DB50∕T 1115-2021 城市桥梁运营状态监测技术规范

1、ICS 65.020.40CCS R 18DB50重庆市地方标准DB 50/T 11152021城市桥梁运营状态监测技术规范2021 - 06 - 15 发布2021 - 09 - 01 实施重庆市市场监督管理局发布DB50/T 11152021目次前言II引言III1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 监测系统总体设计25 监测参数与监测点布置36 传感器模块97 数据采集与传输模块108 数据处理与分析模块139 数据管理模块1410 结构安全预警模块1811 系统验收2012 系统运行与维护21III前言本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则第 1 部分：标准化文

2、件的结构和起草规则的规定起草。本文件由重庆市城市管理局提出并归口。本文件起草单位：重庆市市政设施运行保障中心、重庆亚派桥梁工程质量检测有限公司、重庆大学、 重庆交通大学、招商局重庆市交通科研设计院有限公司、中铁大桥局武汉桥梁特种技术有限公司、重庆市城投路桥管理有限公司。本文件起草人：杨宏、蒋鸿、陈智勇、刘纲、章鹏、康衡、黄伟、胡涛、吴海军、张永水、陈斌、李琦、王戒躁、吴运宏、周逸、苗秀鹏、唐建辉。引言重庆市地形复杂，江河众多，城市桥梁结构类型多样，为了规范重庆市城市桥梁运营状态监测系统的设计、实施及维护，提升城市桥梁运营状态监测系统的针对性和可靠性，通过广泛调查研究、总结实践经验以及参考相关行

3、业标准及我市相关法律、法规和相关规定，结合我市城市桥梁运营状态监测设计、实施及服务方面的实际情况，制定本文件。DB50/T 11152021城市桥梁运营状态监测技术规范1 范围本文件规定了重庆市城市桥梁运营监测的系统总体设计、监测参数与监测点布置、传感器模块、数 据采集与传输模块、数据处理与分析模块、数据管理模块、结构安全预警模块、系统验收、系统运行与 维护技术要求。本文件适用于重庆市所辖各区、县（自治县）所在地及建制镇城市规划范围内除轨道专用桥外的运 营城市桥梁。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用件， 仅该日期对应的版本适用于

4、本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用本文件。GB50254电气装置安装工程低压电器施工及验收规范GB50497建筑基坑工程监测技术规范GB50911城市轨道交通工程监测技术规范GB50982建筑和桥梁结构监测技术规范JGJ/T 90建设领域计算机软件工程技术规范JT/T 1037公路桥梁结构安全监测系统技术规程DB 50/ 231重庆市城市桥梁养护技术规程3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1桥梁运营状态 bridge operation status指桥梁的结构运营安全状态和所处的运营环境状态。3.2桥梁运营环境 bridge operation envi

5、ronment指桥梁运营过程中桥址处的自然环境和工作环境。3.3桥梁运营状态监测系统 bridge operation condition monitoring system21由传感器、数据采集与信号传输等硬件以及数据处理与分析、桥梁运营状态评估与预警等软件组成。3.4数据采集站 data acquisition station数据采集设备的集合。3.5预警值 warning value针对监测量所设定的警戒值，用于表征监测对象可能发生的异常或危险状态。4 监测系统总体设计4.1 一般规定4.1.1 运营状态监测系统的设计应遵循“实用、可靠、先进、经济”原则，确保系统长期稳定工作。4.1.2

6、 应根据桥梁结构和运营环境，结合已有病害和类似桥梁常见病害等因素，在桥梁结构力学分析的基础上有针对性地设计运营状态监测系统。4.1.3 系统设计采用模块化结构，各模块或子系统之间应相对独立，并提供公共接口便于兼容，方便维护、更换、扩展和升级。4.1.4 在系统软硬件正常维护和更换条件下，运营状态监测系统应与被监测的桥梁结构剩余使用寿命相同。4.1.5 系统设计应考虑系统软硬件的安全措施。4.1.6 系统设计应考虑硬件的维修通道，应尽量利用桥梁结构已有的检修通道。4.1.7 系统设计应包含软硬件更新时的处置方案。4.2 系统类别划分4.2.1 城市桥梁运营状态监测系统类别应按表 1 进行划分。表

