天津市桥梁结构健康监测系统技术规程

目次

１总则!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

２术语!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２

３总体设计要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４

３．１一般规定!!!!!!!!!!!!!!!!!!４

３．２监测内容!!!!!!!!!!!!!!!!!!４

３．３系统功能设计要求!!!!!!!!!!!!!!６

４传感器子系统设计要求!!!!!!!!!!!!!!!７

４．１一般规定!!!!!!!!!!!!!!!!!!７

４．２传感器选型要求!!!!!!!!!!!!!!!８

４．３传感器布点要求!!!!!!!!!!!!!!!８

４．４传感器性能要求!!!!!!!!!!!!!!１１

５数据采集与传输子系统设计要求!!!!!!!!!!１５

５．１一般规定!!!!!!!!!!!!!!!!!１５

５．２数据采集系统硬件设计要求!!!!!!!!!１５

５．３数据采集系统软件设计要求!!!!!!!!!１６

５．４数据传输系统设计要求!!!!!!!!!!!１７

５．５数据采集系统采集设备性能要求!!!!!!!１７

５．６数据传输系统传输设备性能要求!!!!!!!１８

６桥梁结构安全评价子系统设计要求!!!!!!!!!２１

６．１一般规定!!!!!!!!!!!!!!!!!２１

６．２结构安全预警模块设计要求!!!!!!!!!２１

６．３结构状态及损伤识别模块设计要求!!!!!!２２

６．４结构综合评估模块设计要求!!!!!!!!!２３

７数据管理子系统设计要求!!!!!!!!!!!!!２４

８系统验收!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２５

９系统维护!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２６

本规程用词说明!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２７

引用标准名录!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２８

附：条文说明!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３１

Ｃｏｎｔｅｎｔｓ

１ＧｅｎｅｒａｌＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓ!!!!!!!!!!!!!!!!!１

２Ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２

３ＤｅｓｉｇｎｉｎｇｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＨｅａｌｔｈＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＢｒｉｄｇｅｓ

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４

３．１ＧｅｎｅｒａｌＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ!!!!!!!!!!!!!!４

３．２ＳｃｏｐｅｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＨｅａｌｔｈＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍ!!!!４

３．３ＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆＳＨＭ!!!!!!!!!!!!!６

４ＳｅｎｓｏｒｙＳｙｓｔｅｍ!!!!!!!!!!!!!!!!!!７

４．１ＧｅｎｅｒａｌＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ!!!!!!!!!!!!!!７

４．２ＲｕｌｅｓｆｏｒＣｈｏｏｓｉｎｇＳｅｎｓｏｒｓ!!!!!!!!!!!８

４．３ＲｕｌｅｓｆｏｒＤｅｐｌｏｙｍｅｎｔｏｆＳｅｎｓｏｒ!!!!!!!!!８

４．４ＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＳｅｎｓｏｒｓ!!!!!!!!!!!１１

５ＤａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ!!!!!!!１５

５．１ＧｅｎｅｒａｌＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ!!!!!!!!!!!!!１５

５．２Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇｏｆｈａｒｄｗａｒｅｓｆｏｒｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ!１５

５．３Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇｏｆｓｏｆｔｗａｒｅｓｆｏｒｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ!１６

５．４Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇｏｆｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ!!!!!!１７

５．５Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｈａｒｄｗａｒｅｆｏｒｄａｔａ

ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ!!!!!!!!!!!!!!１７

５．６Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｈａｒｄｗａｒｅｆｏｒｄａｔａ

ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ!!!!!!!!!!!!!１８

６Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｈｅａｌｔｈｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ!!!!!!!!!!２１

６．１ＧｅｎｅｒａｌＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ!!!!!!!!!!!!!２１

６．２Ｅａｒｌｙ－ｗａｒｎｉｎｇＭｏｄｕｌａｒｆｏｒＢｒｉｄｇｅｓ!!!!!!!２１

６．３ＤａｍａｇｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＢｒｉｄｇｅｓ!!!!!!!!!!２２

６．４ＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＢｒｉｄｇｅｓ!!!!!!２３

７Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｈｅａｌｔｈｄａｔａｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｓ!!!!!!!２４

８ＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎｏｆＳｙｓｔｅｍｓ!!!!!!!!!!!!!!!２５

９Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｏｆｓｙｓｔｅｍｓ!!!!!!!!!!!!!!!２６

ＥｘｐｌａｎａｔｉｏｎｏｆＷｏｒｄｉｎｇｉｎＴｈｉｓＣｏｄｅ!!!!!!!!!!!２７

ＮｏｒｍａｔｉｖｅＳｔａｎｄａｒｄｓ!!!!!!!!!!!!!!!!!２８

ＥｘｐｌａｎａｔｉｏｎｏｆＰｒｏｖｉｓｉｏｎ!!!!!!!!!!!!!!!!３１

１总则

１．０．１为提高天津市桥梁养护管理水平，保障桥梁的服役安全，

特制订本规程。

１．０．２本规程适用于天津市既有和新建的各种市政公路桥梁结

构健康监测系统的建设。

１．０．３桥梁结构健康监测系统应与桥梁管理系统相兼容。

１．０．４桥梁结构健康监测系统的设计应充分考虑与桥梁施工监

控、成桥荷载试验等的关联性。

１．０．５按桥梁的建设规模、重要性、服役环境及其服役期内性能

退化情况，桥梁结构健康监测系统的等级划分应符合表１．０．５

规定。

表１．０．５桥梁结构健康监测系统的等级划分

等级桥型监测系统的性能

监测内容全；系统硬软件功能强大，可扩

特大跨度桥梁（主跨＞１５０ｍ）、复

一级展性强，系统自动化、集成化和网络化程

杂结构桥梁、重要桥梁

度高；实时在线和远程监测。

大跨度桥梁（４０ｍ≤主跨≤监测内容较全；系统定期监测（每次连续

二级１５０ｍ）、较复杂结构桥梁、较重要监测多天）；自动化程度较高；数据管理

桥梁系统网络化运行。

注：（１）复杂结构桥梁指斜拉桥、悬索桥、拱桥以及组合结构等桥梁，较复杂桥梁

结构指连续梁桥、刚构桥等桥梁；

（２）重要桥梁指桥梁所在位置极为重要，该桥具有重要的政治或经济意义。

１．０．６桥梁结构健康监测系统的实施，除执行本规程的规定外，

尚应符合国家及行业颁发的有关标准、规范的规定。

１

２术语

２．０．１桥梁结构健康监测ＢｒｉｄｇｅＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＨｅａｌｔｈＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇ

（ＢＳＨＭ）

指通过对桥梁结构的整体行为和实时环境响应进行监测，对

结构的损伤位置和程度进行诊断，对桥梁的服役情况、可靠性、耐

久性和承载能力进行智能评估，为桥梁的维修、养护与管理决策

提供依据和指导。

２．０．２有限元模型修正ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＵｐｄａｔｉｎｇ

指依据相关测试结果，利用有效手段修正结构有限元模型中

的参数，使所建立的有限元模型尽可能地反映结构的真实状态。

２．０．３传感器Ｓｅｎｓｏｒ

指将特定的被测量信息（包括环境变化、结构应变、结构变

形、结构振动等）按一定的规律转换成某种可用信号输出的器件

或装置。

２．０．４光纤光栅传感器ＦｉｂｅｒＢｒａｇｇＧｒａｔｉｎｇＳｅｎｓｏｒ

是将光纤光栅作为敏感元件的一类光纤传感器，它通过外场

作用下光栅中心波长的变化来获取外界信息，具有传感探头结构

简单、抗干扰能力强、重复性好和便于组成传感网络等优点。

２．０．５全球定位系统ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ

是一种结合卫星及通讯发展的技术，利用导航卫星进行测时

和测距。

２．０．６模／数转换Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ，Ａ／Ｄ

将模拟信号（电压或电流）转换为计算机可识别的二进制数

值流。

２．０．７增益Ｇａｉｎ

指在将模拟信号转化为数字信号时对信号进行放大。

２．０．８数据压缩ＤａｔａＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ

２

指以最少的数码表示信源所发的信号，减少容纳给定信息集

合或数据采样集合的信号空间。

２．０．９总线Ｂｕｓ

指通过时分复用的方式，将信息以一个或多个源部件传送到

一个或多个目的部件的一组传输线。

２．０．１０雨流计数法Ｒａｉｎ－ｆｌｏｗＣｏｕｎｔｉｎｇＭｅｔｈｏｄ

也叫塔顶统计法，是根据所研究材料的应力－应变过程进行

计数，统计载荷波形中的循环和半循环。

２．０．１１数据融合ＤａｔａＦｕｓｉｏｎ

数据融合是一个多级、多层面的数据处理过程，主要完成对

来自多个信息源的数据进行自动检测、关联、相关、估计及组合等

的处理。

２．０．１２实时动态差分法ＲｅａｌＴｉｍｅＫｉｎｅｍａｔｉｃ，ＲＴＫ

ＲＴＫ定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，

它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果。

３

３总体设计要求

３．１一般规定

３．１．１系统的设计必须做到安全可靠，包括监测数据的可靠性、

分析方法的可靠性和系统软硬件的可靠性。

３．１．２应合理运用计算机技术和远程信息传输技术，以保障系

统的实时性。

３．１．３应采用先进的硬件设备、先进的网络平台、先进的开发技

术，保证系统具有一定的超前性。

３．１．４系统应满足用户的不同需求，系统软件应操作简便。

３．１．５系统应能比较容易地利用标准化开发工具加以扩展和升级。

３．１．６系统应便于养护、管理部门进行维护。

３．１．７应在各个环节提供安全措施，防止非法侵入。

３．２监测内容

３．２．１桥梁监测内容包括作用监测和结构响应监测。

３．２．２梁式桥监测内容应符合表３．２．２规定。

表３．２．２梁式桥监测内容

必选项车辆荷载、温度

作用监测

可选项地震作用

必选项应力、挠度、桥梁振动、桥墩沉降、伸缩缝变位

结构响应监测

可选项桥梁几何线形、支座反力

３．２．３拱式桥监测内容应符合表３．２．３规定。

４

表３．２．３拱式桥监测内容

必选项车辆荷载、温度

作用监测

可选项地震作用、风荷载、视频

吊杆索力、系杆索力、主梁挠度、主拱振动、应力、拱

必选项

结构响应监测脚变位、伸缩缝变位

可选项桥梁几何线形、支座反力

３．２．４斜拉桥监测内容应符合表３．２．４规定。

表３．２．４斜拉桥监测内容

必选项车辆荷载、风荷载、温度

作用监测

可选项地震作用、湿度、视频

桥塔及主梁各控制部位应力、桥塔空间变位、桥塔振

必选项

结构响应监测动、斜拉索索力、主梁挠度、主梁振动、伸缩缝变位

可选项桥梁几何线形、支座反力

３．２．５悬索桥监测内容应符合表３．２．５规定。

表３．２．５悬索桥监测内容

必选项车辆荷载、风荷载、温度

作用监测

可选项地震作用、湿度、视频

应力、桥塔位移、桥塔振动、主缆索力、主缆空间位

必选项置、吊杆索力、主梁挠度、桥梁振动、锚碇的变位、锚

结构响应监测

碇压力、伸缩缝变位

可选项桥梁几何线形、支座反力

３．２．６其它复杂结构桥监测内容

其它复杂结构桥根据桥梁结构受力特点和需要，进行健康监

测系统专项设计，确定监测内容。

５

３．３系统功能设计要求

３．３．１桥梁结构健康监测系统划分为４个子系统，系统功能应

符合表３．３．１规定。

表３．３．１系统构成及主要功能

系统完成的主要功能

由各种不同类型的传感器构成，将被测的不同形式的物

传感器子系统

理量转变成便于记录及再处理的电压、电流或光等信号

数据采集与传输子系统负责信号采集、传输、处理和分析控制

包括结构安全预警模块、结构状态与损伤识别模块、结构

综合评估模块，主要负责对桥梁危险状态进行预警、对桥

结构安全评价子系统

梁状态参数和损伤状况进行识别、对桥梁综合性能进行

评估，给出养护建议

各子系统数据的支撑系统，完成数据的归档、查询、存储、

