DB41∕T 1679-2018 公路混凝土梁式桥长期监测和预警技术规范.pdf

ICS 93.040 P 66 DB41 河南省地方标准 DB 41/T 16792018 公路混凝土梁式桥长期监测和预警 技术规范 2018 - 09 - 29 发布 2018 - 12 - 29 实施河南省质量技术监督局 发 布 河南省地方标准公共服务平台DB41/T 16792018 I 目 次 前言 . II1 范围 . 12 规范性引用文件 . 13 术语和定义 . 14 基本规定 . 15 监测内容 . 25.1 病害监测内容 . 25.2 结构响应监测内容 . 26 监测方法与频次 . 36.1 病害监测方法 . 36.2 病害监测频次 . 36.3 结构响应监测方法 . 47 监测数据分析与评估 . 47.1 监测数据分析 . 47.2 监测数据评估 . 58 监测预警 . 5附录 A（资料性附录） 裂缝类病害的监测方法 . 7附录 B（资料性附录） 变形类病害的监测方法 . 8 河南省地方标准公共服务平台DB41/T 16792018 II 前 言 本标准按照GB/T 1.12009给出的规则起草。 本标准由河南省交通运输厅提出并归口。 本标准起草单位：河南省交通科学技术研究院有限公司、河南省交通运输厅高管中心、中交第一公路工程局有限公司、河南恒通建设集团有限公司、河南知新交通科技有限公司、中交一公局第七工程有限公司、河南干线公路养护工程技术有限公司。 本标准主要起草人：程坤、唐国斌、张建龙、王腊、孟照军、赵振平、王统宁、于品德、李华、束景晓、马赟、梁九凯、逯航丽、陆海军、王瑞祥、黄恒俊、侯辉波、张鹏、李建新、薛保清、赵传奇、赵会霞、胡杰、张骏然、刘红敏、宋鸽、李风增。 河南省地方标准公共服务平台DB41/T 16792018 1 公路混凝土梁式桥长期监测和预警技术规范 1 范围 本标准规定了公路混凝土梁式桥长期监测和预警的术语和定义、基本规定、监测内容、监测方法与频次、监测数据分析与评估、监测预警。 本标准适用于公路混凝土梁式桥结构状态的长期监测和预警，其他结构类型桥梁可参照执行。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本文件。凡是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/T 50283 公路工程结构可靠度设计统一标准 GB 50982 建筑与桥梁结构监测技术规范 JT/T 1037 公路桥梁结构安全监测系统技术规程 JTG 3362 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D60 公路桥涵设计通用规范 JTG H11 公路桥涵养护规范 JTG/T H21 公路桥梁技术状况评定标准 JTG/T J21 公路桥梁承载能力检测评定规程 JTGT J2101 公路桥梁荷载试验规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 长期监测 针对桥梁病害修复前后，对结构状态进行不少于一年的连续或非连续观测或量测。 3.2 在线监测 利用实时传输手段及时获取结构状态数据的监测方式。 3.3 预警阈值 桥梁的监测参数或指标达到一定危险程度的警戒值。 4 基本规定 4.1 技术状况评定为 4 类和 5 类的公路桥梁，应对影响桥梁安全性、适用性或耐久性的病害进行长期监测，其他技术状况的桥梁视情况而定。 