ICS 91.080.40 P 25 DB13 河 北 省 地 方 标 准 DB13/T 2548—2017 混凝土桥梁结构健康监测系统设计 与维护指南 2017 - 09 - 06 发布 河北省质量技术监督局 2017 - 10 - 06 实施 发 布 DB13/T 2548—2017 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由河北省交通运输厅提出。 本标准起草单位：河北省高速公路宣大管理处、河北道桥工程检测有限公司。 本标准主要起草人：冯 升、刘春雪、高炜党、裴 卿、赵志军、魏 伟、刘文军、刘晨敏、王 乾坤、侯满忠、胡世博、胡晓明、李海滨、荆翠兰、郭融冰、李 宁、王海涛、孙 元、马福强、董 垚、 毛国栋、魏春辉、冯贵华。 I DB13/T 2548—2017 混凝土桥梁结构健康监测系统设计与维护指南 1 范围 本标准规定了混凝土桥梁结构健康监测系统的基本规定、系统设计及维护的技术要求。 本标准适用于混凝土桥梁结构运营期间的健康监测。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。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 50982 建筑与桥梁结构监测技术规范 GB/T22385-2008 大坝安全监测系统验收规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 监测系统 由监测设备组成实现一定监测功能的软件及硬件集成。 3.2 监测设备 监测系统中，传感器、采集仪等硬件的统称。 3.3 传感器 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。 3.4 监测预警值 为保证工程结构安全或质量及周边环境安全，对表征监测对象可能发生异常或危险状态的监测量 所设定的警戒值。 3.5 监测系统稳定性 监测系统经过长期使用以后其工作特性保持正常的性能。 1 DB13/T 2548—2017 4 基本规定 4.1 基本要求 4.1.1 监测系统应配备可靠的设备，并运用成熟、可靠的数据处理与分析技术。 4.1.2 监测仪器设备应定期进行检定和校准。 4.1.3 基准点和测点应牢固可靠、易于识别，并注意保护，严防损坏。基准点距离监测断面较远时， 宜在桥梁的稳定区域埋设新的基准点，并采取保护措施。基准点应定期进行检查校核。 4.1.4 监测控制软件应与监测系统同步设计，并应与监测硬件具有较好的适应性。 4.2 一般规定 4.2.1 监测前应根据监测要求与设计文件明确监测目的，结合工程结构特点、现场及周边环境条件等 因素，制定监测方案。 4.2.2 结构监测应设定监测预警值，监测预警值应满足工程设计及被监测对象的控制要求。 4.2.3 监测期间，应对监测设施采取保护和维护措施。 4.2.4 结构监测应明确其目的和功能，未经监测实施单位许可不可改变测点或损坏传感器、电缆、采 集仪等监测设备。 4.2.5 使用期间的监测宜为长期实时监测。 4.2.6 使用期间的监测预警应根据结构性能，并结合长期数据积累提出与结构安全性、适用性和耐久 性相应的限值要求和不同的预警值，预警值应满足国家现行相关结构设计标准的要求。 4.2.7 使用期间监测应定期进行巡视和系统维护。 4.3 监测系统、测点及设备要求 4.3.1 应根据监测项目及现场情况对结构的整体或局部建立监测系统，并宜设置专用监控室。 4.3.2 监测系统应具有完整的传感、调理、采集、传输、存储、数据处理及控制、预警及状态评估功 能。 4.3.3 监测系统应按规定的方法或流程进行参数设置和调试，并应符合下列规定： a) b) c) 监测前，宜对传感器进行初始状态设置或零平衡处理； 应对干扰信号进行来源检查，并应采取有效措施进行处理； 使用期间的监测系统宜继承施工期间监测的数据，并宜进行对比分析与鉴别。 4.3.4 监测系统的采样频率应满足监测要求。 4.3.5 监测期间，监测结果应与结构分析结果进行适时对比，当监测数据异常时，应及时对监测对象 与监测系统进行核查，当监测值超过预警值应立即报警。 4.3.6 测点应符合下列规定： a) 2 应反映监测对象的实际状态及变化趋势，且宜布置在监测参数值的最大位置； DB13/T 2548—2017 b) c) d) e) f) g) 测点的位置、数量宜根据结构类型、设计要求、监测项目及结构分析结果确定； 测点的数量和布置范围应有冗余量，重要部位应增加测点； 可利用结构的对称性，减少测点布置数量； 宜便于监测设备的安装、测读、维护和替代； 不应妨碍监测对象的施工和正常使用； 在满足上述要求的基础上，宜缩短信号的传输距离。 4.3.7 监测设备应符合下列基本规定： a) b) c) d) e) 监测设备的选择应符合监测期、监测项目与方法及系统功能的要求，并具有稳定性、耐久性、 兼容性和可扩展性； 测得信号的信噪比应符合实际工程分析需求； 在投入使用前应进行校准； 应根据监测方法和监测功能的要求选择安装方式，安装方式应牢固，安装工艺及耐久性应符 合监测期内的使用要求； 安装完成后应及时现场标识并绘制监测设备布置图，存档备查。 