《拉索磁通量法监测技术规程》（征集意见稿）

2术语和定义 22.1术语 22.2符号 43技术要求 3.1磁通量索力监测系统结构 53.2传感器工作参数 53.3线圈电阻及热敏电阻 54标定 64.1标定准备 64.2标定过程 65检验 6传感器安装与测试 86.1安装要求 86.2测试要求 86.3现场施工质量管理 87拉索监测系统 7.1基本规定 7.2索力监测传感器量程和索力监测测点 97.3数据的采集、处理、传输与存储管理 97.4数据分析子系统 7.5数据库 108系统验收 118.1一般规定 118.2现场验收 119维护和后期检查 129.1定期检查 129.2专项检测 12附录A磁通量传感器电阻和空载积分值记录表 附录B磁通量传感器标定记录表 附录C磁通量传感器测试记录表 本规程用词说明 引用标准名录 17附:条文说明 VContents1Generalprovisions 2Termsandsymbols 2 22.2Symbols 43Technicalrequirement 4.1Structureofmagnetoelasticsensorcableforcemonitoringsystem 54.2Sensorworkingparameters 54.3Coilresistorsandthermistors 54Calibration 4.1Preparationforcalibration 64.2Calibrationprocess 65Inspection 6Sensorinstallationandtesting 86.1Installationrequirements 86.2TestRequirements 86.3On-siteconstructionqualitymanagement 87Cablemonitoringsystem 7.1BasicProvisions 97.2Cableforcemonitoringsensorrangeandcableforcemonitoringmeasuringpoint 97.3Datacollection,processing,transmissionandstoragemanagement 97.4Dataanalysissubsystem 7.5Database 8Systemacceptance 8.1Generalprovisions 8.2On-siteacceptance 8.3Post-inspectionandreplacement 9Maintenanceandpost-inspection 9.1Regularinspection 9.2Specialtesting 12AppendixAMagnetoelasticsensorresistanceandno-loadintegralvaluerecordingtable AppendixBCalibrationrecordtableformagnetoelasticsensor AppendixCMagnetoelasticsensortestrecordtable Explanationofwordinginthisspecificaition Listofquotedstandards Addition：explanationofprovisions 1.0.1为了规范拉索磁通量法监测系统的建设，统一技术标准，制定本规程。1.0.2本规程适用于广西区内新建和加固的桥梁拉索、预应力钢筋、钢绞线、缆绳以及岩土锚索等拉索磁通量索力监测系统，为设计、实施、验收和维护提供可靠依据。1.0.3拉索磁通量索力监测系统应遵循技术先进、经济适用、安全可靠的原则，并考虑监测系统的实效性和耐久性。1.0.4拉索磁通量法监测技术除执行本规程外，尚应符合国家、行业和广西壮族自治区现行有关标准的规定。22术语和符号2.1术语2.1.1磁通量传感器elasto-magneticsensor受铁材质且磁通量变化，并转换成可用输出信号的传感器。2.1.2线轴体bobbinbody用于磁通量传感器线圈定位的圆筒形骨架。2.1.3钢圆筒steelcylinder漆包线缠绕成圆筒状，套外壳，即钢圆筒。