T／CECS529-2018标准规范下载简介

T／CECS529-2018 大跨度桥梁结构健康监测系统预警阈值标准及条文说明.pdf

3.0.4预警信息应由专门的发布机构或被授权机构，根据

安全隐患的发展态势和应急处置进展，向相关部门及时发布、调 整或解除预警信息。预警信息的发布机构或被授权机构，可包括 国家交通运输部、地方交通运输主管部门（省、市两级）、桥梁 业主单位（含收费公路经营管理单位），以及桥梁管养单位等。 预警信息的发布宜与应急预案联动，使各级部门在各个阶段能够 及时采取主动性处置措施。桥梁业主单位或管养单位是实施安全

4.1.1风荷载 对大跨径桥梁来说，风速预警可分为两类：行车安全和桥梁 结构安全。一般来说，后者的风速值较高。根据一般桥面（路 面）车辆行车安全风速的研究，在不同路面条件下，不同车辆的 行车安全风速有所不同，如表1所示。以此为依据，多座大型桥 梁如杭州湾跨海大桥、苏通大桥等确定了相应的行车安全风速

注：表中100km/h，80km/hDB4403／T 62-2020标准下载，60km/h为

考虑到预警风速与气象学上的风速风力相衔接，安全风速NV 级预警设置为8级大风的起始值，即超过7级大风。当超过该风 速时，在路面条件较差（如湿滑状态）时，微型客车存在侧翻 风险。

1.7（1.51.31.2区11.11.010100100010000计算平均风速的区间（s）图1其他时距平均风速变换到1h平均风速系数图线性差值确定得到设计E1地震作用下的加速度峰值的1.35倍。4.1.3温度作用当湿度到90%以上或出现降雨、降雪天气，低温将导致路面结冰，影响行车安全。结冰条件包括温度和湿度，湿度为先决条件，温度为主要因素。当路面达到0℃及以下时才能够结冰，参考文献《高速公路交通气象监测预报服务研究进展》，一5℃～20℃之间，摩擦系数随温度的下降而明显减小，一5℃～0℃有显著突变，当温度低于一5℃，摩擦系数随温度下降反而有所增大，因此，本标准将一5℃定为I级预警阈值；参考文献《典型路面结构冰水混合物附着条件下湿滑性能研究》，将一3℃定为Ⅱ级预警值；因0℃为水的凝固点，应为NV级预警國值。4.1.4湿度对于一般钢材来说，常温下的临界湿度在60%～70%之间，相对湿度超过临界湿度时，钢的腐蚀速率显著增加。因此，本标准将相对湿度大于70%定为桥梁结构钢构件湿度影响的工级预警阈值，相对湿度60%为Ⅱ级预警阈值。由于相对湿度在50%时钢材仍会发生电化学腐蚀，定为Ⅲ级预警阈值。研究表明在海.46:

洋大气中，由于金属沉积海盐粒子易对钢材造成影响，临界相对 显度应降低到40%以下，即为V级预警阈值。 已有文献表明：碳化速度与相对湿度的关系呈抛物线状，混 凝土的碳化速度最大值在50%～70%相对湿度范围区间内，超 过此区间碳化深度随着湿度的增加而减小。因此将相对湿度 50%定为I级预警阈值。在相对湿度40%～60%时，混凝土碳 化速度较快，Ⅱ级预警阈值为40%相对湿度。相对湿度小于 25%，混凝土中含有水分不足以进行混凝土碳化反应，定为IV级 预警阈值。

桥梁火灾通常是由载油（或易燃液体）罐车引发的火灾，也 称为碳氢化合物火灾或液体池火灾，其特点是加热速率快，可在 火灾开始数分钟内达到非常高的温度，对桥梁安全可能产生大的 威胁，因此预警级别应为I级

爆炸荷载最直接的表示是爆炸超压和冲量，然而爆炸超压和 冲量的现场测量极其困难，且设备昂贵，考虑到爆炸荷载为非常 规荷载，在桥梁健康监测系统中安装压力传感器及相关数据采集 设备不具实际意义；同时考虑到爆炸荷载为极端荷载，大跨度桥 梁结构多未进行抗爆设计，一旦监测恐怖爆炸或意外爆炸事故， 对桥梁安全可能产生大的威胁，因此预警级别应为I级。