数据库管理子系统

维护和打印输出等工作

６

４传感器子系统设计要求

４．１一般规定

４．１．１传感器选型应符合下列要求：

１应使传感器在使用寿命内稳定可靠运行；

２应选用耐久性好和抗干扰性强的传感器；

３应选用技术成熟、性能先进的传感器；

４传感器应便于维护和更换；

５在满足监测要求的情况下，应选择造价低、易安装的传感器。

４．１．２传感器布点应符合下列要求：

１传感器的布置应体现优化原则，利用尽可能少的传感器

获取全面、精确的作用和结构参数信息；

２根据桥梁结构的受力特点，对其监测项目及监测部位进

行分析和优化确定，测量的参数应与模型分析的结果建立起对应

关系；

３对结构构件进行重要性、危险性和易损性分析，将该分析

结果作为传感器布置的参考指标；

４对特殊、重要部位进行重点监测以分析、计算和评估重要

构件的工作状态，并预测其他构件的内力分布和变化；

５传感器数量和设备能力等应具有适度冗余，以确保系统

的可靠性，并满足系统未来改进、扩充和系统升级；

６传感器的布设工艺与平台结构的其他施工工艺紧密配

合，不出现矛盾，并兼顾相互的补充与加强；

７传感器的布设工艺不能损伤结构。

７

４．２传感器选型要求

４．２．１按桥梁结构健康监测系统的监测内容，应选用相应类型

的传感器，选择的传感器类型应符合表４．２．１规定。

表４．２．１传感器选择类型

监测类别监测内容传感器类型

风荷载机械式风速仪和超声风速仪

温度温度传感器

作用湿度湿度传感器

车辆荷载动态称重仪、视频摄像头

地震加速度传感器

应力光纤光栅应变传感器和振弦式应变传感器等

加速度传感器（Ａ）、锚索计、磁通量传感器、光纤光栅

索力

智能拉索

挠度全球定位系统、倾角仪

桥塔空间变位全球定位系统、倾角仪

结构响应

桥梁振动速度传感器、加速度传感器（Ｂ）

桥梁几何线形静力水准仪、位移计、倾角仪、ＧＰＳ、自动全站仪

支座反力应变传感器、支座反力计

伸缩缝变位位移计

４．３传感器布点要求

４．３．１梁桥各监测内容布点应符合表４．３．１的规定。

８

表４．３．１梁桥布点要求

监测内容布点要求

温度主跨跨中、１／４和３／４跨

湿度主跨跨中

应力主跨跨中、１／４和３／４跨、边跨跨中及支点（对于刚构桥为墩梁固结处）

桥梁振动主跨跨中、１／４和３／４跨、边跨跨中及支点（对于刚构桥为墩梁固结处）

挠度主跨跨中、主跨１／４和３／４跨，边跨跨中

车辆荷载与主桥相连的引桥桥头，行车道

地震桥墩承台

伸缩缝缝宽伸缩缝

４．３．２拱桥各监测内容布点应符合表４．３．２的规定。

表４．３．２拱桥布点要求

监测内容布点要求

风速主拱跨中

温度主跨跨中、主拱跨中

湿度主跨跨中、主拱跨中

车辆荷载与主桥相连的引桥桥头，行车道

地震拱脚

应力主跨跨中、１／４和３／４跨、主拱跨中、拱脚

索力吊杆

桥梁振动主跨跨中、１／４和３／４跨

空间变位主跨跨中、主拱跨中、拱脚

挠度主跨跨中、主跨１／４和３／４跨、拱顶

支座反力拱座

伸缩缝缝宽伸缩缝

９

４．３．３斜拉桥各监测内容按表４．３．３的规定确定。

表４．３．３斜拉桥布点要求

监测内容布点要求

风速仪主跨跨中、索塔

温度主跨跨中、索塔

湿度主跨跨中、索塔

车辆荷载与主桥相连的引桥桥头，行车道

地震桥墩承台

应力主跨跨中、１／４和３／４跨、边跨跨中、索塔

索力斜拉索

桥梁振动主跨跨中、１／４、３／４跨，边跨跨中、索塔

空间变位主跨跨中、索塔

挠度主跨跨中、主跨１／４和３／４跨、边跨跨中

支座反力桥墩

伸缩缝缝宽伸缩缝

４．３．４悬索桥各监测内容布点按表４．３．４的规定确定。

表４．３．４悬索桥布点要求

监测内容布点要求

风速主跨跨中、索塔

温度主跨跨中、索塔

湿度主跨跨中、索塔

车辆荷载与主桥相连的引桥桥头，上下行车道

地震桥墩承台、索塔

应力主跨跨中、１／４和３／４跨、边跨跨中、索塔

索力主缆、吊杆

桥梁振动主跨跨中、１／４、３／４跨，边跨跨中、索塔

结构空间变位主跨跨中、索塔

结构挠度主跨跨中、主跨１／４和３／４跨，边跨跨中

锚碇压力锚碇

伸缩缝缝宽伸缩缝

０１

４．３．５满足设计和管理单位的其它监测内容及布点要求。

４．４传感器性能要求

４．４．１桥梁结构健康监测系统常用传感器性能应符合表４．４．１

规定。

表４．４．１常用传感器的性能要求

传感器名称技术指标备注

１）风速测量范围：（０～６０）ｍ／ｓ

２）风速分辨率：０．０１ｍ／ｓ

３）风速测量精度：±１％

４）风向方位角测量范围：０°～３６０°

采用超声和机械式

超声风速仪５）风向分辨率：０．１°

风速仪相配合工作

６）风向测量精度：≤±１°

７）采样频率：≥１０Ｈｚ

８）工作温度：（－３０～６５）℃

９）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

１）风速测量范围：（０～６０）ｍ／ｓ

２）风速测量精度：＜±０．３ｍ／ｓ

３）风向方位角测量范围：０°～３６０°

机械式风速仪４）风向测量精度：＜±３°

５）采样频率：≥２０Ｈｚ

６）工作温度：（－３０～６５）℃

７）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

１）行车速度范围：（１０～２００）ｋｍ／ｈ

２）测速精度：≤±１．５％

３）分离车辆准确可靠：≥９８％

４）称重范围：≥３００ｋＮ／轴

５）交通量计数精度：≤±１％

动态称重仪

６）轴距误差：≤±１％

７）测重精度：±５％

８）可分类车型：交通部颁布的标准车型