2.1.4初级线圈brimarycoil漆包线缠绕在线轴体外表外层的一组铜线。2.1.5次级线圈secondarycoil漆包线缠绕在线轴体外表里层的一组铜线。2.1.6次级线圈的截面面积sectionareaofthesecondarycoil线轴体用于磁通量传感器次级线圈里层定位，平均截面面积。2.1.7被测量试件的截面面积sectionareaofthemeasuredspecimen被测量试件的总截面面积，即拉索截面面积。2.1.8积分值integralvalue磁通量传感器通过二次仪表直接测量出的参数。2.1.9空载积分值emptyintegralvalue磁通量传感器内未装入构件时的积分值。2.1.10零点积分值zeropointintegralvalue磁通量传感器内装入构件时，构件在零应力状态下的积分值。2.1.11磁导率magneticpermeability磁介质导磁性大小的物理量。2.1.12相对磁导率relativepermeability磁介质中磁感应强度与磁场强度之比。2.1.13磁弹仪magnetoelasticapparatus用于测量磁通量传感器的物理量参数，并显示结果的二次测量仪表。2.1.14标准温度standardtemperature温度影响相对磁导率，计算相对磁导率和力值关系转化标准温度，计算力值。高低之间中间温度，一般25℃。2.1.15测量温度measuretemperature用磁弹仪对试件的力值测量，即测量温度。2.1.16传感器标定Sensorcalibration通过试验建立传感器输出与输入之间的关系，并确定不同使用条件下的误差一个过程。2.1.17标定参数calibrationparameters测量标定或校准磁通量传感器时，数据拟合公式的系数值。2.1.18工作参数operationparameters磁弹仪表工作时，为获得并显示正确结果，需设定的仪表内部域值。2.1.19索力监测cableforcemonitoring一种对拉索的设定参数进行连续、自动测量和记录,获取索力定量数据。2.1.20索力监测系统cableforcemonitoringsystems一种通过网络集成技术，将磁通量传感器、数据采集与传输、数据处理与管理、数据分析与应用的硬件设备、软件模块及配套设施连接在一起,具有对拉索设定参数连续监测、自动记录、数据显示和养护决策的电子信息系统。2.2.1磁通量传感器参数μr——相对磁导率Ss——次级线圈的总的截面面积Sf——被测量试件的截面面积vout——测量积分值vkong——没有穿过被测量试件测量积分值，即空载Rs——磁通量传感器内径TB——计算力值采用的标准温度T——测量时温度2.2.2计算系数f——索力值μr——变量C0、C1、C2、C3——三次方程系数3技术要求3.1磁通量索力监测系统结构3.1.1磁通量索力监测系统由磁通量传感器、拉索被测量构件、磁弹仪、电脑、软件等组成，示意图见图3.1.1磁通量索力监测系统示意图3.2传感器工作参数3.1.2相对磁导率其中ss是次级线圈总的截面面积，sf是被测量试件的截面面积，vout是测量积分值，vkong是没有穿过被测量试件测量积分值，即空载积分值。3.1.3计算力值公式为f=C0+C1μr+C2μr2+C3式中相对磁导率μr，系数为C0、C1、C2、C3。测量时温度T和标准温度TB是计算力值公式。3.1.4标准温度修正公式为(f,TB)=μr(f,T)+α(T-TB)，式中T是测量时温度，TB为计算力值采用的标准温度，μr(f,TB)为计算标准温度下的磁导率增量，(f,T)为测量温度下的磁导率增量，α为每摄氏度的磁导率修正系数。3.3线圈电阻及热敏电阻3.3.1同一型号同一批次传感器要求初级线圈和次级线圈的电阻值具有一致性，同批次次级线圈电阻值最大值与最小值差值小于等于1Ω,否则不可合格。3.3.2热敏电阻的阻值其最大值与最小值之差小于等于4Ω,否则不可合格。3.3.3绝缘检查要求不同线圈、热敏电阻及它们与外套钢圆筒之间的绝缘电阻大于20MΩ。64标定4.1标定准备4.1.1标定前，应传感器的测量初级线圈电阻、次级线圈电阻和温度热敏电阻，并测定传感器的空载积分值，按附录A作好试验记录，存档可追溯。