条文说明-市政桥梁结构健康监测技术标准

河北省工程建设标准市政桥梁结构健康监测技术标准DB13(J)/xxxx-xxxx条文说明总则1.0.12026年，住房和城乡建设部发布《关于进一步加强城市桥梁安全管理工作的通知》（建办城函〔2026〕172号），针对城市桥梁存量老化、隐蔽病害多发、汛期极端天气及重载扰动等风险，要求建立闭环式安全管控体系。在监测方面，172号文明确要结合城市基础设施生命线安全工程建设，根据桥梁检测评估结果，按照“急用先行”原则分类完善智慧监测设施，实现桥梁变形、裂缝、支座滑移等状态动态感知和自动风险预警；推动监测数据与城市桥梁省级综合监管平台互联互通，强化数据分析应用，为日常运维和科学养护决策提供支撑；同时加强管养人员实操培训，保障监测设备稳定长效运行。上述要求表明，智慧监测已从技术探索上升为城市桥梁安全管理的制度性安排。然而，我省市政桥梁结构健康监测长期缺乏统一的地方技术依据，不同项目在监测内容、设备选型、测点布设、数据格式和预警阈值等方面差异较大，难以支撑省级数据汇聚与协同管理。因此，本标准从系统设计、实施、验收、运维、数据管理、应用全过程提出统一技术要求，与《建筑与桥梁结构监测技术规范》GB50982、《公路桥梁结构监测技术规范》JT/T1037的编制思路一致，旨在保障系统建设科学规范，实现监测系统的可对比、可追溯与可扩展。1.0.2本条规定了标准的适用范围。本标准针对的是市政桥梁，即城市道路（快速路、主干路、次干路、支路）上的桥梁以及城市过街人行天桥；将国家及省级干线公路桥梁、景区独立景观悬索桥、山区旅游专用桥梁等除外，主要是考虑到这些桥梁在管理职能、荷载特征和监测需求上与市政桥梁不同，避免与其他行业标准的适用范围产生冲突。1.0.3本条说明本标准是对国标、行标、省内现有桥梁标准的细化补充。3基本规定3.0.1本条规定了监测系统建设和应用应遵循的四项基本原则。市政桥梁数量多、服役条件差异大，建设受资源约束，难以一次全覆盖，应按结构类型、服役年限、技术状况、交通荷载、环境病害等因素评估风险与需求，差异化配置监测系统，优先推进风险较高、需求紧迫桥梁的智慧监测设施布设；监测系统长期野外露天运行，设备故障和数据中断难以避免，应强化设备选型、安装防护与供电通信保障，健全巡检维护制度，确保设备稳定运行、数据连续可靠，保障系统长期有效发挥效能；监测的目的在于提前识别风险、防范事故，应构建动态采集、自动研判和风险预警闭环体系，推动安全管理由被动应对向主动防控、事后处置向事前预防转变，提升风险早期识别、主动预警和前置处置能力；单桥监测数据价值有限，应按统一数据标准接入省级综合监管平台，实现数据汇聚共享、业务协同，并经持续积累形成监测数据资产。3.0.2本条按全生命周期梳理了各阶段监测系统的管理要求。新建桥梁的健康监测宜与主体工程同步设计、同步施工、同步调试与验收，目的在于利用施工期即可预埋传感器、预留线管和供电通信通道，避免后期二次施工对结构造成损伤，并可获取成桥初始基准状态；同时外置传感器技术日趋成熟，故对此不做强制性要求；在役桥梁则因结构已建成、资料不全，须结合现状进行专项设计与专项施工验收。运营阶段强调“数据的延续性和完好性”，是我省推动监测数据长期积累、支撑养护决策的基础。改造或拆除阶段要求数据完整归档，是对监测资产全生命周期管理的收尾要求。3.0.3标准化监测与轻量化监测不是替代关系，而是“标准化为主、轻量化为辅、分级配置、逐步升级”的关系。