河南省地方标准公共服务平台DB41/T 16792018 2 4.2 病害长期监测宜采用操作方便、数据可靠、易于量化的监测方法。 4.3 应注重多次病害观测结果的对比，分析病害的发展情况。 4.4 当根据病害监测结果无法判定桥梁安全状态，或需要进一步评估桥梁性能状况时，宜进行桥梁结构响应的监测。 4.5 对于特别重要的桥梁或按照国家行业相关标准需要进行实时监测的桥梁，宜进行桥梁结构响应的实时在线监测。 4.6 桥梁结构响应监测应选择能反映桥梁受力特点的响应参数。 4.7 桥梁结构响应监测宜选用技术成熟、性能先进、操作方便的监测设备。 5 监测内容 5.1 病害监测内容 5.1.1 病害监测内容包括裂缝类病害和变形类病害。 5.1.2 裂缝类病害以监测裂缝宽度、长度、数量和位置为主，辅以裂缝深度的监测。 5.1.3 变形类病害以监测变形量为主，辅以裂缝等其他次生病害的监测。 5.1.4 常见梁式桥长期监测的典型病害参见表 1， 其他经检测认为需要监测的病害也应作为监测内容。 表1 常见梁式桥长期监测的典型病害 部件（桥型） 典型病害 上 部结构 空心板桥 铰缝：铰缝开裂渗水；桥面纵向反射裂缝 板梁：板梁跨中横向裂缝；边板支座附近斜裂缝；板梁下挠 T 梁桥 横隔板：横隔板竖向、斜向裂缝 T 梁：跨中马蹄及腹板竖向裂缝；支座至四分点区域腹板斜向裂缝；T 梁异常变位 装配式组合箱梁桥 横隔板：横隔板竖向、斜向裂缝 小箱梁：底板跨中横向裂缝；支座至四分点区域腹板斜向裂缝；箱梁底板、腹板环向裂缝整体式箱梁桥 箱梁裂缝：跨中底板横向裂缝；支座至四分点区域腹板斜向裂缝 箱梁变形：大跨径箱梁下挠变形；曲线桥横向变位；大纵坡箱梁纵向变位 下 部结 构及 基础 盖梁 盖梁裂缝：正、负弯矩区竖向裂缝 墩柱 墩柱裂缝：竖向、环向裂缝 墩柱倾斜 基础 基础不均匀沉降 基础掏空（脱空） 附 属结构 支座 支座脱空 支座剪切变形 伸缩缝 伸缩缝缝宽异常或挤死 5.2 结构响应监测内容 5.2.1 结构响应监测参数分为静力参数和动力参数，静力参数包括应变、挠度，动力参数包括动应变、动挠度、加速度。 5.2.2 静力参数测点应布置在桥梁跨中、四分点、墩顶负弯矩等关键控制截面。 5.2.3 动力参数测点应布置在桥梁振动敏感处。 河南省地方标准公共服务平台DB41/T 16792018 3 5.2.4 常见梁式桥应变和挠度的监测截面及测点布置参加表 2，其他结构类型桥梁应根据结构受力特点和监测需要，合理确定监测内容。 表2 常见梁式桥应变和挠度的监测截面及测点布置 桥型 监测截面 测点布置 空心板桥 L/2 截面 T 梁桥 L/2 截面 装配式组合箱梁桥 L/2 截面 整体式箱梁桥 L/2 截面、L/4 截面（大跨径时） 、墩顶负弯矩（连续梁时） （说明：顶层测点适用于负弯矩时） 注：表中L表示桥梁跨径。 6 监测方法与频次 6.1 病害监测方法 6.1.1 裂缝宽度监测可采用裂缝对比卡（见附录 A）、裂缝测宽仪或裂缝计，裂缝深度监测可采用超声法，裂缝长度和数量以量测和标记为主。 6.1.2 变形类病害监测可采用标尺法或水准法（见附录 B），也可采用位移计进行监测。 6.1.3 大跨径桥梁的下挠变形监测按照 GB 50982 的相关规定执行。 6.2 病害监测频次 6.2.1 典型病害的监测频次不宜低于表 3 的规定。当病害趋于稳定时，经评估后可降低监测频次。 6.2.2 其他病害的监测频次可根据实际情况确定，但不应低于桥梁巡检频次。 