5.1.1由于荷载作用变化、结构性能退化或地基沉降的原因， 可能导致桥塔变形过大，一般需要监测桥塔倾斜。倾斜为桥塔各 高度处在某方向（如顺桥向、横桥向）的倾角，即各高度处在某 方向与竖直向上方向的夹角。桥塔位移预警设定4级预警，I级 预警表示已超出设计允许或规范规定，或可能影响桥梁结构的安 全；Ⅱ级预警表示超出设计最不利工况组合，或可能造成桥梁非 主要受力件的破坏，或影响结构主要受力件的耐久性；Ⅲ级预警 表示可能对结构使用性（如行车安全）产生不良影响；N级预警 表示异于日常数据的正常水平。桥塔倾斜Ⅲ级预警國值包含差异 度β和相似度n，差异度p表示两塔同一时间段内的差异，相似 度表示同一塔两个不同时间段内的差异。 差异度β的设定方式实例为：分别计算顺桥向和横桥向倾斜 的月统计分布，与前一年对应月份的统计分布结果进行比较，采 用差异度β作为两组测值之间差异的度量。差异度β的计算方式 为：将各年倾斜监测数据各自看作一个集合，这些元素的数值分 布在区间［a，b]中，k=int（b一a），区间V,=［a十ja十j十1]， i=0，1,2，3，k十1，假设A集合中共有n个元素，其元素值在 区间V；中的个数为αi，B集合中共有m个元素，其元素值在区 间V，中的个数为β；，定义差异度：

相似度"的设定方式为：计算主塔顺桥向倾斜的月统计平均 以一年的数据画曲线，设S和S，分别表示上一年和当年的

斜曲线与曲线上最低点横坐标围成的面积，S阴影表示两条曲 之间的面积，则相似度表示为：

2·S阴影 2=1 S + S.

桥塔倾斜的I级预警值是按规范规定或设计单位给出的主塔 横桥向和顺桥向的最大倾斜来设定，分别以最大顺桥向倾斜aQx 为椭圆的长半轴，最大横桥向倾斜bQx为椭圆的短半轴，以主塔 倾斜的年平均值QX和QX精为椭圆的原点，该椭圆即为I级预 警阈值，当主塔的倾斜监测值在椭圆外时，发出I级预警。QX顺 与QX分别为桥梁倾斜在顺桥向与横桥向的实时监测值

5.2.1说明“缆索”指代的范围，以及两种监测指标： 振动加速度

.2.2对索力预警方法进行说明

1说明索力数据来源，根据缆索工艺种类和应用类型分振 动频率法或磁弹索力仪法，并指出索力预警作用或目的。 3指出绝对索力预警方法和预警阈值。 4指出索力异常变化预警方法和预警阈值。 5.2.3对振动加速预警方法进行说明。 1指出振动加速度数据来源及其数据要求，并指出加速度 预警作用或目的。 3指出过大振动加速度预警方法和预警阈值。 4 指出扣除风致振动后的过大加速度变化预警方法和预警 阈值。

3.2表5.3.2中实测到不同温度下的主梁自振频率转化为 5℃时的频率，并与第一年25℃时的自振频率作对比，得到频

25℃时的频率，并与第一年25℃时的自振频率作对比，

5.3.4构件承载能力是反映结构安全性的重要指标，参未

范BS5400可以采用承载能力利用率r，作为承载能力的预警阈 其计算公式如下：

式中：和分别为恒载应力和活载应力，可以从实际监测中由 传感器测量得到的总应力中分离获得；S为材料设计强度；?为强 度折减因子，未进行强度修正时可取为1.0。 疲劳损伤是钢结构和构件失效的主要原因之一。进行预警 时，可根据需要设定预警计算的频率，如每天统计计算和报警 一次。 累积疲劳损伤量用来反映构件在循环应力作用下的损伤累计 程度，其计算公式如下：