标准化监测解决统一性、长期性和互联互通问题；轻量化监测解决差异化、经济性和快速部署问题。对于Ⅰ级桥梁，因风险较高、监测需求紧迫，应以标准化监测为主，按第4章应选内容实施长期在线监测；对于Ⅱ级及以外桥梁，可在满足第4章相应应选内容的前提下，采用轻量化监测或标准化与轻量化相结合的方式。第4章表中“应选、宜选、可选”是配置监测方式的重要依据：应选内容原则上不得省略，采用轻量化监测时应满足同等技术要求；宜选、可选内容可优先采用轻量化监测。4监测内容4.1一般规定4.1.2该条根据桥梁的结构参数、环境条件、技术状况等因素将市政桥梁分为两个结构健康监测等级。因我省市政桥梁基数大、类型多，若一律强制监测既不符合经济性原则，也不具备可操作性，故根据住房和城乡建设部《关于进一步加强城市桥梁安全管理工作的通知》（建办城函〔2026〕172号）采用“分类实施监测”的思路，结合先进地区经验，按结构参数、环境条件、技术状况将市政桥梁划分为Ⅰ级、Ⅱ级两个监测等级，并明确“除表内包括之外的其余市政桥梁不作强制要求”。4.1.3监测内容的选取借鉴了现行国家标准《公路桥梁结构监测技术规范》JT/T1037的做法，保证了特殊结构形式桥梁能够有所参考；“应选”“宜选”与“可选”的分级保证了关键监测内容不漏项，又给具体项目留出按需取舍的空间。通用监测内容适用于所有桥梁结构形式，是各类桥梁均需考虑的共性监测内容；专项监测内容仅适用于特殊桥型，分为拱桥专项、斜拉桥专项和悬索桥专项监测内容，是在通用监测内容基础上针对相应桥型结构特点补充的监测内容。确定具体桥梁的监测内容时，应采用通用监测内容与对应桥型专项监测内容的组合方式，二者共同构成该桥的监测内容体系。4.2通用监测内容4.2.1本条借鉴了现行国家标准《公路桥梁结构监测技术规范》JT/T1037的梁桥监测内容选取表，按照Ⅰ级与该规范相对应，Ⅱ级则根据他省先进标准降低部分要求。4.2.3装配式桥梁的横向连接（铰缝、湿接缝）易损，故关注各片主梁的挠度、动力特性、应变相关性和横梁应力。4.2.5变截面连续体系易出现主梁线形变化、0号块附近腹板裂缝及关键截面应力问题，故建议加强线形和应力监测。4.2.7本条针对河北省特殊的区域环境提出补充要求：冀北冻融地区宜进行结冰监测；平原软土地区宜加强墩台不均匀沉降和支座位移监测；跨越高速公路或铁路的桥梁宜补充抗撞击、防抛掷及结构振动监测。具备地方标准的针对性。4.3拱桥专项监测内容4.3.1拱桥的受力特点是拱圈以受压为主、水平推力大，吊杆（索）、系杆是关键的受拉构件，拱脚和拱顶是控制截面，故专项监测重点围绕主拱应变、拱顶/拱脚位移、吊杆（索）力、系杆力、主拱与吊杆振动、断丝等展开。4.3.2本条按拱桥的承载方式（上承式、中承式、下承式）给出细化要求，上承式拱桥立柱和拱圈易开裂，故宜监测裂缝；中、下承式拱桥主梁关键截面位移和应变、吊杆索力、振动和锚头内湿度是薄弱环节。4.4斜拉桥专项监测内容4.4.1斜拉桥属缆索承重体系，索塔、斜拉索、主梁及其相互联结部位构成监测重点。专项监测内容围绕索塔锚固区温湿度、锚头湿度、结冰、风（桥面与塔顶）、塔顶偏位与转角、梁端/主梁位移与转角、索塔应变、斜拉索索力与振动、断丝等展开。相对通用监测内容，斜拉桥对转角（塔顶转角、梁端水平/竖向转角）和索力的监测要求更为突出，因为转角直接反映约束和支承状态，索力直接关系全桥受力平衡。4.4.2独塔斜拉桥不同于双塔（多塔）斜拉桥，其结构体系不对称、索塔空间受力复杂、主梁两端支承条件差异大，因此本条规定应重点监测索塔空间变位、斜拉索索力、主梁挠度、梁端纵向位移以及索塔和主梁关键截面应力。