河南省地方标准公共服务平台DB41/T 16792018 4 表3 典型病害的监测频次 病害类型 监测频次 备注 空心板桥桥面反射裂缝 桥梁状况较差 1 次/7 天 雨季和重载交通时可适当增加监测频次 桥梁状况一般 1 次/14 天 钢筋混凝土梁裂缝 裂缝宽度0.2 mm 1 次/14 天 重载交通时可适当增加监测频次 裂缝宽度0.2 mm 1 次/28 天 盖梁及墩柱裂缝 - 1 次/28 天 曲线桥横向变位 挡块挤死开裂或 支座明显剪切变形（或脱空）1 次/7 天 重载交通或温差较大时可适当增加监测频次 其余情况 1 次/14 天 墩柱裂缝 - 1 次/14 天 墩柱倾斜 墩柱高度30 m 1 次/7 天 倾斜病害明显时可适当增加监测频次 墩柱高度30 m 1 次/14 天 基础不均匀沉降或掏空 沉降或掏空严重 1 次/7 天 洪水期或重载交通时可增加监测频次 其他 1 次/14 天 伸缩缝病害 严重时 1 次/7 天 出现过大伸缩缝拉伸病害、 支座剪切或脱空时增加监测频次 其他 1 次/14 天 支座病害 严重脱空或剪切变形 1 次/14 天 其他 1 次/28 天 6.3 结构响应监测方法 6.3.1 应根据桥梁安全预警及性能评估需要，选择合理的传感器类型和数量。 6.3.2 应根据监测参数、传感器类型及监测目的，选择适当的采样频率。 6.3.3 监测用应变传感器的精度应为满量程的 0.5%，监测值宜控制为满量程的 30%80%。 6.3.4 监测用位移传感器的精度至少应为测点变形估计值的 1/10， 传感器量程应介于测点变形估计值或允许值的 23 倍。 6.3.5 监测用加速度传感器的精度应根据结构振动频率及幅度、监测目的等因素确定。 7 监测数据分析与评估 7.1 监测数据分析 7.1.1 数据分析前，应对数据的合理性进行评价。 7.1.2 结构病害的监测数据分析包括病害的严重程度和病害的稳定状况。 7.1.3 结构响应的监测数据分析包括奇异值处置、去燥滤波、特征指标的提取等，长期在线监测时，应对温度效应的影响进行分离。 7.1.4 结构常见响应监测参数对应的特征指标参见表 4。 河南省地方标准公共服务平台DB41/T 16792018 5 表4 结构常见监测参数对应的特征指标 监测参数 对应特征指标 变形（挠度） 挠度峰值，冲击系数，挠度横向分布系数(装配式桥梁时) 应变 应变峰值，冲击系数，应变横向分布系数(装配式桥梁时) 加速度 结构振动频率删除振型 桥梁变位 变位极大值 7.2 监测数据评估 7.2.1 监测桥梁病害时，应根据监测结果对病害的发展状况进行评估或预测。 7.2.2 监测桥梁挠度和应变响应时，应对桥梁刚度和强度性能进行评估，装配式桥梁时尚应对结构整体性进行评估；监测参数为动挠度或动应变时，应对桥梁抗冲击性能进行评估。 7.2.3 挠度或应变监测数据满足数理统计要求时， 宜按 GB/T 50283 对桥梁刚度或强度的可靠性进行评估。 7.2.4 监测桥梁加速度响应时，应根据频谱分析结果对桥梁动力性能进行评估。 8 监测预警 8.1.1 当监测的病害出现不稳定或达到一定的危险程度，或监测的结构响应超过规定的预警指标时，应进行监测预警。 8.1.2 典型病害的预警阈值参见表 5。 