4.1.2传感器标定按JJG2045-90和JJG2066-90的规定执行，可在拉索张拉台座上或拉索张拉沟内进4.1.3传感器标定时，应采用比被标定传感器绝对误差高两个等级的标准传感器进行标定，被标定传感器的量程应取1.5~2.0倍工作索力值。4.1.4当标定时与测量使用时为同一构件时，传感器标定位置应与测量使用时位置一致。无法保证标定与测量位置一致时，应重新测取测量零点。4.2标定过程4.2.1张拉标定时，采用的拉索构件为初次张拉时，应预加载至传感器量程1.5~2.0倍，然后分6~8级加载标定，1级零力值，2级加载最大值的5%力值。拉索构件已经过2次以上的张拉时，预加载至传感器量程1次，然后分6~8级加载标定。标定后，应输入仪器参数再次张拉验证测量力值误差，索力示值误差应符合表4.2.1的要求。表4.2.1索力示值误差磁通量传感器内径标称值R(mm)索力示值最大允许误差（%）R<5050≤R<100100≤R<200200≤R≤3004.2.2标定后，应提供标定报告，并存档备查。标定报告应含传感器测试时，应要采用的磁弹仪器设定参数，包括空载积分值、零点积分值、温度参考值和标定公式系数参照附录B（规范性附录）。75.1传感器应至少安装六芯传输线，传输线长度至少为3m，并符合相应设计要求，同时应保证传输线的清洁。5.2检验磁通量传感器和传输线清洁；传感器的外观应保持整洁和无脏物，无明显的瑕疵、划痕，所有结构连接件和电器连接件要安装牢固，不能有松动、脱焊、接触不良等现象。5.3传感器传输线端口处要有传感器编号牌，编号由生产日期、传感器序号和生产串号，共9位数字组成。如07年7月31日生产的001#传感器，编号为070731001。5.4每台磁弹仪器应经制造厂质量检验部门检验合格后出厂，并随机附有该产品质量合格的证明文件。86传感器安装与测试6.1安装要求6.1.1应提供施工图纸，包括拉索、总测点布置图、采集站布置图、信号路由图、设备接线图等。6.1.2安装时，应记录不同编号传感器的安装位置。6.2测试要求6.2.1传感器安装后初次测试或长时间没用进行测试，测试前应采用万用表测试电阻，以判断传感器是否短路，以避免损坏仪表。当传感器电阻不正常时，应详细记录，参照附录B磁通量传感器测试记录表，并查找原因。6.2.2测试时首先应检查仪器设置参数是否与传感器型号一致。6.2.3测试时，应测试构件的零状态数值，并将零应力状态的参数输入仪器中。在没有具备条件情况下，才采用同样的自由构件没有力值的不同地点测量零值，统计零应力状态参数。6.2.4测试过程中，应记录好时间、测试时温度、荷载状况、电压积分值、显示力值等参数。记录表见6.3现场施工质量管理6.3.1外观检查、电缆、信号检测，验收记录，逐项填写上述验收记录表，参照附录C磁通量传感器测试记录表。6.3.2应根据传感器的使用环境和要求，磁通量传感器锚索采取防水的防护措施。7拉索监测系统7.1基本规定7.1.1拉索监测系统应具有采集、传输、存储、数据处理、预警与安全状态评估等功能，应包括传感器子系统，数据采集与传输子系统，数据存储与管理子系统，状态评估与预警子系统。拉索索力监测系统示意图，见图7.1.1。图7.1.1索力监测系统示意图7.1.2数据采集及传输子系统应根据监测内容、数据传输及结合现场条件选择传输方式。7.1.3拉索状态评估与预警子系统根据结构状态参数，对结构进行性能评估与预测(包括阀值报警、承载力评估等)。7.2索力监测传感器量程和索力监测测点7.2.1磁通量传感器量程应大于索力设计值的1.5~2.0倍,监测方法应符合GB50982的相关规定。7.2.2索力监测测点符合下列规定:1应根据桥梁拉索的布置形式、规格、型号、长短和索力,确定监测的索构件,宜选择上、下游索构件成对布设。2对悬索桥，应根据主缆锚固方案、索股布置形式,确定锚跨索股力监测的索股,基准索股宜布设测3对岩土锚索，磁通量传感器应根据非接触测量方法测量岩土锚索力值。应该监测的锚索构件，磁通量传感器距离锚索钢组件远5厘米以上。7.3数据的采集、处理、传输与存储管理7.3.1拉索监测系统的子系统，应包含数据的采集、处理、传输和存储管理。7.3.2应根据拉索结构的特征、监测需求、传感器布设位置和数量、硬件设备条件等，设计数据采集硬件（设备）和传感器之间的分布关系。