4.5悬索桥专项监测内容4.5.1悬索桥以主缆、吊索、索塔、锚碇和加劲梁为核心受力构件，专项监测内容围绕锚室/鞍罩/索塔/主缆温湿度、主缆与斜拉索结冰、风环境、塔顶偏位与转角、梁端/主梁位移与转角、索塔应变、吊索索力与锚跨索股力、主梁/塔顶/吊索振动、锚碇位移、断丝、索夹螺栓紧固力与索夹滑移等展开。其中锚碇位移是地锚式悬索桥安全的根本，索夹滑移与螺栓紧固力是运营期常见病害，主缆/吊索断丝关系全桥安全，均被列入监测内容。4.5.2三角斜吊索或混合式吊索悬索桥因吊索受力不均、斜吊索对索夹和锚头作用特殊，故宜监测斜吊索与竖直吊索的受力差异及索夹、锚头应力。4.5.3钢桁架梁易发生节点疲劳，钢箱梁则更关注涡激振动、颤振、抖振和扭转位移、局部应力，故分列规定，以引导测点布设和监测重点的差异化。5监测方法5.1一般规定5.1.2本条从功能匹配、环境适应、经济合理、冗余与互补、可维护与可扩展五个方面提出了方法比选原则。其中“环境适应原则”特别强调监测方法及设备应适应河北省高温、严寒、冰雪、大风及潮湿、盐雾、工业污染等复杂环境；“冗余与互补原则”主张重要监测内容采用不少于两种不同原理或不同厂商的传感器交叉验证，并结合人工巡检、定期检测形成“虚实结合、动静互补”的综合监测策略，可有效提高系统的可信度。5.1.3本条提出多参数融合的组合策略，包括环境与作用组合、整体与局部响应组合、静态与动态组合、在线与离线组合四类。其技术依据在于：环境与作用是响应分析的边界条件；整体响应反映宏观安全态势，局部响应识别损伤与病害；动态与静态方法的适用频段不同（缓慢变化用1/600Hz～1Hz的低采样，快速变化用≥10Hz的高采样）；冲刷、沉降等缓变指标或暂不具备在线条件的部位，可采用每年1～2次的定期离线监测或人工巡检，以兼顾经济性。5.1.4针对部分大型桥梁前期已配套监测系统的现状，本条要求对存量设备进行兼容改造，统一数据输出格式，并接入省级综合管理平台，如此避免全部拆除重建，节约改造资金。5.2传感器技术要求5.2.2未来随着监测技术的不断发展AI视觉识别、三维激光扫描等前沿监测技术将逐渐走向成熟，为了避免系统不能兼容新技术，为其预留拓展接口是十分必要的。5.2.3本条参考《城市基础设施公共安全监测通用技术规范》（GB/T45791-2025）表A.1中的相关内容结合工程实际同样以表格的形式给出了各类监测内容可选用的传感器类型及其量程、精度、分辨率、防护等级等推荐技术性能指标。各类指标是综合现行产品能力、监测需求和河北省环境条件提出的推荐值，实际工程可结合结构特点、设计要求和传感器实测数据适当调整，但应满足国家现行有关标准的规定。5.3数据采集5.3.1本条规定数据采集系统应包括自动化采集和人工巡检采集两类手段，并分别界定其应获取的数据。自动化采集擅长连续、周期性地捕捉环境、作用和结构响应、变化；人工巡检擅长发现自动化手段难以覆盖的外观缺陷、表观病害和局部损伤。5.3.4本条参照现行国家标准《公路桥梁结构监测技术规范》JT/T1037给出各类采集数据的推荐采样频率，以确保能完整复原被监测信号的波形和特征。6测点布设6.1一般规定6.1.2本条区分了新建桥梁与既有桥梁的布设方式：新建桥梁宜在建造阶段同步安装，除去特殊情况外，不做特殊要求；既有桥梁宜采用后装、外挂等轻量化方式，避免对桥梁结构造成二次损伤。