表5 典型病害预警阈值表 序号 病害类型 预警阈值 1 铰缝剥落、渗水、桥面反射裂缝 相邻两次监测病害长度均明显发展，或铰缝开裂或渗水长度大于跨径的 2/3，或桥面铺装层反射裂缝条数增多，或梁体明显下挠 2 主梁（钢筋混凝土梁）底板横向裂缝 出现新裂缝或相邻两次监测结果中裂缝长（宽）度均出现明显发展，或横向超限裂缝较多、主梁裂缝缝长截面尺寸的 2/3（连续结构时为 1/2） 、间距小于 20 cm（连续结构时为 30 cm） 3 主梁腹板斜裂缝 4 墩台水平裂缝 出现新裂缝或相邻两次监测结果中裂缝长（宽）度均出现明显发展，或超限裂缝较多、缝长墩身直径或墩身宽度的 1/2 5 墩台竖向裂缝 出现新裂缝或相邻两次监测结果中裂缝长（宽）度均出现明显发展，或超限裂缝较多、缝长截面尺寸的 1/3、间距30 cm 6 盖梁竖向裂缝 出现新裂缝或相邻两次监测结果中裂缝长（宽）度均出现明显发展，或超限裂缝较多、缝长截面尺寸的 2/3 7 梁体爬移 相邻两次监测变形均有明显发展，或挡块挤死开裂严重，或内侧支座脱空及外侧支座剪切变形，或伸缩缝挤死严重等 8 墩柱倾斜 不稳定，或因倾斜导致上部裂缝病害 8.1.3 进行结构响应监测预警时，当近三年有荷载试验数据时，可将最不利荷载试验工况下的实测结果作为预警阈值，近三年无荷载试验数据时，可按照 JTG 3362 的规定限值或按照 JTG/T J21 的检算结果作为预警阈值，也可将历史监测数据的有效峰值作为预警阈值。 河南省地方标准公共服务平台DB41/T 16792018 6 8.1.4 当对桥梁刚度或强度进行可靠性能评估时，宜将对应的设计可靠度指标作为预警阈值。 8.1.5 常见结构响应监测参数的预警阈值参见表 6。 表6 常见结构响应监测参数预警阈值表 监测参数 特征指标 预警阈值 挠度、应变 挠度、应变峰值 超过历史监测数据的有效峰值，荷载试验值，规范限值，或检算值 冲击系数 横向分布 加速度 频率 异于日常数据正常水平，或明显低于荷载试验值或检算值 桥梁变位 变位极大值 异于日常数据正常水平，或超过规范限值，或引发次生病害 8.1.6 出现监测预警时，应及时查明原因，按照 JTG H11 和 JTG/T H21 采取相关处置措施。 河南省地方标准公共服务平台DB41/T 16792018 7 A A 附 录 A （资料性附录） 裂缝类病害的监测方法 裂缝宽度的监测采用裂缝对比卡时，按照以下步骤进行： a) 选定待监测裂缝宽度的具体位置，并对待监测宽度位置进行标记； b) 在待监测裂缝旁粘贴裂缝对比卡； c) 对待监测裂缝位置进行拍照，要求拍照时应通视无遮挡，且尽可能正对裂缝卡，并对拍照位置做好标记。距离较远时，拍照可采用长焦相机进行； d) 采用图像编辑软件查看待观测裂缝所占像素的个数，并于裂缝卡对比后确定裂缝宽度； e) 再次观测时宜采用相同设备在相同地点再次对待测裂缝进行拍照， 通过与上次结果进行对比判断裂缝宽度发展情况； f) 每次观测时宜对待测裂缝附近区域进行检查，查看有无明显新裂缝出现，并做好记录。 河南省地方标准公共服务平台DB41/T 16792018 8 B B 附 录 B （资料性附录） 变形类病害的监测方法 B.1 以曲线桥横向变位为例，采用标尺法进行变形监测时按照以下步骤进行： a) 在台帽（盖梁）一侧粘贴简易刻度尺； b) 在粘贴宽度尺侧沿着腹板外侧粘贴竖直标尺； c) 通过监测标尺在刻度尺上对应的刻度变化值来判断桥梁的横向变形量。 刻度尺标尺 图B.1 曲线梁桥横向变位标尺法监测示意图 B.2 以墩柱倾斜为例，采用水准法监测时按照以下步骤进行： a) 选定墩柱监测表面和位置后打孔埋置定位膨胀螺栓； b) 将水准尺（带刻度）稳定放置于固定螺栓上，并记录水准尺气泡的刻度位置； c) 后续监测时在检查螺栓正常的情况下，通过观测气泡对应刻度的变化来判断墩柱的倾斜变化 水准尺固定螺栓倾斜方向墩柱表面 图B.2 墩柱倾斜水准法监测示意图 B.3 基础的不均匀沉降监测方法可参照B.2 中墩柱倾斜监测方法执行。 _ 河南省地方标准公共服务平台