7.4数据分析子系统7.4.1数据分析子系统应具备高效的数据处理能力、准确的数据监测数据分析和评估、以及有好的用户界面设计。7.4.2系统应具备处理大量处理和分析监测数据的能力。7.4.3系统应能通过各类分析模型对监测数据进行分数分析，进而评估拉索的状态。7.5数据库7.5.1系统需要准确采集和报告关于拉索状态的关键数据。7.5.2系统应具备快速响应的能力，包括数据采集和异常事件检测。7.5.3系统应具备长时间稳定运行的能力，不会因为系统故障或数据损坏而丢失重要数据。7.5.4考虑到拉索监测数据的敏感性和重要性，系统应具备高级别的安全性，保护数据免受未经授权的访问和篡改。7.5.5系统应能够与现有的监测设备和软件兼容，减少集成成本和时间。7.5.6数据库功能包括监测硬件(设备)管理、监测信息管理、评估分析信息管理、数据转储管理、用户管理以及预警信息管理等方面。8系统验收8.1一般规定8.1.1拉索监测系统在交付给用户前，应有6个月以上的试用期，且须由相关部门组织验收，形成完善的交付手续。8.1.2拉索健康监测系统验收应包括系统硬件和系统软件验收。8.1.3应安排专职人员对拉索监测系统进行日常和定期维护管理，专职人员应熟练掌握拉索健康监测系统的硬件性能，能熟练操作系统软件，能有效处理系统中出现的各类常见故障。8.2现场验收8.2.1传感器型号及规格须符合设计要求并有生产厂家的合格认证标识，数量和传感性能符合设计要求，填写验收表。8.2.2传感器的引出电缆直接连接部位需进行保护，传感器电缆连接处须进行可靠固定，保证传输线路的长期稳定性。8.2.3对数据采集工作站工程质量、数据通信与传输安装工程质量检验评定。9维护和后期检查9.1定期检查9.1.1维护单位应该要编制拉索监测系统的检查及维护计划。9.1.2定期每月对传感器和仪器的外观进行观察，是正常监测的基础。9.2专项检测9.2.1维护单位应及时掌握拉索监测系统的传感器、磁弹仪和采集模块外观专项检测。9.2.2在磁弹仪和采集模块不通的情况，应对仪器进行修复或更换。附录A磁通量传感器电阻和空载积分值记录表A.1传感器电阻和空载积分值记录表记录员：检验员：附录B磁通量传感器标定记录表B.1磁通量传感器标定记录标定时间：天气：工程项目名称：序号值10213456789传感器参数：充电电压—工作点-传感器面积-空值（120-9650-530-构件参数：钢绞线面积-温度修正系数（2测试员：记录员：校核员：附录C磁通量传感器测试记录表C.1磁通量传感器测试测试时间：天气：序号传感器编号温度测试员：记录员：校核员：1为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：1）表示很严格，非这样做不可的：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：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，在条件许可时首先这样做的：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，可采用“可”。2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合……的规定”或“应按……执行”。《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《结构健康监测系统运行维护与管理标准》T/CECS652《公路桥涵施工技术规范》JTG/T3650《公路桥涵养护规范》JTG5120《公路缆索结构体系桥梁养护技术规范》JTG/T5122《岩土锚杆(索)技术规程》CECS22《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》JTGF80/1《传感器通用术语》GB/T7665-2005《工业产品使用说明书总则》GB9969《力传感器检定规程》JJG391-2009《仪器仪表包装通用技术条件》GB/T15464-1995《力值(≤1MN）计量器具检定系统》JJG2045-90《大力值计量器具检定系统》JJG2066-90《标准测力仪检定规程》JJG144-92《计算机软件测试规范》GB/T15532《计算机软件测试文档编制规范》GB/T9386拉索磁通量法监测技术规程T/GECS****-20241总则 