7、 1监测系统的类别划分类别监测系统的性能A 类监测参数全面；系统自动化、集成化和网络化程度高；能实时 获取数据、自动评估桥梁安全状态并实时预警。B 类监测参数较全；能自动获取数据、自动评估桥梁安全状态并预警。C 类监测参数较单一；能自动获取数据并预警。4.2.2 应根据桥梁结构的重要性系数、技术状况和结构特点等因素，综合确定运营状态监测系统的类别。4.3 系统构成4.3.1 系统应包括传感器模块、数据采集与传输模块、数据处理与分析模块、数据管理模块、结构安全预警模块，并通过系统集成技术将各子系统集成为统一协调的整体。4.3.2 传感器模块应包括传感器、附属设施及保护设施，应能量测桥梁结构和运营

8、环境的状态。4.3.3 数据采集与传输模块应包括采集、传输硬件设备和采集传输控制软件，能实现传感器信号的采集，并通过有线或无线方式将信号传输至信息中心，应保证数据质量。4.3.4 数据处理及分析模块应包括计算机设备、数据处理和分析软件，应具备监测数据的预处理、后处理、数据分析等功能。4.3.5 数据管理模块应具有对数据库进行统一管理和控制的功能，应具备数据库的建立、数据定义、数据操作、数据库维护等功能。4.3.6 结构安全预警模块具备预警及运营状态信息显示等功能。5 监测参数与监测点布置5.1 一般规定5.1.1 城市桥梁的监测参数可分为三类：a) 荷载类，包括风、地震动、撞击、车辆荷载和人群

9、荷载等；b) 响应类，包括位移、应力、索力、转角和振动等；c) 环境类，包括温度、湿度、雨量、腐蚀、冲刷以及交通流量、桥区监视等。5.1.2 监测参数的选取应密切结合桥梁具体条件，按照表 2、表 3、表 4、表 5 确定。5.1.3 监测点应统筹安排、合理布设，且关键部位的监测点数量宜有冗余。5.2 监测参数及监测点布置要求5.2.1 梁式桥的监测参数宜根据表 2 选择。表 2梁式桥监测参数选取监测参数监测系统类别A 类B 类C 类荷载类风速、风向地震动撞击车辆荷载人群荷载环境类温度湿度雨量冲刷腐蚀交通流量表 2梁式桥监测参数选取（续）监测参数监测系统类别A 类A 类A 类桥区监视响应类挠度伸

10、缩缝宽度基础沉降应力振动转角注：-应监测项；-宜监测项；-可监测项。5.2.2 拱式桥的监测参数宜根据表 3 选择。表 3拱式桥监测参数选取监测参数监测系统类别A 类B 类C 类荷载类风速、风向地震动撞击车辆荷载人群荷载环境类温度湿度雨量冲刷表 3拱式桥监测参数选取（续）监测参数监测系统类别A 类B 类C 类环境类腐蚀交通流量桥区监视响应类挠度伸缩缝宽度基础沉降索力应力振动转角注：-应监测项；-宜监测项；-可监测项。5.2.3 斜拉桥监测参数宜根据表 4 选择。表 4斜拉桥监测参数选取监测参数监测系统类别A 类B 类C 类荷载类风地震动船舶撞击车辆荷载人群荷载环境类温度表 4斜拉桥监测参数选取

11、（续）监测参数监测系统类别A 类A 类A 类环境类湿度雨量冲刷腐蚀交通流量桥区监视响应类桥面挠度伸缩缝宽度基础沉降锚锭变位应力振动索力主塔变形转角注：-应监测项；-宜监测项；-可监测项。5.2.4 悬索桥监测参数宜根据表 5 选择。表 5悬索桥监测参数选取监测参数监测系统类别A 类B 类C 类荷载类风地震动表 5悬索桥监测参数选取（续）监测参数监测系统类别A 类B 类C 类荷载类船舶撞击车辆荷载人群荷载环境类温度湿度雨量冲刷腐蚀交通流量桥区监视响应类桥面挠度伸缩缝宽度基础沉降锚锭变位应力振动索力主塔变形转角注：-应监测项；-宜监测项；-可监测项。5.2.5 不同桥型的监测点宜参照表 6 进行布