6.2测点布设位置6.2.1桥梁测点布设位置应根据具体项目结合结构分析和现场调查确定，但原则上应覆盖控制截面和关键构件。6.3测点布设要求6.3.3车辆荷载是桥梁运营期最主要的可变荷载，其监测数据用于疲劳损伤评估、超载识别和结构安全预警。测点布设的两项要求各有明确的技术指向。“覆盖所有行车道”是保障数据完整性的基本条件。车辆荷载在桥面横向的分布受车道位置、交通组成和驾驶行为影响，若仅监测部分车道，所获取的车重和车流量数据无法反映全桥的实际荷载谱，疲劳寿命评估将产生系统性偏差。动态称重系统（WIM）的精度对安装条件高度敏感，测点“宜选择在路基或有稳定墩柱支撑的混凝土结构铺装层内”，是因为此类位置的桥面刚度较大，车辆通过时的动态冲击效应相对较小，称重信号的信噪比更高，轴重识别精度更有保障。相比之下，悬臂段或柔性较大的跨中区域，铺装层随主梁的振动和变形会影响WIM传感器的称重精度。结合视频监测测点获得车辆空间分布，则可建立车重数据与车道位置、车头时距的关联，为荷载谱精细化建模提供多维输入。6.3.4大跨度桥梁属于风敏感柔性结构，风荷载是其设计和运营安全控制荷载之一。风速风向监测的核心目标在于获取桥址区自由风场的真实风速与风向参数，为抖振分析、涡振识别和颤振预警提供输入数据。悬索桥主跨超过1500m后，结构基频进一步降低，涡激振动和颤振临界风速对风场空间相关性的敏感度显著增加。已有实测研究表明，对于主跨1650m级别的悬索桥，1/4跨断面的风压沿桥轴向的相关系数非常高，且不随测点间距增大而衰减，说明在跨中单一断面获取的风场参数不足以表征全桥风荷载分布。因此，在1/4、3/4主跨增设风速风向测点，实质上是对风场沿桥轴向非均匀性的采样补偿。塔顶测点的设置则针对索塔的风致振动与涡振问题。塔顶风速通常显著高于桥面风速，塔顶风速与主梁跨中风速的对比分析可揭示桥址区风场的竖向梯度特征，为塔柱风荷载修正和涡振评估提供依据。6.3.5桥梁结构在日照、气温骤降等环境作用下产生的温度应力，是导致混凝土开裂和钢结构疲劳损伤的重要诱因之一。结构温度监测的首要功能是表征桥梁温度场的实际分布，为温度效应分析和温度应力计算提供实测边界条件。测点布设强调“温度场分布特点”与结构参数的结合，其原因在于桥梁温度场并非均匀场。以混凝土箱梁为例，日照作用下顶板温度可在短时间内显著升高，但温度极值随深度迅速衰减，约在中性轴高度处趋于与底板温度一致。铺装层作为直接承受日照和气温波动的表层，其温度变化幅度通常高于环境气温，是温度梯度的最显著区域。因此，在主梁铺装层布设温度测点能够以最少的测点捕获温度梯度的关键特征。与应变监测温度补偿测点协同布设，是保证应变数据有效性的必要措施。应变传感器（尤其是振弦式和光纤光栅式）的测量值包含温度引起的表观应变和荷载引起的力学应变两部分。若不在应变测点位置或其紧邻区域布设温度测点，则无法从总应变中分离温度分量，所得“应变”数据将失去力学意义。正确的做法是建立温度—应变回归模型，从总应变中扣除温度回归值，剩余部分方为有效的力学应变。6.3.6地震动监测的根本目的是记录桥梁在地震作用下的地震动输入，为震后结构安全快速评估提供基础数据。测点数量与桥梁长度挂钩，反映了行波效应和场地地震动空间变异性的工程考量。当桥梁长度较小时，地震波到达各墩的时间差可忽略，桥梁可近似按一致地震动输入处理，单一自由场测点即可满足输入表征需求。当桥梁长度超过约800m后，地震波沿桥轴向的传播时间差开始对结构地震响应产生不可忽略的影响，表现为各墩的输入地震动在相位和幅值上出现差异，即行波效应。