DB34_T 3703.5-2022长大桥梁养护指南 第5部分:健康监测报警阈值设定-(高清现行).pdf
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1、 ICS 93.040 CCS P 28 34 安徽省地方标准 DB34/T 3703.52022 长大桥梁养护指南 第 5 部分:健康监测报警阈值设定 Guide for the maintenance of long span bridges Part 5:Warning Threshold Guide for the structural safety monitoring system 2022-03-29 发布 2022-04-29 实施 安徽省市场监督管理局 发 布 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 总体设计.1 5 阈值设定.2 车辆
2、荷载.2 5.1 风速.3 5.2 温度.4 5.3 环境湿度.5 5.4 整体变形.5 5.5 结构位移.7 5.6 索力.9 5.7 应力.9 5.8 结构振动.10 5.9 结构固有频率.11 5.10 6 阈值管理.11 初始阈值.11 6.1 阈值修订.12 6.2 附录 A(资料性)W分布总重计算方法.13 附录 B(资料性)差异度计算方法.14 附录 C(资料性)相似度计算方法.15 附录 D(资料性)主塔红色报警椭圆设定.16 参考文献.17 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件是DB34/T 3703
3、长大桥梁养护指南的第5部分。DB34/T 3703 已经发布了以下部分:第 1 部分:结构安全监测系统布设指南;第 2 部分:机电系统维护管理指南;第 3 部分:定期检查工作验收;第 4 部分:健康监测系统数据库架构设计标准;第 5 部分:健康监测报警阈值设定。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由安徽省交通控股集团有限公司提出。本文件由安徽省交通运输厅归口。本文件起草单位:安徽省交通控股集团有限公司、苏交科集团股份有限公司。本文件主要起草人:张立奎、李洁、曹威、冯元正、谭付良、张宇峰、徐一超、柴继乐、秦宗泳、开洋、柯云雷、杨洋、蔡传勇、赵先民、承宇
4、、刘守苗、刘辉、赵亮、袁祖峰、黄贺洪、王连发。长大桥梁养护指南 第 5 部分:健康监测报警阈值设定 1 范围 本文件规定了长大桥梁健康监测系统阈值设定的总体设计、阈值设定、阈值验证等内容。本文件适用于在役长大桥梁的健康监测系统阈值设定,其他类型公路桥梁健康监测系统可参照执行。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,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB 1589 汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值 JT/T 1037 公路桥梁结构监测技术规范 JTG/T
5、3360-01 公路桥梁抗风设计规范 JTG/T 3365-01 公路斜拉桥设计规范 JTG/T D65-05 公路悬索桥设计规范 JTG H10 公路养护技术规范 JTG/T J21 公路桥梁承载能力检测评定规程 3 术语和定义 本文件没有需要界定的术语和定义。4 总体设计 桥梁健康监测报警阈值指标体系包括荷载、环境、结构响应三类,其中:4.1 a)荷载类包括车辆荷载(如:车重、轴重、车辆荷载分布);b)环境类包括风速、温度(如:大气温度、桥面温度、结构温度)、湿度;c)结构响应类包括整体变形(主梁变形、主塔变形、倾斜)、结构位移(锚碇位移、梁端位移、支座位移)、索力、应力、结构振动(主梁振
6、动、索振动)、结构固有频率。报警阈值设定应满足报警指标的物理意义及相应的养护管理要求,并通过多传感器、多参数和连4.2 续时点的数据进行相互验证。报警等级分为三级:黄色报警、橙色报警和红色报警,各报警等级的技术状态见表 1。缺乏技术4.3 工况的报警指标,可设定一个或两个报警等级。表1 报警等级划分标准 报警等级 级别描述 技术状态 黄色报警 一般 接近或超过结构正常使用性能条件下界限值,但不会对桥梁安全、正常使用和行车安全产生影响 橙色报警 严重 超过正常使用性能下界限值且可能对桥梁安全、正常使用和行车安全产生显著影响时 红色报警 特别严重 接近结构使用安全界限值或者严重影响桥梁安全、正常使