12、置。表 6监测点布置部位监测内容监测点布置位置梁式桥拱式桥斜拉桥悬索桥风-主跨跨中、拱顶主跨跨中、塔顶主跨跨中、塔顶地震动桥墩（塔）或承台拱脚桥墩（塔）或承台桥墩（塔）或承台船舶撞击桥墩（塔）或承台拱脚桥墩（塔）或承台桥墩（塔）或承台车辆荷载与主桥相连的引桥桥头、上下行车道与主桥相连的引桥桥头、上下行车道与主桥相连的引桥桥头、上下行车道与主桥相连的引桥桥头、上下行车道挠度*跨中、1/4 跨、3/4 跨跨中、1/4 跨、3/4 跨跨中、1/4 跨、3/4 跨跨中、1/4 跨、3/4 跨伸缩缝宽度伸缩缝上下游伸缩缝上下游伸缩缝上下游伸缩缝上下游主塔变形-塔顶塔顶应力主跨跨中、1/4 跨、3/4 跨

13、，边跨跨中，支座处主跨跨中、1/4 跨、3/4 跨，边跨跨中，拱脚主跨跨中、1/4 跨、3/4 跨， 边跨跨中，索塔主跨跨中、1/4 跨、3/4 跨，边跨跨中，索塔索力-吊杆斜拉索主缆、吊索振动主跨跨中、1/4 跨、3/4跨，边跨跨中主跨跨中、1/4 跨、3/4跨，边跨跨中主跨跨中、1/4 跨、3/4 跨，边跨跨中主跨跨中、1/4 跨、3/4跨，边跨跨中温度*跨中拱脚、拱顶主跨跨中、索塔主跨跨中、索塔、锚室湿度跨中拱顶主跨跨中、塔顶主跨跨中、塔顶、锚室雨量跨中跨中跨中跨中注 1：-表示无需监测；注 2：*表示应根据桥梁结构自身特点适当增减并设置在相应部位。6 传感器模块6.1 一般规定6.1.

14、1 传感器应具有故障自诊断功能。6.1.3 传感器应具有抗雷击及抗干扰（电源、电磁）的能力。6.1.4 传感器模块安装应不影响桥梁结构的安全及桥梁的正常运营，且便于施工和后期更换。6.2 传感器性能要求6.2.1 桥梁运营状态监测系统常用传感器性能应符合表 7 规定。表 7常用传感器的性能要求传感器类型技术指标1）风速分辨率：0.1m/s风速测量精度：0.5m/s (0-30m/s)1.0m/s (30m/s)风向分辨率：0.1°风向测量精度：±1°(0-30m/s)±2°(30m/s)2）风速风向仪3）4）1）灵敏度：2.2V/g加速度计2）

15、动态范围：120dB3）低频截止频率：0.25Hz1）检测精度：95%动态称重系统2）检测速度：5-80km/h3）MTPF:2000 万轴次GNSS1） 静态基线：水平精度：3mm+0.5ppm； 竖向精度：5mm+1ppm 2） 实时精度：水平：10mm+1.5ppm 高程：15mm+1.5ppm位移传感器1）2）分辨率：0.1mm 精度：1mm表 7常用传感器的性能要求（续）传感器类型技术指标1）分辨率：1精度：2（±100）5（±500）15（±1500）应力传感器2）3）1）灵敏度：0.1% F.S.锚索计2）精度：10KN （250-999KN）30K

16、N （1000-2999KN）50KN （3000KN）磁通量传感器1）精度：50KN （250-999KN）150KN （1000-2999KN）250KN （3000KN）温度传感器1）2）分辨率：0.1 精度：±0.5湿度传感器1）2）分辨率：0.5%RH 精度：±3%RH雨量计1）2）分辨率：0.1mm 精度：1.5mm注：表中括号表示传感器测试范围。6.3 传感器安装要求6.3.1 传感器在安装前应进行外观检查、检验，其技术性能应符合设计要求及产品技术文件的规定。6.3.3 传感器的安装位置偏差应小于设计文件要求并符合相关规程的规定。6.3.4 传感器及其引出线缆

