T_CCES15-2020桥梁健康监测传感器选型与布设技术规程.pdf
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1、中国土木工程学会标准T/CCES 1 5 一 2 0 2 0桥梁健康监测传感器选型与 布设技术规程Teclmi ca l re gul a t i o n o n s e n s o r s e l e ct i o n and P l a ce m e ni fo r b ri d g e h e a l th m o n i t o ri n g2 0 2 0 一1 1 一1 6 发布2 0 2 1 一 0 2 一 0 1 实施中 国土 木 工程 学 会 发布中国土木工程学会标准桥梁健康监测传感器选型与 布设技术规程Teclmi ca l r e gul at i o n o n s e
2、n s o r s e l e ct i o n and P l ac e m e n t fo r b ri d g e h e a l th m o n ito ri n gT/C CE S 1 5 一 2 0 2 0批准单位:中国土木工程学会施行日期:2 0 21 年2 月 1 日中 国 建筑工业出 版社加加北京 中国土木工程学会标准 桥梁健康监测传感器选型与 布设技术规程Techni ca l re gul at i o n o n s e n s o r s e l e ct i o n and P l a ce m e n t fo r b ri d g e h e a l th
3、m o n i t o ring T/CCES 1 5一2 0 2 0中国建筑工业出版社出版、发行(北京海淀三 里河路 9 号)各地新华书店、建筑书店经销 北京建筑工业印刷厂制版 北京同文印刷有限责任公司印刷开本:8 5 0 毫米x 1 1 6 8 毫米 2 0 21年3 月第一版1/32 印张:1%字数:41千字2 0 21年3 月第一次印刷 定 价:31.00 元 统一书号:1 5 1 1 2 3 6 8 2 6 版权 所有 翻印必究如有印装质量问题,可寄本社图书出版中 心退换 (邮政 编 码 1 0 0 0 3 7)本社网 址:h ttP:刀www.cabp.c o m.c n网 上书
4、店:h t tp:/www.ch in a-b u il d in g.co 中国土木工程学会文件学标(2 0 2 0)1 0 号 关于发布中国土木工程学会标准 桥梁健康监测传感器选型与布设技术 规程的通知 现批准 桥梁健康监测传感器选型与布设技术规程为学会标准,编号为T/C C E S 1 5 一 2 0 2 0,自2 0 2 1 年2 月 1日 起实施。中国土木工程学会2 0 2 0 年 1 1 月 1 6日前 .-一 曰 本规程根据中国土木工程学会 关于 装配式混凝土结构施工及验收规程)等5 项土木工程学会标准立项编制的通知(土标委 201 9 7 号)的要求,由 大连理工大学会同有关单
5、位编制完成。在本规程编制过程中,编制组广泛调查研究和总结了结构健康监测传感器选型和布设的经验,参考了国内外有关标准,并在广泛征求意见基础上,对具体内容进行了反复讨论、协调和修改,最后经审查定稿。本规程的主要技术内容是:总则,术语与参考标准,基本规定,荷载作用与环境监测传感器,结构响应监测传感器,耐久性监测传感器。请注意本规程的某些内容可能涉及专利,本规程的发布机构不承担识别这些专利的责任。本规程由中国土木工程学会学术与标准工作委员会负责管理,由大连理工大学负责具体技术内容的解释。执行过程中如有修改意见或建议,请寄送大连理工大学(地址:辽宁省大连市甘井子区凌工路2号,大连理工大学土木工程学院;邮
6、政编码:1 1 6 0 2 3;电 子邮箱:ythd l u t.e d )。本 规 程 主编 单 位:大连理工大学 本 规 程 参 编 单 位:香港理工大学 东南大学 长沙理工大学 哈尔滨工业大学 河海大学 厦 门大学 中际物联科技(深圳)有限公司 中交路建交通科技有限公司 大连三维土木监测技术有限公司 福州大学 路安交科(北京)监测科技有限公司 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 北京航空航天大学本规程主要起草人员:伊廷华 夏 勇 郭 彤 王 磊 刘铁军 丁幼亮 杨东辉 周广东 曲春绪 唐福建 鲍跃全 陈志为 裴峰涛 王明飞 董小鹏 杨斌 苏家战 王志国 蒋田勇 邹笃建 林世镇 梅大鹏 杜博文