D = D。+ZD D =Z N

5.4.1桥墩监测预警阈值应结合全桥有限元仿真进行计算，取 桥梁在承载能力极限状态、正常使用极限状态下结构反应值作为 红色及黄色预警阈值，橙色及蓝色预警考虑在两种极限状态阈值 的基础上进行组合或折减后获得。桥墩如果出现了影响正常使用 的外观变形、正常使用的局部破坏、正常使用的振动或其他状态 之一，则认为已经达到了正常使用极限状态。按照正常使用极限 状态计算的预警数值进行预警时，荷载效应主要采取短期荷载效 应组合及长期荷载效应组合的最不利值作为预警阈值。承载能力 极限状态一般指的是结构或构件作为刚体即将失去平衡，结构、 构件或连接超过材料强度，发生过度变形而不适合继续承载，结 构或构件丧失稳定性等。实际结构中一般都采用以概率理论为基 础的极限状态设计方法，并满足正常使用极限状态的要求。按承 载能力极限状态下结构的响应进行预警时，主要采用基本组合荷 载组合方式。

5.1锚锭水平向和竖直向位移会导致主缆、加劲梁、桥塔和

5.5.1锚锭水平向和竖直向位移会导致主缆、加劲

5.7.1伸缩缝是使桥梁梁端能适应由于温度变化、混凝土徐变 与收缩、不均匀沉降、车辆冲击和梁端转动等引起变形的重要构 件。伸缩缝主要病害包括污物塞入、变形、破损、运动滞涩、断 裂等。伸缩缝破坏会降低行车舒适性、加快铺装层破坏速度。常

用的伸缩装置有对接式、模数式、梳齿板式、剪切式、钢制支承 式、弹性装置等。本条文主要适用于大跨度桥梁经常采用的模数 式伸缩装置和梳齿板式伸缩装置，其余种类伸缩缝预警國值的设 定亦可参考本条文执行。本条规定了伸缩缝的四个级别预警國 值，伸缩缝累积位移行程是指伸缩缝从安装完成开始使用到当前 时刻这一段时间范围内的累积位移行程。24h的累积位移行程过 小时，也表明伸缩缝可能出现了问题，建议取24h的累积位移行 程值为5mm。考虑到由于伸缩装置的加工误差、安装施工误 差以及伸缩缝位移测量误差等因素的影响，累积伸缩量Ⅱ级预警 或值设置时建议预留一定的富余量；根据以往经验，建议考虑 30%左右的富余量。 上限國值是指监测位移大于此值即显示V级预警的國值。下 限值监测位移小于此值即显示N级预警的值。研究表明，大 跨度桥梁结构伸缩缝平均位移D和跨中截面有效温度T。符合 DmαT。十D。规律。大跨度桥梁结构健康监测系统试运行期一 般为1年，利用一年的伸缩缝平均位移样本和跨中截面有效温度 样本，通过线性回归可得到主梁整体温度膨胀系数α和假定跨中 截面有效温度为0时伸缩缝的平均位移D。。为了消除风和车辆 冲击等短周期因素的影响，伸缩缝平均位移样本点和跨中截面有 效温度样本点均采用周期为10min以上的平均值，且计算伸缩 缝平均位移样本点采用的周期与计算跨中截面有效温度样本点采 用的周期应相同。实测位移和线性回归位移之间的残差（Dm.j Te.i一D。）样本服从t分布，t分布表中95%置信区间对应的临 界值为1.96。 上限阈值和下限阈值应按下列公式计算：

中：Du 上限阈值； D 一下限值； α 主染整体温度膨胀系数； 大跨度桥梁结构健康监测系统试运行期内，假定 跨中截面有效温度为0时伸缩缝的平均位移； T。一 跨中截面当前时刻的有效温度： <6 预测残差的方差； Dm.j 大跨度桥梁结构健康监测系统试运行期内，伸缩 缝的第i个平均位移样本； 大跨度桥梁结构健康监测系统试运行期内，跨中 截面的第个有效温度样本； n 天跨度桥梁结构健康监测系统试运行期内，伸缩 缝平均位移的样本数； T一一大跨度桥梁结构健康监测系统试运行期内，跨中 截面有效温度样本序列的平均值； Sr一一大跨度桥梁结构健康监测系统试运行期内，跨中 截面有效温度样本序列的方差； 大跨度桥梁结构健康监测系统试运行期内，跨中