7、用和行车安全时 按时效要求,报警可采用实时报警、准实时报警或延时报警三类方式:4.4 a)实时报警:异常事件发生后,健康监测系统能够在 30 s 内识别出,并发出报警;b)准实时报警:异常事件发生后,健康监测系统能够在 30 min 内识别出,并发出报警;c)延时报警:异常事件发生后,健康监测系统在 3 h 内识别出,并发出报警。按在线要求,报警可采用在线报警或离线报警两类方式:4.5 a)在线报警:在数据采集和经过预处理之后,立即对数据进行计算处理,并发出报警;b)离线报警:数据在本地存储后,再对数据进行读取和计算处理,并发出报警。5 阈值设定 车辆荷载 5.1 5.1.1 一般规定 5.1
8、.1.1 长大桥梁宜监测车辆荷载,包括轴重、单车重及车辆荷载分布总重,阈值报警等级设定三级。5.1.1.2 车辆荷载报警宜采用实时报警和准实时报警相结合的方式。5.1.1.3 汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值按照 GB 1589 的要求取值。5.1.1.4 桥梁养护管理应按照 JTG H10 相关规定执行。5.1.2 阈值设定 车辆荷载报警值设定需要考虑轴重、单车重及车辆荷载分布总重,报警阈值设定及相应养护管理对策参见表 2。表2 车辆荷载报警阈值设定及相应养护管理对策 报警等级 报警指标 养护管理对策 黄色报警 单轴超载比例 050 记录统计,持续关注 单车超载比例 030 橙色
9、报警 单轴超载比例超过 50 建议采用交通管制措施,并对车辆进行卸货、分流 单车超载比例 30100 红色报警 单车超载比例超过 100 采用交通管制措施,车辆禁止通行,多轴车单独通行,其他通行车辆限行 全桥荷载 W分布总重超过设计中最不利荷载30 注:W分布总重 根据影响线加权计算出的桥面上车辆分布的总重,全桥荷载W分布总重计算方法参见附录A。风速 5.2 5.2.1 一般规定 5.2.1.1 阈值指标包括桥面风速和塔顶风速,阈值报警等级设定三级,黄色报警和橙色报警宜采用 3s平均风速或 2 min 平均风速,红色报警宜采用 10 min 平均风速。5.2.1.2 根据 3 s 平均风速判断
10、报警宜采用在线实时报警方式,根据 2 min 平均风速和 10 min 平均风速报警宜采用准实时报警方式。5.2.2 阈值设定 5.2.2.1 桥面风速 桥面风速阈值设定及相应养护管理对策见表3。表3 桥面风速报警阈值设定及相应养护管理对策 报警等级 报警指标 养护管理对策 黄色报警 V2横19 m/s 或 Vs横25 m/s或经研究确定的其他风速 桥面行车车速限速至 60 km/h,并禁止在桥上变道,控制超高空载车辆过桥 橙色报警 V2横25 m/s 或 Vs横28.5 m/s 或经研究确定的其他风速 应关闭交通,并在大风过后进行主梁、主缆或斜拉索部分附属设施检查,包括风速仪、GPS、路灯、
11、塔柱射灯、主缆美化照明灯、塔内照明设施、箱内照明设施等是否完好、有效等 红色报警 V10横f(横)所对应风速或V10横设计风速 除对附属设施进行检查外,必须对大风过后的结构进行全面、细致的检查,包括:桥面系、伸缩缝、主桥箱梁各主要部位的焊缝、主缆、吊杆系统等,并确认结构是否存在不可恢复的变形 注:V2横 横桥向 2 min平均风速;Vs横 横桥向瞬时风速,即横桥向 3 s 平均风速;V10横 横桥向 10 min平均风速;f(横)根据跨中横向风位移曲线计算得到的当跨中横桥向位移达到最大允许值时的V10横值。5.2.2.2 塔顶风速 塔顶风速报警阈值设定及相应养护管理对策见表4。设计风速按 JT
12、G/T 3360-01 规定,将设计基准风速根据高度折算的风速。表4 塔顶风速报警阈值设定及相应养护管理对策 报警等级 报警指标 养护管理对策 黄色报警 V219 m/s 或 Vs 25 m/s 或经研究确定的其他风速 禁止塔顶作业 橙色报警 V225 m/s 或 Vs28.5 m/s 或经研究确定的其他风速 在强风过后进行附属设施检查,包括航空障碍灯、避高设施、安全标志灯等是否完好、有效等 红色报警 V10设计风速 除对附属设施进行检查外,必须对强风过后的结构进行全面、细致的检查,包括:桥面系、伸缩缝、主桥箱梁各主要部位的焊缝、主缆、吊杆系统等,并确认结构是否存在不可恢复的变形 注:V2 2
13、 min平均风速;Vs 瞬时风速,即3 s平均风速;V10 10 min平均风速。温度 5.3 5.3.1 一般规定 5.3.1.1 阈值指标包括大气温度、桥面温度、混凝土温度和钢结构温度等,对不同的环境或构件温度宜采用不同的报警等级,对于混凝土和钢结构,应增加温度梯度阈值设定。5.3.1.2 温度的报警均宜采用实时报警方式。5.3.2 阈值设定 5.3.2.1 桥面温度 桥面温度报警阈值设定及相应养护管理对策参见表5。表5 桥面温度报警阈值设定及相应养护管理对策 报警等级 报警指标 养护管理对策 黄色报警 Tmin0 1.检查桥面是否准备了除冰防滑材料 2.雨雪天应布撒除融雪剂 橙色报警 T