17、应有标识并设置保护措施。6.3.5 对已安装的传感器、线缆等硬件应具有防止人为破坏和雨水冲刷的措施。7 数据采集与传输模块7.1 一般规定7.1.1 数据采集与传输设备应与相应传感器参数匹配、兼容，其精度和分辨率不应低于相应传感器。7.1.2 数据采集与传输设备应设置保护、抗干扰措施，避免受温湿度、雷击、过载冲击及干扰源等环境因素的影响并防止损坏。7.1.3 当需进行相关性分析时，数据应同步采集；动态数据采集的时间差应不大于 0.1ms，静态数据采集的时间差应不大于 3s。7.1.4 数据采集站的设置应考虑数据同步采集的需求。7.1.5 针对地震、撞击等特殊状态，原始监测数据应具有可追溯性。7

18、.1.6 数据采集方案应符合下列规定：a） A 类监测系统应能实现定时、触发和手工采集数据；b） B 类和 C 类监测系统应根据监测目的、监测参数类型和数据采集、传输能力综合确定采集方案。7.1.7 触发采集的设置应符合下列规定：a） 宜根据地震动、振动等动态监测值和应变、位移等静态监测值启动触发采集；b） 触发阈值宜根据桥梁结构规范、桥梁结构计算和现场测试统计值综合确定。7.1.8 数据采集频率应满足下列规定：a） 地震动、振动监测参数的采样频率应不低于 50Hz；b） 应力、位移等动态监测参数的采样频率对 A 类监测系统应不低于 20Hz；对 B 类和 C 类监测系统应不低于 1Hz；c）

19、 温湿度、应变、位移、裂缝宽度、索力等静态监测参数采样频率对A 类监测系统不宜低于1/600Hz； 对 B 类和 C 类监测系统不宜低于 1/3000Hz。7.2 数据采集硬件设备性能要求7.2.1 数据采集硬件选型时应考虑的因素包括：a） 传感器种类、数量；b） 信号特征、采样频率和数据传输速率；c） 信号预处理的要求；d） 标准协议和标准接口。7.2.2 数据采集硬件设备性能宜符合表 8 规定。表 8数据采集硬件设备性能要求序号设备名称性能参数1动态信号采集仪1） A/D 位数：16 位2） 单通道采集速率：50Hz3） 输入阻抗：1M2静态信号采集仪1） A/D 位数：16 位2） 单通

20、道采集速率：1Hz3） 输入阻抗：1M表 8数据采集硬件设备性能要求（续）序号设备名称性能参数3光信号解调仪1） 分辨率：0.2pm2） 精度：±2pm3） 动态范围：>50dB 带宽：40nm4频率类采集仪1） 分辨率：±0.01Hz2） 精度：0.1Hz3） 输入阻抗：1M7.3 数据传输硬件设备性能要求7.3.1 当传输距离较远时，宜采用数字信号或光纤传输技术进行传输，并考虑传输线路的可靠性、安全性和可更换性。7.3.2 无线传输方式宜选用电磁波传输技术，信号发射装置和接收装置应远离强电磁干扰源。7.4 数据采集与传输设备安装要求7.4.1 数据采集与传输设备在

21、安装前应进行检查、检验，确认符合监测系统设计要求及产品技术文件所规定的技术性能。7.4.2 数据采集与传输设备应安装在采集箱或者控制柜中，并设置齐全、清晰的铭牌标志。7.4.3 数据采集设备和控制柜的布置应不影响车辆、桥面行人以及检修人员的通行；当数据采集站和控制柜布置在通道中时，应设置有效的防撞措施。7.4.4 数据采集站和控制柜内的强、弱电的端子应分开布置。7.4.5 数据采集与传输设备的安装按照国家标准 GB 50254 执行。7.5 数据采集和传输软件功能要求7.5.1 数据采集软件应具备以下功能：a） 能根据不同采集方式进行数据采集； b） 数据自动存储、缓存管理和自动传输； c）