5.8.1对于易发生倾覆破坏的独柱桥梁、弯桥、斜桥、基础易 发生沉降的桥梁及存在负反力的大跨径桥梁，一般需要开展支座 反力和变形监测。

5.8.1对于易发生倾覆破坏的独柱桥梁、弯桥、斜桥、基础易

5.8.3如果水平剪切变形过大，支座处在长期偏压状态下，将

会对支座产生影响，而隔震支座的竖向压缩变形量是反映隔震支 座质量的重要指标

附录A桥梁常用状态评估方法

A.1.3基本监测指标满足可测性原则是指指标能够通过数学公 式、测试仪器或试验统计等方法获得，指标本身应便于实际使用 和度量。 对结构异常变化较为敏感的指标应可以直接根据自动监测数 据快速计算获取。 A.1.4标准化处理是指通过一定的数学变换来消除各评估指标 量纲的影响，使所有指标在单位、强度和离散度等方面一致，即 把性质、量纲各异的指标转化为具备可比性的相对“量化值”以 进行综合评估。 单值型数值指标即监测数据为数值型的定量描述，条文中线 性百分制无量纲化数学模型可采用式14～式16。 正指标无量纲化模型

100（一min）/（max 一min) α>min f(r)= 0 TKTi

负指标无量纲化模型：

100（max 一x）/（max 一min) >Xmax f(r)= 0

适度指标无量纲化模型：

100（a一min）/（0一min） amin<

式中： 监测指标数值； min 监测指标在区域范围内的最小值：

Xmax 监测指标在区域范围内的最大值； 一监测指标在区域范围内的最优值。 A.1.6序列型数值指标即监测数据为一组数值序列的评估指 标，条文中序列型数值指标均匀变化得分可按表2计算，非均匀 变化性系数可采用灰色关联分析方法，即式17计算

标，条文中序列型数值指标均匀变化得分可按表2计算，非均 变化性系数可采用灰色关联分析方法，即式17计算，

表2均勾变化得分计算方法

r(Xo,X,)= a((ro(k+1)) a(" (r;(k+1)) 1→ zo(k+1) z;(k +1)

1.7五级标度法相应的赋值是1、3、5、7、9，表示一个指 对另一个指标的重要程度，数字越大表明越重要，条文中五级 度法具体含义及说明见表3

A.1.7五级标度法相应的赋值是1、3、5、7、9，表示一个指

表3五级标度法含义及其说明

主：如果要表示一个指标比另一个指标次要，则赋值取为上述1、3、5、7、9的 倒数

A.1.8条文中九级标度法具体含义及说明见表4。

主：如果要表示一个指标比另一个指标次要，则赋值取为上述1、3、5、7、9的 倒数。

A.1.14α取值反映对均衡性的要求，对桥梁中的局部缺陷容 忍程度越小，取值越小。α取值在0.2～0.5之间都能满足大多数 工程要求。

A.2.1专家打分法是利用专家团队相互掌握的专业

2.1专家打分法是利用专家团队相互掌握的专业知识和预警

情况，对桥梁警情实行判断并打出相应的分数作出预警。将各构 件的权重与打分值相乘，再进行求和，最终计算出桥梁整体预警 的总分总分值越高，说明预整级别越大。

情况，对桥梁警情实行判断并打出相应的分数作出预警。将各 件的权重与打分值相乘，再进行求和，最终计算出桥梁整体预 的总分。总分值越高，说明预警级别越大。 A.2.2桥梁各部件的权重分类是专家团队根据不同桥梁类型 各部件的受力特征和重要程度，具体问题具体分析，设计出如 A.2.2中桥梁各部件的权重分类。

