D(',+-.G'

视频监控管理平台对接入城市视频监控系统的视频资源进行整合$实现视频资源的存储*共享$

5

J/B568"!!"##"$"$

对视频资源进行统一调配和管理$并实现视频业务的深度应用$是城市视频监控系统的核心,

$:&:&/!采集站&J','I#W2&L&,&-%A%&,'

以外场机柜保护的安置有数据采集与传输设备的站点,

$:&:&0!监控中心&4-%&,-.&%1C"%,".'

其为结构安全监测系统的中央控制室$安全监测系统在此接收*存储和处理各子系统发出的监测

信息*检测数据*报警信息*状态评估信息等$并将处理后的数据和信息分别发往各相关子系统,

$:&:$%!网络安全&C3P".)"#2.&,3'

通过采取必要措施$防范对网络的攻击*侵入*干扰*破坏和非法使用以及意外事故$使网络处于

稳定可靠运行的状态$以及保障网络数据的完整性*保密性*可用性的能力,

$:&:$&!系统维护&)3L,"G4'&%,"%'%#"'

为保障结构安全监测系统应有的性能而进行的例行检查*修复活动,

,!桥梁与隧道结构安全监测系统设计

,:&!一般规定

,:&:&!系统的设计必须做到安全可靠$包括监测数据的可靠性*分析方法的可靠性和系统软硬

件的可靠性,

,:&:$!应合理运用计算机技术和远程信息传输技术$保障系统的实时性,

,:&:,!应采用先进的硬件设备*先进的网络平台*先进的开发技术$保证系统具有一定的超

前性,

,:&:#!监测内容及测点选择应根据结构的形式*重要性*既有病害及风险*外部环境与荷载作用

设计确定,

,:&:-!多跨桥梁宜选择合理跨数的典型断面进行针对性监测内容设计+隧道结构宜选择合适的

监测对象进行针对性监测内容设计,

,:&:(!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*结构安全评估及预警的要求,

,:&:.!系统宜考虑人工巡检IDD的开发,

,:&:/!结构安全评估及预警应结合人工巡检*定期检测*特殊检测等检测结果进行结构综合状

态评估和预警,

,:&:0!系统应满足用户的不同需求$系统软件应操作简便,

,:&:&%!系统应能比较容易地实现扩展和升级,

,:&:&&!系统应便于管理部门进行维护*养护,

,:&:&$!系统应在各个环节提供安全措施$防止非法侵入,

,:$!监测内容与传感器选择

,:$:&!监测内容设计

8'测点选择宜根据系统造价的要求遵循有代表性*少而精的选择原则,

5'监测内容和测点选择应符合下列规定!