7、 刘华 陈智成 赵瀚玮 杨 康 张硕玉本规程主要审查人员:钟继卫 陈 波 刘 纲 叶肖伟 翁 顺 张纪刚 曾敏签发:李明安目次1 总则 12术语 与 参考 标准 “2 2.1 术语 2 2.2 参考标准 3 基本规定 :5 3.1主要监测内 容 5 3.2传 感 器 选 型 要 求 13 3.3传 感 器 布 设 原 则 144 荷载作用与环境监测传感器 巧 4.1 车辆荷载 巧 4.2 风荷载 1 6 4.3 地震动 1 6 4.4 环境温度 1 7 4.5 环境湿度 17 4.6 腐蚀介质 185 结构响应监测传感器 19 5.1 一般规定 19 5.2 主梁 2 0 5.3 拱圈 2 1
8、 5.4 桥塔 21 5.5 缆索、斜拉索和吊 杆 2 2 5.6 锚旋 2 2 5.7 伸缩缝 2 3 5.8 支座 2 3 5.9 桥墩和桥台 2 324 25 25 26 28295.1 0基础6 耐久性监测传感器混凝土构件钢制部件 规程用词说明条文说明C o n t e n t s11,白Ge n e r a l P rovisio n s T e r l l l s a n d Re fer e n ce S t a n d a r d sTe r ll l s 一Re fer e n ce S t a n d a rds 4,1,:223 B a si cR e q u ir e
9、m e n ts 3.1 M a in M o n it o ri n g C 0 n te n ts 5 3.2 R e quire m e n ts ofs e n s o r s el e c t io n 1 3 3.3 P ri n c i p le s of s e n so r Pl a ce m e n t.1 44 S e n s o rsfo r Loa d A ct i o n a n d E n v i ro n m e n t M o n i t o ri n g 1 5 4.1 V e h i cl e Loa d s 1 5 4.2 Wi n d Loa d s
10、1 6 4.3 G ro u n d M o ti o n 1 6 4.4 E n v iro nlne ni al T e m P er at u re 1 7 4.5 E n v iro n m e n tal H u m 记 it y 1 7 4.6 C o rrosi v e M e d i a 1 85 S e n s o rsfo r S truc t u ra l R e s p o n s e s M 0 n it o ri n g 1 9 5.1 G e n e ral R e q u ire m e n ts 1 9 5.2 G i 记e rs 2 0 5.3 A rc h
11、 e s 2 1 5.4 Tow e rs 2 1 5.5 M a i n C able s,S t ay C a b le s and S u s p e n d e rs 2 2 5.6 A n ch o ra g e s 2 2 5.7 E x p a n si o n J o in ts 2 3 5.8 S u p p o rt s 2 3 5.9 P i e rs a n d A b u t m e n ts 2 324 25255.1 06 S e n s o rsfo r S t ruct u ral D u r a b i l i tyM o n i t o ri n g了00
12、八Q尹2 22Stee l C o m p o n e n ts,1几乙 :66E xPla n a t io n Of Wo rd i n g i n Thi s R e gulat i o n E xPl anat io n of1 总则1.0.1 为规范桥梁健康监测系统传感器的选型与布设,提高监测系统的建造质量,做到安全可靠、技术先进、操作方便和经济合理,制定本规程。1.0.2 本规程适用于梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥健康监测系统中传感器选型、测点布置、传感器安装和保护。1.0.3 桥梁健康监测系统传感器的选型与布设应主要满足运营期监测的目的、功能和性能,宜兼顾施工监控和成桥荷载试验的要求