９）工作温度：（－３０～８５）℃

１０）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

１１

续表４．４．１常用传感器的性能要求

传感器名称技术指标备注

１）测量方向（轴数）：３

２）测量范围：±２ｇ

３）带宽：（０～５００）Ｈｚ

４）分辨率：＜１．０μｇ

加速度传感器用于地震、桥梁振动

５）灵敏度：≥１５００ｍｖ／ｇ

（Ａ）和撞击监测

６）横向灵敏度比：＜１％

７）抗冲击极限：＞２５０ｇ

８）工作温度：（－３０～６５）℃

９）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

１）测量方向（轴数）：１

２）测量范围：±５ｇ

３）灵敏度：≥１０００ｍｖ／ｇ

加速度传感器４）分辨率：＜１．０μｇ

索力监测

（Ｂ）５）频响范围：（０～８０）Ｈｚ

６）噪声：＜１０μＶ

７）工作温度：（－３０～６５）℃

８）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

１）测量范围：±１５００με

２）分辨率：１με

３）采样率：≥１０Ｈｚ

应变传感器

４）工作温度：（－３０～８５）℃

５）测量精度：±３με

６）使用寿命：≥１５年

１）静态基线精度：

水平：３ｍｍ＋０．５ｐｐｍ

竖向：５ｍｍ＋１ｐｐｍ

２）ＲＴＫ精度：

全球定位系统

水平：１０ｍｍ＋１．５ｐｐｍ

（ＧＰＳ）

高程：１５ｍｍ＋１．５ｐｐｍ（实时）

３）采样频率：≥２０Ｈｚ

４）工作温度：（－３０～６０）℃

５）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

２１

续表４．４．１常用传感器的性能要求

传感器名称技术指标备注

１）测量范围：（１０～１０００）ｍｍ

２）精度：０．１ｍｍ

位移传感器３）分辨率：０．０１ｍｍ

４）工作温度：（－３０～６５）℃

５）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

１）测量范围：０～１００％ＲＨ

２）精度：±１．５％

湿度计３）稳定性：小于１％ＲＨ／年

４）工作温度：（－３０～８５）℃

５）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

１）测量范围：（－３０～８５）℃

２）精度：±０．５℃

温度计

３）工作温度：（－３０～８５）℃

４）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

１）量程：±１４．５°

２）灵敏轴非对准性：＜０．１５°

３）零点偏差：＜０．１５°

４）非线性：＜０．００５°

５）带宽－３ｄＢ，（典型值）：３０Ｈｚ

６）满量程输出：±５．００ｖｏｌｔｓ±０．５％

倾角仪７）灵敏度非对准性：＜１００ｐｐｍ／℃

８）零点温度系数：０．００３°／℃

９）分辨率：＜０．００００５°

１０）重复性：＜０．００３°

１１）噪声：＜０．０００２°ｒｍｓ

１２）工作温度：（－３０～６５）℃

１３）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

１）量程：≥±１０ｍｍ

２）精度：±０．３ｍｍ

静力水准仪

３）工作温度：（－３０～６５）℃

４）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

１）测量范围：０～斜拉索屈服应力

２）接线长度：≤２００ｍ

３）系统误差：≤２％ＦＳ

磁通量传感器４）供电电源：ＡＣ（１００～２４０）Ｖ

５）激励电压：（１００～５００）Ｖ

６）工作温度：（－３０～６５）℃

７）使用寿命：≥１５年

３１

续表４．４．１常用传感器的性能要求

传感器名称技术指标备注

１）角度测量精度：≤１″

２）测距精度：１ｍｍ＋２ｐｐｍ

３）测程（平均大气条件）：２．５ｋｍ（单棱镜）／

３．５ｋｍ（三棱镜）；

４）单次测量时间：≤３．５ｓ

自动全站仪

５）望远镜放大倍率：３０×

６）ＡＴＲ功能：１０００ｍ（单棱镜）／６００ｍ（３６０°棱

镜）

７）工作温度：（－３０～６５）℃

８）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

１）测量范围：（５００～６４０００）ｋＮ

２）分辨力：≤０．１％ＦＳ

３）非直线度：≤１．５％ＦＳ

支座反力计

４）综合误差：≤２．０％ＦＳ

５）工作温度：（－２０～６５）℃

６）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

１）精度等级：３％

２）适用量程（０．２Ｆｎｏｍ～Ｆｎｏｍ）

３）安装位置不变时：０．５％

４）安装位置改变时：１．５％

５）重复性误差（０．２Ｆｎｏｍ～Ｆｎｏｍ）：０．３％

６）线性度误差：０．３％

７）温度对灵敏度影响／１０℃：０．２５％（补偿后

０．０５％）

８）温度对零点输出影响／１０℃：０．２％

锚索计９）偏心影响／５ｍｍ：０．４％

１０）蠕变／３０ｍｉｎ：０．１％

１１）零点漂移／ｌｙｅａｒ：０．２％

１２）储藏温度：（－４０～７０）℃

１３）最大工作荷载：１２０％

１４）极限安全过载：１５０％

１５）破坏荷载：２５０％

１６）允许应力振幅：７０％

１７）工作温度：（－３０～６５）℃

１８）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