"荷载与环境监测内容和测点选择应考虑荷载与地质*水文等自然环境作用的特点确定+

%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的特点*模态参数识别及安全

评估的要求确定+

E

J/B568"!!"##"$"$

'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,

E'监测包括三方面内容!荷载与环境*结构整体响应*结构局部响应$应按照不同桥梁*隧道结构

形式$选择合适的监测项目,

,:$:$!传感器布置原则与方法

8'所选择的位置能尽可能全面地*精确地获取结构参数的信息+

5'所选择的位置有较好的抗噪声*抗干扰性能+

E'测得的模态信息应与有限元分析的结果保持良好的吻合度+

B'宜具备合理添加测点对感兴趣的部分模态进行数据重点采集的能力+

9'所选测点布置位置应对结构参数的变化较为敏感+

7'宜布置在结构响应最不利位置或已损伤位置+

?'应考虑方便安装和更换传感器+

;'布置的位置应考虑尽量减少信号的传输距离+

>'所选的位置能使测量结果具有良好的可视性和鲁棒性,

,:$:,!梁桥监测内容

8'特大型*大型梁桥监测内容宜参考(公路桥梁结构安全监测系统技术规程)&K!"!86E?#

5687'的要求执行$按表8选择相应监测内容,

表&!特大型'大型梁桥监测内容

类别监测参数设备选型监测需求

车辆荷载动态称重系统#

地震地震仪$

温度温度计#

荷载与环境环境温湿度温湿度计#

路面温度红外温度计$

抓拍抓拍镜头$

视频高清摄像头%

振动加速度计&

主梁挠度挠度仪#

结构整体响应

主梁倾覆拉绳位移计$

伸缩缝"支座位移位移计&

静应变计#

应变

动应变计#

结构局部响应

结构裂缝裂缝计#

支座反力测力支座$

!注!"根据桥址环境特点*桥梁结构形式*病害特征确定最终数量+

%%表示必选监测项+#表示应选监测项+&表示宜选监测项+$表示可选监测项$以下类同+

'桥下有公路铁路通行*通航要求的应布置摄像头监测$下表同,

5'中*小型梁桥根据桥梁受力特点按表5选择相应监测内容,

B

J/B568"!!"##"$"$

表$!中'小型梁桥监测内容

监测需求监测需求

类别监测参数设备选型

&中型梁桥'&小型梁桥'

车辆荷载动态称重系统$#

温度温度计##

荷载与环境路面温度红外温度计$#

抓拍抓拍镜头$#

视频高清摄像头%%

应变应变计##

结构局部响应

结构裂缝裂缝计##

,:$:#!拱桥监测内容

8'特大型*大型拱桥监测内容宜参考(公路桥梁结构安全监测系统技术规程)&K!"!86E?#

5687'执行$按表E选择相应监测内容,

表,!特大型'大型拱桥监测内容

类别监测参数设备选型监测需求

车辆荷载动态称重系统#

风速风向风速风向仪$

地震地震仪$

温度温度计#

荷载与环境

路面温度红外温度计$

环境温湿度温湿度计#

抓拍抓拍镜头$

视频高清摄像头%

振动加速度计#

主梁挠度挠度仪#

结构整体响应

空间偏位O=))#

伸缩缝"支座位移位移计&

静应变计#

应变

动应变计#

结构裂缝裂缝计#

结构局部响应

索力索力计#

疲劳动应变计#

支座反力测力支座$

5'中*小型拱桥根据桥梁受力特点按表B选择相应监测内容,

9

J/B568"!!"##"$"$

表#!中'小型拱桥监测内容

监测需求监测需求

类别监测参数设备选型

&中型拱桥'&小型拱桥'

车辆荷载动态称重系统$#

温度温度计##

荷载与环境路面温度红外温度计$#

抓拍抓拍镜头$#

视频高清摄像头%%

振动拾振器##

结构整体响应

空间偏位O=))##

应变应变计##

结构局部响应

结构裂缝裂缝计##

,:$:-!斜拉桥监测内容

斜拉桥监测内容宜参考(公路桥梁结构安全监测系统技术规程)&K!"!86E?#5687'执行$按表9

选择相应监测内容,

表-!斜拉桥监测内容

类别监测参数设备选型监测需求

车辆荷载动态称重系统#

风速风向风速风向仪#

地震地震仪$

加速度计$

船撞

雷达防撞$

荷载与环境温度温度计#

路面温度红外温度计$

温湿度计#

环境温湿度

除湿系统&

抓拍抓拍镜头$

视频高清摄像头%

振动加速度计#

主梁挠度挠度仪#

结构整体响应

空间偏位O=))#

伸缩缝"支座位移位移计&

静应变计#

应变

动应变计#

结构裂缝裂缝计#

结构局部响应

索力索力计#

疲劳动应变计#

支座反力测力支座$

7

J/B568"!!"##"$"$

,:$:(!悬索桥监测内容

悬索桥监测内容宜参考(公路桥梁结构安全监测系统技术规程)&K!"!86E?#5687'执行$按表7

选择相应监测内容,

表(!悬索桥监测内容

类别监测参数设备选型监测需求

车辆荷载动态称重系统#

风速风向风速风向仪#

地震地震仪$

加速度计$

船撞

雷达防撞$

荷载与环境温度温度计#

路面温度红外温度计$

温湿度计#

环境温湿度

除湿系统&

抓拍抓拍镜头$

视频高清摄像头%

振动加速度计#

主梁挠度挠度仪