13、进行一体化设计。1.0.4 桥梁健康监测传感器的选型与布设,除应执行本规程外,尚应符合国家现行有关标准的规定。2 术语与参考标准2.1 术语2.1.1 桥梁健康监测 b ri d g e h e a l t h m o n i t o ri n g 利用现场的、无损的、实时的方式采集既有桥梁的输入与输出信息,分析桥梁性能的波动、劣化或损伤特征,并为管理和养护提供决策支持的技术。2.1.2 作用与环境监测 a ct i o n and e nviro nme nt a l m o n i t o ri n g 将传感器埋入或固定在结构表面,实时地获取结构外部输入信息的过程。2.1.3 结构响应监
14、测 s tructo r a l re s p o n s e m o n i t o ri n g 将传感器埋入或固定在结构表面,实时地获取结构动力和静力反应信息的过程。2.1.4 耐久性监测 dur abi l ity m o n i t o ri n g 将传感器埋入或固定在结构表面,实时地获取能够表征结构抵抗自身和自然环境双重因素长期作用能力信息的过程。2.1.5 传感器选型s e l e ct i o n o f s e n s o r 根据结构健康监测系统功能和目标的不同,结合实际工程特点和工程造价,按照一定的原则确定传感元件类型的过程。2.1.6 传 感器 优化 布设 o p t
15、 im a l s e n s o r p l a ce m e nt 按照一定的评价准则和优化算法,确定传感器的合理数量和布置位置,以使某种监测目标达到最优的过程。2.1.7 传感器安装s e n s o r i n s t a l lat i o n 将传感元件固定在待监测结构上的过程。2.1.8 传感器标定s e n s o r ca l i b r at i o n 将标准元件所体现的标准值,传递到传感元件的工作量程分度上,并对分度进行定度的过程。2.1.9 传感器温度补偿s e n s o r t e mPe r a tu r e co mP e n s at i o n 对传感元件
16、由于温度影响发生漂移而引起的误差,进行修正的措施。2.1.1 0 梁 g i ul e r 由支座支承的直线或曲线形构件,主要承受各种作用产生的弯矩和剪力,有时也承受扭矩。2.1.1 1 拱ar ch 由支座支承的曲线或折线形构件,主要承受各种作用产生的轴向压力,有时也承受弯矩、剪力或扭矩。2.1.1 2 桥塔 b ri d g e t o w e r 支承悬索桥或斜拉桥的主索,并将荷载直接传给地基的塔形部件,也称索塔。2.1.1 3 主缆m a in cabl e 悬索桥的主要承重构件,由悬挂于塔顶、端部锚固于两个锚旋的钢丝绳、钢绞线索或平行钢丝索组成,又称悬索。2.1.1 4 吊 杆(索)
17、h ang e r cabl e 悬索桥中连接主缆与桥面系或拱桥中连接主拱与桥面系的构件,一般采用钢丝索、钢绞线或钢丝绳制作。2.1.1 5 斜拉索 s t 盯cabl e 斜拉桥中用来连接桥塔与桥面系的承重构件,一般由镀锌高强钢丝索、高强低松弛镀锌钢绞线或钢丝绳制作。2.1.1 6 索股cabl e s t r a n d 主缆中由高强钢丝预制或空中纺制而成的丝股。2.1.1 7 锚旋anch o r b lo ck 锚固主缆索股,承受主缆拉力,支承于地基上或嵌固于岩体中的构件。2.1.1 8 伸缩装置 e x p ans i o n i n s t a l l at i o n 为满足桥跨
18、结构因气温变化、活荷载作用以及混凝土的收缩徐变引起的胀缩变形而设置的装置。2.1.1 9 支座b e a ri n 只支承上部结构并使上部结构固定于一定位置的部件。2.1.2 0 桥墩 b ri d g e p i e r支承两相邻桥跨结构并将上部荷载传给地基的部件。2.1.21桥台 位于桥的两端与路基相衔接,承受台后填土压力并将桥上荷载传递到基础 的构筑物。2.2 参 考 标 准 建筑与桥梁结构监测技术规范G B 5 0 9 8 2 动态公路车辆自动衡器G B/T 2 1 2 9 6 自动气象站观测规范G B/T3 3 7 03 降雨自动监测仪技术要求及检测方法H J/T 1 75 公路桥梁
19、结构安全监测系统技术规程JT/T 1 0 37,12心J 4 153 基 本 规 定3.1 主要监测内容3.1.1 桥梁监测内容应根据监测目的、桥梁重要性、环境复杂性、桥梁力学特征、桥梁运营管理和养护的需求以及系统建造成本综合确定。3.1.2 桥梁监测内容宜分为作用与环境、结构响应和耐久性,且宜分别包括下列项目:1 作用与环境监测宜包括车辆荷载、环境温度、环境湿度、风荷载、地震动和腐蚀介质;2 结构响应监测宜包括桥梁构件的振动、变形、位移、应力、索力、倾角、冲刷和结构温度;3 耐久性监测宜包括混凝土构件的裂缝、氯离子含量、碳化和酸雨侵蚀,以及钢制部件的锈蚀和涂层脱落。3.1.3 梁桥、拱桥、斜