４１

５数据采集与传输子系统设计要求

５．１一般规定

５．１．１一级桥梁结构健康监测系统数据采集系统应符合下列规定：

１在无人值守条件下能够连续运行；

２在特殊状态下进行特殊采集或人工干预采集；

３数据采集软件具有数据采集、数据自动处理和缓存管理

功能；

４系统具有实时自诊断功能；

５能够实现数据的同步采集；

６满足长期稳定工作的要求。

５．１．２二级桥梁结构健康监测系统数据采集系统应符合下列规定：

１系统集成后可连续运行；

２可在特殊状态下进行特殊采集或人工干预采集；

３数据采集软件具有数据采集、数据自动处理和缓存管理

功能；

４系统具有实时自诊断功能；

５能够实现数据的同步采集。

５．２数据采集系统硬件设计要求

５．２．１根据传感器种类、数量、信号特征、信号采样频率、Ｉ／Ｏ数

据吞吐量及对信号的预处理等要求，决定数据采集硬件系统的基

本方式和具体硬件设备的选择；

５．２．２应遵循标准协议和标准接口，便于数据传输和存储；

５．２．３应具有较高的精度，宜配置信号增益、滤波等硬件设备；

５．２．４应具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处

５１

理、自动传输功能，应保证现场数据的真实性、有效性、实时性、可

用性；

５．２．５应满足室外工作需求，具有便携、防雨、防雷和防尘等功能；

５．２．６应易于更换，且更换不影响采集软件的使用，应增大所有

功耗器件的冗余量，延长其使用寿命。

５．３数据采集系统软件设计要求

５．３．１一级桥梁结构健康监测系统数据采集系统的软件设计要求：

１应能够定时启动传感器设备监测运行；

２应能够与现场监控中心工作站进行通信与数据交换；

３能够进行时钟校验；

４可对监测传感器与二次仪表启动电源的控制；

５可对可调的二次仪表增益的控制；

６可按不同的监测操作和不同的监测内容、采样次序、采样

频率，完成对传感器输出的采样与模数转换；

７接收工作站对监测操作参数的修改，调整监测运行的时

间和监测采样次序、采样频率与监测模拟量转换参数；

８对配置专用测控软件的传感器设备，提供软件运行的平

台，并编制相应的通信协议与接口；

９监测数据非正常状况的识别、剔除与事件发生率的记录；

１０完成与监测数据输出内容相应的监测数据初步整理；

１１监测数据本地数据库应能根据应用的要求，可调整有限

期的存储、备份及管理；

１２可对传感器设备输出物理量与运行状况的检测、识别；

１３能够实现工作站电源故障的报警；

１４接受分系统工作站的查询指令，调用本地数据库；

１５接受工作站传送的监测参数调整的指令，进行相关的监

６１

测过程或监测数据处理参数的调整，并记录、备份相关的调整

指令；

１６本地数据库的维护。

５．３．２二级桥梁结构健康监测系统数据采集系统的软件设计具

体功能要求需满足５．３．１第１～１２条。

５．４数据传输系统设计要求

５．４．１现场传输子系统宜采用数字信号传输方式，并保证传输

线路的可靠性、安全性和可更换性。

５．４．２一级桥梁结构健康监测系统应进行远程传输子系统设计。

５．５数据采集系统采集设备性能要求

５．５．１数据采集系统采集设备性能符合表５．５．１规定。

表５．５．１数据采集系统采集设备性能要求

序号设备名称性能参数

１）通道数：≥４

２）波长范围：≥４０ｎｍ

３）分辨率：０．２ｐｍ

４）重复性：２ｐｍ

光纤光栅

１５）动态范围：２５ｄＢ

解调仪

６）光纤接头：ＦＣ／ＡＰＣ

７）外部数据接口：ＲＪ４５、ＵＳＢ

８）工作温度：（－３０～６５）℃

９）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

７１

续表５．５．１数据采集系统采集设备性能要求

序号设备名称性能参数

１）Ａ／Ｄ分辨率：≥１６位

２）数据传输特点：各通道同步、独立采样、无道间干扰

３）信号输入范围：±１０Ｖ、±５Ｖ、（０～５）Ｖ、（０～１０）Ｖ（程控）

４）每通采样速率：≥２００Ｈｚ（程控）

２数据采集仪

５）触发方式：程序触发

６）通信方式：ＲＳ２３２、ＲＪ４５、ＵＳＢ

７）工作温度：（－３０～６０）℃

８）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

１）采样率：程控可选６２．５，１２５，２５０，５００ＳＰＳ

２）动态范围：９０ｄＢ

３）转换精度：１６位

４）高通滤波：０．０１Ｈｚ

５）低通滤波：数字ＦＩＲ滤波器，－３ｄＢ点在采样率的４１％，截

止频率为采样５０％

６）前置放大：１×，１０×

７）满量程：±２．５Ｖ

８）触发方式：带通阈值触发，ＳＴＡ／ＬＴＡ触发，外触发

３强震记录仪９）记录介质：非易失的ＣＯＭＳ，ＳＲＡＭ．４Ｍｂ

１０）记录能力：每Ｍｂ记录１０ｍｉｎ，２５０ｓｐｓ，３通道数据

１１）事件预存储：（０～４０）ｓ，２５０ｓｐｓ，３通道

１２）后事件存储：１～６５０００个Ａ／Ｄ计数

１３）回放装置：ＲＳ２３２连接现场回放或ＭＯＤＥＭ遥控

１４）时间系统：系统时钟和后备时钟，ＧＰＳ同步到ＵＴＣ

１５）时钟稳定度：≤０．０５ｐｐｍ

１６）同步精度：１ｍｓ

１７）工作温度：（－３０～６５）℃

１８）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

５．６数据传输系统传输设备性能要求

５．６．１数据传输系统传输设备性能符合表５．６．１规定。

８１

表５．６．１数据传输系统传输设备性能要求

序号设备名称性能参数