此时需在桥梁两端或沿桥轴向增设自由场测点，以捕捉地震动的空间变异，为多点激励分析提供输入数据。测点宜布设于桥墩底部或承台顶部，或两岸的护岸、锚碇锚室内等自由场地，确保所记录的数据反映的是输入地震动而非结构响应。6.3.10索构件是缆索承重桥梁的核心受力元件，其索力状态直接决定结构的整体刚度和线形。测点选择遵循“代表性”与“对称性”两个原则。“上、下游索构件成对布设”的原因在于：索构件的索力受温度、风荷载和活载的横向分布影响，同一断面上下游索力往往存在差异。单独监测上游或下游一侧的索力，可能遗漏由偏载或横向风引起的索力不对称变化。成对布设可提供索力横向分布的实时信息，对识别索构件异常（如断丝、腐蚀导致的有效截面损失）具有更高灵敏度。基准索股测点的设置与悬索桥主缆的几何控制原理直接相关。悬索桥主缆由数十至数百根索股组成，基准索股是主缆架设过程中首先定位的索股，其线形精度直接控制整条主缆的成缆线形。基准索股的架设标高容差通常要求控制在跨径的±1/20000以内，上下游基准索股高差不超过10mm。温度变化对基准索股架设线形的影响显著——施工温度改变会导致索股放样线形和锚跨张力产生可测量的偏差，需通过解析法进行温度修正。在基准索股上布设索力测点，可在主缆架设阶段实时监控索股张力与设计值的偏差，为索股调整提供量化依据，从源头保证主缆线形的精度。7监测应用7.2结构状态评估7.2.1桥梁的实测响应是“荷载效应、温度效应与结构状态变化”的叠加，只有同步获得环境与作用（输入）和结构响应（输出），才能把结构自身的状态变化从总响应中分离出来。7.2.4评估指标的相关解释：（1）频率偏移：结构自振频率与刚度、质量的关系为：(7.2.4-1)式中：—结构自振频率（Hz）；—结构刚度；—结构质量。由公式可以看出刚度下降会导致频率降低，故基频下降可指示刚度退化。条文给出的“偏差超过5%”是工程经验阈值，非规范强制值，宜结合本桥历史数据校准。（2）阻尼比变化：“阻尼比显著增大（大于2倍初始值）可能指示连接松动或裂缝”—因裂缝开展、连接松动会增大摩擦耗能，属工程经验判据。（3）MAC（模态置信准则）：MAC是振型相关性的定量指标，MAC趋近于1表示两组振型一致、趋近于0表示不相关（Allemang与Brown于1982年提出）。“低于0.9视为异常”为工程经验阈值。7.3风险预警7.3.1～7.3.3参考现行国家标准《公路桥梁结构监测技术规范》JT/T1037与现行国家标准《建筑与桥梁结构监测技术规范》GB50982关于监测预警分级设置的规定，本条将预警分为“特殊事件预警”与“养护检查预警”两类、并各分三级，突发性事件（地震、船撞、台风、重车）对应需立即响应的“特殊事件预警”，渐进性劣化（裂缝、腐蚀、沉降）对应需持续关注的“养护检查预警”；7.3.2条“风险较大时提升为特殊事件预警”是与养护检查预警向应急响应转换的衔接规定。7.3.4超本条关于预警阈值确定与调整的规定，与现行国家标准《公路桥梁结构监测技术规范》JT/T1037的思路一致：一方面阈值确定必须有依据，另一方面结构状态会随时间变化，阈值必须动态可调。7.3.5～7.3.6各阈值设置的参考规范/标准为：现行国家标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG3362（挠度、裂缝宽度、预应力、氯离子相关；支座脱空/抗倾覆）、现行国家标准《公路桥涵设计通用规范》JTGD60（车辆荷