A.2.2桥梁各部件的权重分类是专家团队根据不同桥梁

各部件的受力特征和重要程度，具体问题具体分析，设计

A.3.1静载试验法是目前相对最可靠的桥梁安全性评

A.3.1静载试验法是目前相对最可靠的桥梁安全性评估方法， 日正常交通中断时间较长且费用较高。影响线法可作为该方法的 先验方法，通过一辆/少量检测车快速通过桥梁，识别桥梁影响 线并构造安全评价指标。该方法可实现桥梁影响线的长期监测 将桥梁挠度和应变传感器永久布置于桥梁关键截面或构件，并指 定测试时间间隔，可获取桥梁在不同使用阶段的影响线状态及其 变化趋势

A.3.2制定适用于影响线评估的测点布置方案，应参考行业

A.3.4影响线峰值一般出现在传感器测点附近，在该位

A.3.4影响线峰值一股出现在传感器测点附近，在该位直施加 竖向荷载，可测到信噪比较高的桥梁变位或应变响应信号。相对 于影响线的整体变化，影响线峰值对桥梁损伤更为敏感。监测不 司使用阶段的桥梁影响线状态改变，宜采用反映影响线整体变化 的结构校验系数与反映影响线局部变化的峰值校验系数相结合的 预警方法。

A.4.3线性回归方法利用数理统计方法对数据进行线性回归

A.5强度储备比汇总法

A.5.1构件强度储备比有以下明确的物理意义：当?≥1时， 表明构件的实际强度储备大于或等于设计规定的强度储备；当 <9<1时，表明构件的实际强度储备低于设计规定的强度储 备；当9≤0时，表明构件的实际应力已等于或高于极限强度， 构件已无强度储备，可定义构件完全失效。 A.5.2强度储备比汇总法是以强度储备比为构件的安全度指 标，从安全度分析角度将结构体系予以简化。由基本构件的安全

A.5.2强度储备比汇总法是以强度储备比为构件的安全度指

A.5.3结构中各类构件由于重要性程度不同

度的贡献亦不同。采用各类构件安全度指标的线性加权组合来近 以表征结构安全度指标。安全度参与系数可按照层次分析法中的 权重向量计算方法计算各类构件权重向量。 A.5.4结构整体安全评定的汇总方法考虑确定的荷载工况，在 构件安全度的基础上，根据构件的重要性和联结关系，归纳得到 结构整体安全度指标，可以在一定程度上反映结构整体的安全状 况，在实际应用中也比较简单，仅做确定性的线性分析。 A.5.5整体预警值的确定依据为桥梁损坏极限状态的强度储 备率Rd，美国TheNationalCooperativeHighwayResearch Program（NCHRP）报告406指出一个桥梁系统被认为有穴余度 时的强度储备率取值为Rd≥0.5，同时考虑到强度储备比法涉 及权重系数和四类构件数量的影响，为了减少不同类型桥梁计算 之间的差异JGT243-2009 混凝土抗冻试验设备.pdf，偏保守取值并确定最高一级预警值为0.6

度的贡献亦不同。采用各类构件安全度指标的线性加权组合来近 以表征结构安全度指标。安全度参与系数可按照层次分析法中的 权重向量计算方法计算各类构件权重向量。 A.5.4结构整体安全评定的汇总方法考虑确定的荷载工况，在 构件安全度的基础上，根据构件的重要性和联结关系，归纳得到 结体宝全底华坛

度的贡献亦不同。采用各类构件安全度指标的线性加权组合来 以表征结构安全度指标。安全度参与系数可按照层次分析法中 权重向量计算方法计算各类构件权重向量

构件安全度的基础上，根据构件的重要性和联结关系，归纳得 结构整体安全度指标，可以在一定程度上反映结构整体的安全 况，在实际应用中也比较简单，仅做确定性的线性分析

A.5.5整体预警值的确定依据为桥梁损坏极限状态的

DB51／T 1764-2014 机械式停车设备维修保养安全技术规范.pdf统一书号：15112·32389定1511232389价：27.00元