１）光接口类型：ＦＣ／ＡＰＣ

２）工作波长：１３１０ｎｍ或１５５０ｎｍ

３）带宽：±２０ｎｍ

４）附件损耗：≤０．１０ｄＢ

５）均匀性：≤０．６ｄＢ

１光纤耦合器

６）偏振平坦度：≤０．１ｄＢ

７）方向性：≥５５ｄＢ

８）工作温度：（－４０～６５）℃

９）封装形式：标准机架盒

１０）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

１）传输性能超过ＴＩＡ／ＥＩＡ－５６８Ｂ．２－１六类标准

２）阻抗：１００ｏｈｍｓ±１５"，（１～６００）ＭＨｚ

３）传输延迟：５３６ｎｓ／１００ｍｍａｘ．＠２５０ＭＨｚ

４）延迟偏移：４５ｎｓｍａｘ

５）导体电阻：６６．５８ｏｈｍｓｍａｘ／ｋｍ

６）电容：５．６ＮＦｍａｘ／１００ｍ

７）直流电阻：≤７．５５Ω

８）耐压：３００ｖｏｌｔｓＡＣｏｒＤＣ

９）弯曲半径：１英寸（４倍电缆直径）

１０）额定速率：７０ｎｏｍ％

１１）ＵＬ／ＮＥＣ等级：ＣＭＲ

２网线

１２）认证：获ＵＬｌｉｓｔｅｄｆｉｌｅｎｏ．Ｅ１５４３３６

１３）工作环境温度：（－２０～６０）℃

１４）储运环境温度：（－２０～８０）℃

１５）导线：—２３ＡＷＧｓｏｌｉｄｂａｒｅｃｏｐｐｅｒ

１６）绝缘体：单体０４２ｉｎ／整体２０ｉｎ

１７）外皮：ＦＲＰＶＣ

１８）重量：２６１ｂｓ／ｍｆｔ

１９）适合ＥＩＡ／ＴＩＡ５６８Ａ／Ｂ通用线序

２０）支持语音、数据及大多数媒体高速传播

２１）支持１０ＢａｓｅＴ／１００ＢａｓｅＴｘ快速以太网、千兆以太网和

６２２ＭｂｐｓＡＴＭ、令牌环等多种网络类型

９１

续表５．６．１数据传输系统传输设备性能要求

序号设备名称性能参数

１）损耗：１３００／１．０ｄＢ／ｋｍ，１５００／０．７ｄＢ／ｋｍ

２）传输距离：≥２ｋｍ

３通信光缆３）网络速率：１０Ｇｐｓ

４）工作温度：（－４０～６５）℃

５）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

１）２０℃线芯直流电阻（≤Ω／ｋｍ）：４５

２）电缆固有衰减（８００Ｈｚ）（≤ｄＢ／ｋｍ）：１．１０

３）＋２０℃绝缘电阻（≥ＭΩｋｍ）：３０００

４）１ｍｉｎ工频交流电压试验：１５００Ｖ不击穿（５０Ｈｚ）

５）远端串音衰减（≥ｄＢ／５００）：７０（８００Ｈｚ）

４通信电缆６）电感（≤μＨ／ｋｍ）：８００（８００Ｈｚ）

７）电缆工作电容（≤μＦ／ｋｍ）：０．０６（８００Ｈｚ）

８）工作对直流电阻差（≤％环阻）：２

９）单根垂直燃烧试验：ＭＴ３８６

１０）工作温度：（－４０～６５）℃

１１）使用寿命：符合现行国家／行业设备标准

０２

６桥梁结构安全评价子系统设计要求

６．１一般规定

６．１．１根据监测数据，通过该系统应能进行结构状态与损伤识

别，并综合识别的结果以及日常检测结果对桥梁结构的安全使用

状况进行预警评估。

６．１．２应能对监测及识别的结果进行趋势对比、分析与预测。

６．１．３应对结构各类监测参数建立明确的预警指标，并对其监

测结果进行分级预警。

６．１．４应能够综合各种监测数据、检测信息、内力状态信息对结

构进行综合评估。

６．２结构安全预警模块设计要求

６．２．１结构安全预警模块设计应满足下列要求：

１在桥梁处于危险状态信息库所涵盖的危险状态时及时预

警，不允许出现漏报；

２在桥梁处于危险状态信息库所涵盖的危险状态时需立即

做出报警，报警必须及时；

３系统能够长期稳定运行，保证安全预警的误报率不高于２％；

４系统能够通过亮灯、响铃、给管理人员发短信等多种方式

进行报警。

６．２．２结构安全预警模块的主要功能应满足下列要求：

１给出桥梁的主要危险状态描述，建立危险状态信息库；

２能够对桥梁的主要危险状态进行识别，并按３个级别进

行预警；

３根据不同的危险状态和预警级别给出相应的应急预案，

１２

并以最快的方式通知桥梁管理部门。

６．３结构状态及损伤识别模块设计要求

６．３．１结构状态及损伤识别模块设计应满足下列要求：

１系统能够长期稳定运行，损伤识别的误报率低；

２应采用高速率的状态识别算法来分析结构状态，在最短

时间内获取相应信息；

３能够根据历史识别经验对自身进行模型修正，进而对状

态识别和损伤识别算法进行拓展和升级，提高自身性能。

６．３．２结构状态及损伤识别模块的主要功能应满足下列要求：

１建立桥梁结构初始状态和运营期当前状态样本集；

２能够判断桥梁结构是否发生损伤，并能初步判断损伤位

置和损伤程度；

３所用的结构损伤识别技术应具有良好的抗噪能力；

４采用开放式的桥梁结构损伤自动识别系统。

６．３．３结构状态及损伤识别模块设计流程

结构状态识别和损伤识别的流程如图６．３．３所示。第一，建

立结构初始健康状态样本集；第二，利用监测系统建立运营期结

构状态样本集；第三，将上述两类样本集的数据作为损伤识别算

法的输入，经计算分析得到结构构件的损伤情况。

图６．３．３结构状态识别及损伤识别流程图

２２

６．４结构综合评估模块设计要求

６．４．１结构综合评估模块设计应满足下列要求：

１桥梁结构综合评估应综合利用人工巡检信息和在线监测

数据；

２所采用的综合评估技术应具有实用性和可操作性；

３评估方法的确定应满足《公路桥涵养护规范》（ＪＴＧＨ１１

－２００４）等规范的规定；

４桥梁评估报告内容应全面，格式应规范。

６．４．２结构综合评估模块的主要功能应满足下列要求：

１能够对监测及识别的结果进行历史趋势对比、分析与预测；

２能够结合人工巡检信息和自动采集数据对桥梁的整体工

作状态进行评估；