4.3.8 监测传感器除应符合本规范第 4.3.7 条基本要求以外，尚应符合下列规定： a) b) c) 传感器的选型应根据监测对象、监测项目和监测方法的要求，遵循“技术先进、性能稳定、 兼顾性价比”的原则； 宜采用具有补偿功能的传感器； 传感器应符合监测系统对灵敏度、通频带、动态范围、量程、线性度、稳定性、供电方式及 寿命等要求。 4.3.9 监测设备作业环境应符合下列基本规定： a) b) c) 信号电缆、监测设备与大功率无线电发射源、高压输电线和微波无线电信号传输通道的距离 宜符合现行国家标准《综合布线系统工程设计规范》GB 50311 的相关要求； 监测接收设备附近不宜有强烈反射信号的大面积水域、大型建筑、金属网及无线电干扰源； 采用卫星定位系统测量时，视场内障碍物高度角不宜超过 15°。 5 监测系统设计 5.1 一般规定 5.1.1 监测项目宜包括应变监测、变形与裂缝监测、温湿度监测、振动监测、地震动及地震响应监测、 风及风致响应监测和腐蚀监测。 5.1.2 监测参数可分为静态参数与动态参数，监测参数的选择应满足对结构状态进行监控、预警及评 价的要求。 5.1.3 使用期间的监测预警应根据结构性能，并结合长期数据积累提出与结构安全性、适用性、耐久 性相应的限值要求和不同的预警值，预警值应满足国家现行相关结构设计标准的要求。 5.1.4 使用期间监测系统应能不间断工作，宜具备自动生成监测报表功能。 5.1.5 监测系统设计应具备下列基本功能： 3 DB13/T 2548—2017 a) b) c) d) e) f) g) h) 巡测、选测和定时测量功能； 现场网络数据通信与远程通信功能； 数据存储、管理及备份功能； 掉电保护功能； 网络安全防护功能； 自检、自诊断功能； 防雷及抗干扰功能； 数据异常报警功能。 5.2 应变 5.2.1 一般规定 a) b) c) d) e) 应变监测项目包括混凝土表面的应变、钢筋应变等； 应变监测与温湿度、变形与裂缝等监测项目相结合布置，重要的物理量宜布置相互验证的监 测仪器； 应变监测可选用电阻应变计、振弦式应变计、光纤类应变计等应变监测元件进行监测； 应变计应根据监测目的和工程要求，以及传感器技术、环境特性进行选择； 应变监测测点应结合桥梁结构的受力特点布置，应变监测应根据使用其间结构应变变化幅值 设置预警值。 5.2.2 监测设计 混凝土的应变监测布置应符合下列要求： a) 应根据结构特点、应力状况合理布置测点，使监测成果能反映结构应力分布及最大应力的大 小和方向，以便和计算成果及模型试验成果进行对比，以及与其它监测资料综合分析； b) 测点的应变计只数和方向应根据应力状态而定。空间应力状态宜布置 7 向～9 向应变计，平 面应力状态宜布置 4 向或 5 向应变计，主应力方向明确的部位可布置单向或两向应变计。 5.2.3 监测设施及其安装 a) b) c) 4 应变计应符合下列基本规定： 1) 量程应与量测范围相适应，应变量测的精度应为满量程的 0.5%，监测值宜控制为满量程 的 30%～80%； 2) 混凝土构件宜选择大标距的应变计；应变梯度较大的应力集中区域，宜选用标距较小的 应变计； 3) 应变计宜具有温度补偿功能。 选用不同类型的应变传感器应符合下列规定： 1) 电阻应变计的测量片和补偿片应选用同一规格产品，并进行屏蔽绝缘保护； 2) 振弦式应变计应与匹配的频率仪配套校准，频率仪的分辨率不应大于 0.5Hz； 3) 光纤解调系统各项指标应符合被监测对象对待参数的规定； 4) 采用位移传感器等构成的装置监测应变时，其标距误差应为±1.0%，最小分度值不宜大 于被测总应变的 1.0%。 应变传感器的安装应符合下列规定： 1) 安装前应逐个确认传感器的有效性，确保能正常工作； 2) 安装位置各方向偏离监测截面位置不应大于 30mm；安装角度偏差不应大于 2°； DB13/T 2548—2017 3) 4) 5) 6) 安装中，不同类型传感器的导线或电缆宜分别集中引出及保护，无电子识别编号的传感 器应在线缆上标注传感器编号； 安装应牢固，长期监测时，宜采用焊接或栓接方式安装； 安装后应及时对设备进行检查，满足要求后方能使用，发现问题应及时处理或更换； 安装稳定后，应进行调试并测定静态初始值。 5.3 变形与裂缝 5.3.1 一般规定 a) b) 变形基准值监测应减少温度等环境因素的影响； 变形监测的结果应结合环境及效应监测的结果进行修正。 5.3.2 监测设计 a) b) c) d) e) f) g) 使用期间的变形监测项目应包括竖向位移、水平位移及倾角； 根据监测仪器的种类、监测方法可分为机械式测试仪器法、电测仪器法、光学仪器法及卫星 定位系统法； 应根据结构或构件的变形特征确定监测项目和监测方法； 变形监测应建立基准网，采用的平面坐标系统和高程系统可与施工采用的系统一致，局部相 对变形测量可不建立基准网，但应考虑结构整体变形对监测结果的影响； 监测标志应根据不同工程结构的特点进行设计，监测标志点应牢固、适用和便于保护； 对于施工阶段累积变形较大的结构，应按设计要求采取补偿技术修正工程结构的标高，宜使 得最终的标高与设计标高一致，标高补偿技术应采用预测和监测相结合的方式进行； 已发生开裂结构，宜监测裂缝的宽度变化；尚未发生开裂结构，宜监测结构的应变变化。 5.3.3 监测设施及其安装 a) b