22、采集参数能本地或远程配置；d） 能独立配置传感器个数、定时采集时刻表等参数；e） 自动开关传感器与采集设备的电源；f） 支持远程实时数据采集、控制与维护。7.5.2 数据传输软件应具备以下功能：a） 应考虑数据传输的一致性、可靠性，并满足日后系统扩展、升级的需求；b） 对 A 类和 B 类监测系统，宜具备数据备份及加密功能。7.5.3 系统能够进行时钟校验，其时间误差应不大于 3ms。7.5.4 在工作异常情况下应能自动复位。8 数据处理与分析模块8.1 一般规定8.1.1 应进行数据去噪及数据插值等数据预处理。8.1.3 处理、分析后数据保留的位数应与传感器测量精度一致。8.1.4 在更换传

23、感器后，应对更换前后数据的衔接进行处理。8.2 软件设计及功能要求8.2.1 数据处理与分析软件设计应遵循可靠性、高效性及可扩展性原则。8.2.2 结构响应数据分析应包含下列功能：a） 同类监测参数中不同传感器的监测数据之间的趋势性分析；b） 响应类监测参数与环境类、荷载类监测参数之间的关联性分析。8.2.3 软件应具有数据特征值统计分析功能，且各类监测参数的数据统计应符合下列要求：a） 风速、风向应按日统计出平均风速和平均阵风风速；b） 车辆荷载应分别按日、月、年为统计周期，给出荷载最大值，并按年给出车辆荷载极值分布；c） 温湿度应分别以日、月、年为统计周期，给出最大值、最小值、平均值和累计

24、值；d） 应变、位移、裂缝宽度等静态监测参数应分别以日、月、年为统计周期，给出最大值、最小值、 平均值、均方根和累计值；e） 地震动应分别以日、月、年为统计周期，给出最大加速度值；f） 振动应分别以日、月、年为统计周期，给出最大加速度值、加速度极值的均方根以及频率等模 态参数。8.2.4 数据处理分析的结果应作为结构安全预警模块的输入特征参数。8.2.5 数据处理、分析后的表现形式宜符合表 9 的规定。表 9数据表现形式监测参数数据特征值风速、风向风玫瑰图三秒平均阵风风速十分钟平均风速监测参数数据特征值地震动最大加速度值频谱特性环境温湿度温湿度时程图温湿度统计值表 9数据表现形式（续）结构温度

25、结构截面温度梯度结构整体的温度分布车重、车速每车道车流量平均车速车重统计车型统计轴重分布结构应力应力时程图应力与温度的相关图位移位移时程曲线各测点分时段统计值位移与温度的相关图监测参数数据特征值索（吊杆）力索力的平均值索力变化极值索力与环境温度的相关图结构振动加速度功率谱结构频率阻尼比振型9 数据管理模块9.1 一般规定9.1.1 数据管理模块应具有桥梁勘察、设计、施工、检测和养护维修记录等信息的接入功能。9.1.2 数据管理模块应提供可靠的数据交换与存储平台。9.1.3 数据管理模块应具备数据自动备份与恢复机制。9.1.4 数据管理模块应提供开放的公共的数据接口。9.2 数据库设计要求9.2

26、.1 数据库设计应遵循可靠性、先进性、可扩展性原则，并应考虑数据结构的整体性、数据库系统与应用系统的统一性。9.2.2 数据库应采用模块化设计，宜按表 10 进行数据库模块划分。表 10数据库分类序号数据库名称数据库功能描述1原始数据数据库存储传感器监测的原始数据2过程数据数据库存储原始监测数据经处理分析后的数据3结构状态数据库存储结构安全预警子系统分析的中间数据和最终结论4系统参数数据库存储运营状态系统中的各类参数，包括设备编号、监测参数、采样参数、设备状态参数等5系统维护数据库传感器自诊断信息、存储系统运行期间所有设备和系统的历史工作状态6桥梁信息数据库桥梁的基本信息及病害信息7施工监控数