３要求在线生成在线快速评估报告；

４能够定期生成离线综合评估报告；

５评估结果应明确、直观，面向多级桥梁管理人员；

６应根据评估结果给出相应的维护管养建议。

６．４．３结构综合评估模块设计流程

结构综合评估模块设计流程见如图６．４．３所示。该模块除

应包括对结构进行安全性、适用性以及耐久性三个方面的评估和

利用，并要求包括对人工巡检结果的评估过程，从而实现对自动

监测信息和人工巡检信息的综合利用。

图６．４．３综合评估子系统设计流程图

３２

７数据管理子系统设计要求

７．０．１要求采用数据库管理系统存储和管理桥梁结构健康监测

系统全过程的信息，包括所有的硬件、软件以及监测和分析结

果等。

７．０．２数据管理子系统的设计应包括数据库结构设计和数据库

功能设计。

７．０．３桥梁结构健康监测系统的数据库应包括静态数据库和动

态数据库。

１静态数据库：应包括桥梁设计与施工信息子库、日常养护

检测数据子库、系统软硬件信息子库；

２动态数据库：应包括桥梁监测数据子库、桥梁分析结果子

库等。

７．０．４系统中各个数据库结构设计应遵循数据库设计的一般

原则。

７．０．５应采用统一数据标准格式和统一数据接口，以满足其它

信息系统应用的需求，同时保证传输数据的安全性。

７．０．６数据库应具有网络防护功能，防止恶意攻击和病毒破坏，

并根据用户级别设定相应权限。

７．０．７数据管理子系统软件应具备部分数据转出、备份与恢复

功能。

４２

８系统验收

８．０．１桥梁结构健康监测系统建成正常运营１至２个月后，由

相关部门组织系统验收。

８．０．２桥梁结构健康监测系统的验收内容主要包括传感器子系

统和整体性能指标验收。

８．０．３传感器子系统验收内容应达到以下要求：

１应保证表面式传感器的成活率为１００％，埋入式传感器

的成活率不低于９５％；

２传感器采集数据精度应满足桥梁安全评价与预警的需求；

３传感器的安装和走线应不造成对桥梁的破坏，不影响桥

梁的外观；

４传感器布设应具有较好的防锈蚀、防老化和防人为破坏

功能，并做好防雷、防盗等安全措施。

８．０．４系统整体性能要求如下。

１监测数据必须有效传输至桥梁管理部门监控中心，统一

维护管理；

２监测数据显示刷新周期：≤１０ｓ；

３信息传输误码率：≤１０－３；

４系统应保证２４ｈ连续工作，ＭＴＢＦ≥５００００ｈ；

５系统主服务器、采集服务器之间的时钟差：＜０．１ｓ；

６整个系统应具有独立的２４ｈ电源供给和可靠的防雷设计；

７应满足实时监测、定期程控监测、特殊环境状况下的应急

监测；

８应满足人工控制启动的系统监测；

９对于一般故障，系统应具有自动恢复启动功能；

１０必须提供系统完整的帮助文档和操作手册；

１１业主和设计单位的其它要求。

５２

９系统维护

９．０．１桥梁管理部门应安排专职人员对桥梁结构健康监测系统

进行日常和定期维护管理。

９．０．２专职管理人员应掌握系统的硬件性能和技术参数，熟练

操作系统各类软件，能独立处理系统中可能出现的各类故障。

９．０．３系统建成后，由相关部门负责建立相应的系统维护制度，

并编制完成工作手册。

６２

本规程用词说明

对执行规范条文严格程度的用词，采用以下写法：

１）表示很严格，非这样做不可的用词：

正面词采用“必须”；反面词采用“严禁”。

２）表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：

正面词采用“应”；反面词采用“不应”或“不得”。

３）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：

正面词采用“宜”；反面词采用“不宜”。

４）表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。

７２

引用标准名录

１《钢结构设计规范》ＧＢ５００１７－２００３；

２《工程测量规范》ＧＢ５００２６－２００７；

３《民用闭路监视电视系统工程技术规范》ＧＢ５０１９８－９４；

４《计算站场地技术条件》ＧＢ２８８７－８９；

５《公路工程结构可靠度设计统一标准》ＧＢ／Ｔ５０２８３－

１９９９；

６《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》ＧＢ／Ｔ

１８３６５－２００１；

７《电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求》

ＧＢ／Ｔ１９８２６－２００５；

８《公路桥涵设计通用规范》ＪＴＧＤ６０－２００４；

９《公路桥涵地基与基础设计规范》ＪＴＧＤ６３－２００７；

１０《公路圬工桥涵设计规范》ＪＴＧＤ６１－２００５；

１１《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》

ＪＴＧＤ６２－２００４；

１２《公路工程技术标准》ＪＴＧＢ０１－２００３；

１３《公路工程质量检验评定标准》ＪＴＧＦ８０／１－２００４；

１４《城市桥梁养护技术规范》ＣＪＪ９９－２００３；

１５《公路桥涵养护规范》ＪＴＧＨ１１－２００４；

１６《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》ＪＴＪ０２５－８６；

１７《公路工程抗震设计规范》ＪＴＪ００４－８９；

１８《市政桥梁工程质量检验评定标准》ＣＪＪ２－９０；

１９《公路桥梁抗震设计细则》ＪＴＧ／ＴＢ０２－０１－２００８；

２０《公路斜拉桥设计细则》ＪＴＧ／ＴＤ６５－０１－２００７；

２１《水利水电工程施工组织设计规范》