20、拉桥和悬索桥的作用与环境监测参数、结构响应监测参数应分别符合表3.1.3 一 1 一表3.1.3 一 4的规定。表 3.1.3 一 1 梁桥主要监测参数监测内容监测项目监测参数作用与环境车辆荷载断面交通流、车辆总重、轴重、轴距、轴 数、车型、车速风荷载风速和风 向地震动承台 顶部或桥墩底部振动温度箱梁内部温度梁外部温度太阳辐射强度续表3.1.3 一 1监测内容监测项 目监测参数作用与环境湿度箱梁内部湿度梁外部湿度腐蚀介质氯离子浓度硫酸盐浓度酸雨p H值结构响应主梁响应竖向振动横向振动纵向振动竖向位移横向水平位移纵向水平位移应变倾角结构温度伸缩缝响应位移支座响应位移反力桥墩和桥台响应应变倾角基础
21、响应沉降位移冲刷表3.1.3 一 2 拱桥主要监测参数监测内容监测项目监测参数作用与环境车辆荷载断面交通流、车辆总重、轴重、轴距、轴 数、车型、车速风荷载风速和风向地震动承台顶部或桥墩底部振动温度箱梁内部温度梁外部温度主拱内部温度主拱外部温度太阳辐射强度湿度箱梁内部湿度梁外部湿度主拱内部湿度主拱外部湿度腐蚀介质氯离子浓度硫酸盐浓度酸雨p H值结构响应主梁响应竖向振动横向振动纵向振动竖向位移横向水平位移纵向水平位移应变倾角结构温度续表3.1.3 一 2监测内容监测项 目监测参数结构响应拱圈响应拱顶竖向 振动拱顶横向 振动拱顶纵向 振动拱顶竖向 位移拱顶横 向位移拱顶纵向位移拱脚位移应变结构温度吊
22、杆响应索力振动伸缩缝响应位移桥墩和桥台响应应变倾角基础响应沉降位移冲刷表3.1.3 一 3 斜拉桥主 要监测参数监测内容监测项 目监测参数作用与环境车辆荷载断面交通流、车辆总重、轴重、轴距、轴 数、车型、车速风荷载风速和风向地震动承台顶部或桥墩底部振动温度箱梁内部温度梁外部温度续表3.1.3 一 3监测内容监测项目监测参数作用与环境温度桥塔内 部温度桥塔外部温度太阳辐射强度湿度箱梁内 部湿度梁外部湿度桥塔内 部湿度桥塔外部湿度腐蚀介质氯离子浓度硫酸盐浓度酸雨p H值结构响应主梁响应竖向振动横向振动纵向振动竖向位移横向水平位移纵向水平位移应变倾角结构温度桥塔响应纵向振动横向振动塔顶纵向位移塔顶横
23、向位移应变续表3.1.3 一 3监测内容监测项目监测参数结构响应倾角结构温度斜拉索响应索力振动伸缩缝响应位移位移反力应变倾角沉降位移冲刷表 3.1.3 一 4 悬索桥主要监测参数监测内容监测项 目监测参数断面交通流、车辆总重、轴重、轴距、轴 数、车型、车速风荷载风速和风向地震动承台顶部或桥墩底部振动箱梁内部温度梁外部温度桥塔内部温度桥塔外部温度锚旋室内 温度太阳辐射强度箱梁内部湿度梁外部湿度1 O续表 3.1.3 一 4监测内容监测项目监测参数作用与环境湿度桥塔内 部湿度桥塔外部湿度锚旋室内湿度主缆内 部湿度腐蚀介质氯离子浓度硫酸盐浓度酸雨p H值结构响应主梁响应竖向振动横向振动纵向振动竖向位
24、移横向水平位移纵向水平位移应变倾角结构温度桥塔响应纵向振动横向振动塔顶纵向位移塔顶横向位移应变倾角结构温度缆索响应索力了 1续表 3.1.3 一 4监测内容监测项 目监测参数结构响应吊杆响应索力振动锚旋响应位移伸缩缝响应位移位移反力应变倾角沉降位移冲刷3.1.4 桥梁结构的耐久性主要与材料相关,其监测参数应符合表 3.1.4的规定。表3.1.4 耐久性监测主要参数监测内容监测项 目监测参数混凝土构件耐久性宽度长度深度氯离子含量浓度混凝 土p H 值锈蚀电流密度锈蚀电位混凝土电阻率极化阻抗I 2续表 3.14监测内容监测项 目监测参数钢制部件耐久性预应力钢绞线锈蚀锈蚀电流密度钢材锈蚀锈蚀深度锈蚀
25、面积涂层脱落脱落面积3.2 传感器选型要求3.2。1要求。3.2。2传感器的选型应面向桥梁监测参数,满足监测内容的传感器的选型依据应符合下列规定:作用与环境监测传感器的类型应结合桥址区水文、气象、地形和地质资料,以及桥梁所处道路性质确定;2 结构响应监测传感器的类型应结合桥梁结构动力和静力分析结果确定;3 耐久性监测传感器的类型应结合水文和气象资料、桥梁建造材料、力学性能分析结果和养护规范确定。3.2.3 传感器的主要性能应符合下列规定:1 应具有 良好的耐久性,对于埋入传感器的使用寿命不应低于 15年,对于非埋入式传感器的使用寿命不应低于5 年;2 应具有足够的采样频率,可按照现行行业标准
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- T_CCES15 2020 桥梁 健康 监测 传感器 选型 布设 技术规程
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