27、据库施工监测测试数据和报告；历次养护维修施工控制数据和报告9.2.3 原始数据库及过程数据库中的监测数据存储表宜按表 11 进行设计。表 11监测数据存储表表名监测参数名称列名数据类型索引是否为空说明时间datetimePrimary key否采集时间测点 1float是测点 1 监测数据测点 2float是测点 2 监测数据是测点nfloat是测点n 监测数据9.2.4 结构状态数据库中的安全预警结果表宜按表 12 进行设计。表 12安全预警结果表表名安全预警结果表列名数据类型索引是否为空说明IDfloatPrimary key否序号TableNamenvarchar(50)否表名（类型名）

28、ColumnNamenvarchar(50)否字段名（测点名）Datetimedatetime否预警发生时间WarningTypeint否预警类型WarningValuefloat否预警值GeneralAlarmUpValuefloat否一级预警上限值GeneralAlarmDownValuefloat否一级预警下限值SevereAlarmUpValuefloat否二级预警上限值SevereAlarmDownValuefloat否二级预警上限值IsHandlebit否是否处理标记值9.2.5 系统参数数据库中的系统参数表宜按表 13 进行设计。表 13系统参数表表名系统参数表列名数据类型索引是

29、否为空说明TableNamenvarchar(50)Primary key否表名（类型名）ColumnNamenvarchar(50)Primary key否字段名（测点编号）列名数据类型索引是否为空说明CollectionTypenvarchar(50)Primary key否采集类型Portnvarchar(50)否采集端口表 13系统参数表（续）表名系统参数表列名数据类型索引是否为空说明Addressnvarchar(50)否设备地址Frequencyint否采样频率（HZ）Statusint否测点状态值9.2.6 系统维护数据库中的系统自诊断状态表宜按表 14 进行设计。表 14系统自

30、诊断状态表表名系统自诊断状态表列名数据类型索引是否为空说明IDfloatPrimary key否序列号Timedatetime否诊断时间TypeNumint否自诊断类型StatusContentxml否自诊断状态内容9.2.7 桥梁信息数据库中的桥梁信息表宜按表 15 进行设计。表 15桥梁信息表表名桥梁信息表列名数据类型索引是否为空说明Namenvarchar(50)Primary key否桥梁名称Typenvarchar(50)否桥梁类型SizeContentxml否桥梁相关基本信息Descriptionxml否病害描述Image1Image否图片 1ImagenImage否图片 n9.2

31、.8 施工监控数据库中的施工监测记录表宜按表 16 进行设计。表 16施工监测记录表表名施工监测记录表列名数据类型索引是否为空说明IDfloatPrimary key否序列号Timedatetime否记录时间ProjectNamenvarchar(50)否监控项目名Descriptionnvarchar(max)否监控记录描述Reportimage否监控数据和报告9.3 数据管理机制要求9.3.1 宜采用基于数据库的数据管理方法，并提供方便的接口和完整的数据控制功能。9.3.2 宜采用成熟的关系型数据库，具有字符界面和图形界面，易于开发维护。9.3.3 应具有用户权限控制功能，并具有监控数据库

32、运行状态、自动调整数据缓冲区大小的功能。9.3.4 应能定义数据存储的有效区间，具备快速提交、成组提交、多块读出与写入技术，减少输入输出量。9.3.5 当数据库的状态出现异常时应自动给出提示，并自动给出相应的操作建议。9.3.6 数据库应进行备份。9.3.7 应提供公共数据接口。10 结构安全预警模块10.1 一般规定10.1.1 应结合桥梁检测、管养数据进行结构安全评估和预警。10.1.2 A、B 类运营状态监测系统应自动给出结构安全评估报告，每年不少于 2 次；C 类运营状态监测系统宜给出结构安全评估报告，每年不少于 1 次。10.1.3 针对结构各类监测参数应建立两级预警指标：a） 一级预警表示桥梁出现异常情况，需密切关注桥梁结构环境和响应，并采取适当措施以确保桥 梁的安全运营；b） 二级预警表示桥梁可能出现异常情况，需加强桥梁结构环境和响应的监测频次，并加强人工观测。10.1.4 应能根据结构安全评估结果或预警指标实现自动预警。10.1.5 当桥