14、max60(浇筑式路面)1.对高温应采用洒水降温等措施 2.尽量减少重轴载车通过 Tmin-20(环氧沥青路面)1.尽量减少重轴载车通过 红色报警 Tmax设计最高温度或经研究确定的其他极限温度(浇筑式路面)1.禁止重轴载车通过 2.对路面进行检查和维修 Tmin设计最低温度或经研究确定的其他极限温度(环氧沥青路面)1.禁止重轴载车通过 2.对路面进行检查和维修 5.3.2.2 结构温度 结构温度报警等级宜设定橙色报警和红色报警值,报警阈值设定及相应养护管理对策见表 6。表6 结构温度报警阈值设定及相应养护管理对策 报警等级 报警指标 养护管理对策 橙色报警 Tmax设计最高温度或经研究确定的
15、其他极限温度 将实测结果反馈给大桥管理或设计单位,进行安全与使用性复核 Tmin设计最低温度或经研究确定的其他极限温度 T设计最大温度梯度或经研究确定的其他极限温度梯度 红色报警 Tmax60或经研究确定的其他极限温度 说明传感器附近有类似明火等高温热源,需要立即进行查看确认,如有应立即采取应急措施,如没有,则要对数据进行验证,对传感器进行标定 注:T 温度梯度。环境湿度 5.4 5.4.1 一般规定 5.4.1.1 阈值指标包括钢箱梁内湿度、锚室内的湿度等,阈值报警等级设定二级。5.4.1.2 湿度的报警均宜采用实时报警方式。5.4.2 阈值设定 钢箱梁和锚室内湿度报警等级宜设定黄色和橙色报
16、警,报警阈值设定及相应养护管理对策参见表7。表7 钢箱梁和锚室内湿度报警阈值设定及相应养护管理对策 报警等级 报警指标 养护管理对策 黄色报警 50Hmax60或经研究确定的其他湿度要求 对除湿系统工作状态进行检查 橙色报警 Hmax60或设计文件规定的最大允许湿度或经研究确定的其他湿度要求 检查除湿系统工作状态是否正常,检查监测部位密封和渗漏情况 整体变形 5.5 5.5.1 一般规定 5.5.1.1 阈值指标包括主梁变形(包括竖向变形、横桥向变形)和主塔变形(包括横桥向和顺桥向变形、倾斜)。对于不同构件的位移,宜采用不同的报警等级。5.5.1.2 主梁变形宜采用在线准实时报警;主塔变形的黄
17、色报警宜采用离线延时报警,红色报警宜采用在线准实时报警。5.5.2 阈值设定 5.5.2.1 主梁变形 主梁变形分为竖向变形(挠度)和横向变形,竖向变形的报警阈值设定及养护管理对策参见表 8,横向变形的报警阈值设定及养护管理对策参见表 9。荷载试验满载时主梁最大挠度值按 JTG/T J21 规定方法测试获得。主梁变形规范允许最大值按 JTG/T 3365-01 或 JTG/T D65-05 规定取值。表8 主梁竖向变形报警阈值设定及相应养护管理对策 报警等级 报警指标 养护管理对策 黄色报警 Dt0.8DLoad或 0.8 倍设计最大值 尽快疏导交通,防止或消除车辆在桥上积压 橙色报警 DtD
18、Load或设计最大值 限制重载车辆上桥或采用间歇放行方式,事后应对桥梁状态进行专项检测,并反馈设计 红色报警 D规范允许最大值 立即中断交通,疏散桥上车辆,并立即组织对桥梁状况的紧急专项检测及安全评估,反馈设计 注:Dt 时长t内主梁下挠值;DLoad 荷载实验满载时主梁最大挠度值;D 主梁挠度值。表9 主梁横向变形报警阈值设定及相应养护管理对策 报警等级 报警指标 养护管理对策 橙色报警 D梁横0.8倍规范或设计文件规定最大横向位移或经研究确定其他位移值 限制重载车辆上桥或采用间歇放行方式,事后应对桥梁状态进行专项检测,并反馈设计 红色报警 D梁横规范或设计文件规定最大横向位移或经研究确定其
19、他位移值 禁止车辆通行,对桥梁安全性进行全面检查 注:D梁横 主梁的横向位移。5.5.2.2 主塔变形 主塔变形分为顺桥向变形和横桥向变形,宜以塔顶位移作为报警指标,其阈值只设定黄色报警和红色报警,其报警阈值设定及养护管理对策参见表 10。表10 塔顶位移报警阈值设定及相应养护管理对策 报警等级 报警指标 养护管理对策 黄色报警 差异度 0.2 1.对桥梁进行专项检查 曲线相似度 0.95 红色报警()()2222DD1DDDDab+塔横塔横0塔顺塔顺0 1.采用交通管制措施 2.对桥梁进行检查维修和安全评估 注1:差异度和相似度的计算方法见附录B和附录C,塔顶报警椭圆见附录D。注2:aD 主
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