202术语和定义 202.1术语 202.2符号 203技术要求 203.1磁通量索力监测系统结构 203.2传感器工作参数 203.3线圈电阻及热敏电阻 204标定 214.1标定准备 214.2标定过程 215检验 216传感器安装与测试 216.1安装要求 216.2测试要求 216.3现场施工质量管理 217拉索监测系统 227.1基本规定 227.2索力监测传感器量程和索力监测测点 227.3数据的采集、处理、传输与存储管理 227.4数据分析子系统 227.5数据库 228系统验收 228.1一般规定 228.2现场验收 229维护和后期检查 229.1定期检查 229.2专项检测 23附录A磁通量传感器电阻和空载积分值记录表 23附录B磁通量传感器标定记录表 23附录C磁通量传感器测试记录表 23磁通量法是应用磁通量传感器及系统的监控和监测技术，磁通量传感器是基于铁磁性材料的磁弹效应原理制成，即当铁磁性材料承受的外界机械荷载发生变化时，其内部的磁化强度（磁导率）发生变化，通过测量铁磁性材料制成的构件的磁导率变化，来测定构件的内力，可有效的测量缆索和预应力筋的应力，是一种无损检测技术。磁通量传感器及系统可应用于斜拉桥斜拉索的索力测试、系杆拱桥的吊杆和系杆的索力测试、悬索桥的缆索体系的索力测试、悬索结构拉索的索力测试、张拉结构中张拉构件的张拉力测试、预应力混凝土结构中的体外索和预应力筋的张力测试、岩土工程的地锚索力测试、水电工程的环锚索力测试等。为保证指南的全面性和针对性，计划申请的标准名称为“拉索磁通量法监测技术规程”。本规程名称一方面界定了其应用范围为广西区新建和加固的的桥梁拉索、预应力钢筋、钢绞线、缆绳以及锚索等拉索磁通量索力监测系统。本规程做到应遵循技术先进、经济适用、安全可靠的原则，并考虑监测系统的实效性和耐久性，为设计、施工及验收提供可靠依据，符合本规程外，尚应符合国家、行业和广西壮族自治区现行有关标准的规定。2术语和符号2.1术语术语涵盖了拉索磁通量法监测技术规程中磁通量传感器结构、仪器和工作参数、监测系统的各种术语。2.2符号符号是磁通量传感器参数和计算系数，传感器参数包括磁导率，截面面积，积分值的参数等，计算系数包括索力值、变量、方程系数等。3技术要求3.1磁通量索力监测系统结构磁通量传感器结构由初级线圈（激励线圈）、次级线圈（感应线圈）、热敏电阻温度计、被测量构件等组成。3.2传感器工作参数测量积分值和温度值，计算相对磁导率，拟合标定参数和测量时对3次方程公式计算力值，修正温度公式。测量积分值和温度值，一般标准温度TB是计算力值公式和修正温度公式。3.3线圈电阻及热敏电阻线圈电阻及热敏电阻符合规定差值，要求线圈与热敏电阻之间具有良好的绝缘性。4标定4.1标定准备标定前，应测试并记录传感器的空载积分值。标定传感器绝对误差高两个等级的标准传感器进行标定。被标定传感器的量程应取1.5~2.0倍工作索力值。当标定时与测量使用时为同一构件时，传感器标定位置应与测量使用时位置一致。无法保证标定与测量位置一致时，应重新测取测量零点。4.2标定过程张拉标定时，采用的拉索构件为初次张拉时，应预加载至传感器量程1.5~2.0倍，然后分6~8级加载标定。拉索构件已经过2次以上的张拉时，预加载至传感器量程1次，然后分6~8级加载标定。标定后，应输入仪器参数再次张拉验证测量力值误差，索力示值误差应符合表4-1的要求。表4-1索力示值误差磁通量传感器内径标称值R(mm)索力示值最大允许误差（%）R<5050≤R<100100≤R<200200≤R≤300检验磁通量传感器传输线长度传输线长度至少为3m，传输线清洁。传感器编号由生产日期、传感器序号和生产串号。每台仪器均由制造厂质量检验部门检验合格。6传感器安装与测试6.1安装要求应提供施工图纸，包括拉索、总测点布置图、采集站布置图、信号路由图、设备接线图等。安装过程中记录不同编号传感器的安装位置。6.2测试要求测试前应采用万用表测试电阻，以判断传感器是否短路，以避免损仪表。测试过程中，测试构件的零状态数值，将零力值的参数输入仪器中。在没有具备条件情况下，才采用同样的自由构件没有