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山区公路混凝土桥梁结构安全监测设备选型要求、主要技术指标及安装施工要求

时间:2022-01-08 12:16:26 来源:网友投稿

 附 录 A (规范性附录)

 常用监测设备的选型要求、主要技术指标及安装施工要求 A.1.1 车辆荷载监测宜选用动态称重系统,并应符合下列规定:

 a) 动态称重传感器的主要技术指标和安装要求应符合《动态公路车辆自动衡器》 (GB/T 21296)的规定; b) 动态称重系统传感器的布设尺寸宜与车道同宽,量程宜根据桥梁限载以及预估车辆载重综合确定,单轴监测量程不宜小于限载车辆轴重的 200%; c) 安装位置要求路面平整度良好(路面高低差不宜大于 5mm),应远离加速段和减速段,尽量避免弯道、道路岔口; d) 安装位置前后50m路面水平弯曲半径不宜小于1500m,纵向和横向坡度不宜超过2%; e) 采用石英晶体传感器的动态称重系统应安装于桥头路基段的硬化路面上,混凝土路面厚度不宜小于 30cm,路面刻纹深度不宜大于 3mm; f) 在符合 GB 50057 的环境下可耐受雷击且不影响正常工作; g) 安装防护等级应达到 IP66 标准; h) 动态称重系统主要技术指标宜符合表 C.1 的相关要求。

 表A.1 动态称重系统主要技术指标要求 传感器类型 技术指标 技术要求 动态称重系统 行车速度范围(km/h)

 10~200 测速误差 ≤±1.5% 称重范围(kN/轴)

 ≥300 交通量计数误差 ≤±1% 称重误差 压电薄膜传感器 ≤±10% 石英晶体传感器 ≤±5% 可分类车型 交通运输部颁布标准车型 A.1.2 温度传感器可选用热电偶、热电阻和光纤光栅温度传感器等,选型时应综合考虑量程、精度、分辨力和环境适应性等参数要求,并应符合下列规定:

 a) 监测大气环境温度的传感器,量程宜超出年极值最高温度+20℃和年极值最低温度-20℃; b) 监测结构表面温度的传感器,量程宜超出年极值最高温度+50℃和年极值最低温度-20℃; c) 光纤光栅类温度传感器安装时,禁止用手直接接触接线和光纤接头,禁止直角弯折光纤光缆; d) 对于安装在混凝土构件内部的温度传感器,必须采取措施保护数据线缆; e) 其他主要技术指标宜满足表 C.2 的相关要求。

 表A.2 温度传感器主要技术指标要求 传感器类型 技术指标 技术要求 温度传感器 量程(℃)

 见 C.1.2 a)项和 b)项 精度(℃)

 环境温度:≤±0.5 结构温度:≤±0.2 分辨力(℃)

 ≤0.1 A.1.3 桥址处地震动监测可选用强震记录仪或三向加速度传感器(力平衡式),应符合地震动监测相关标准的要求,主要技术指标宜满足表C.3的相关要求。

 表A.3 强震记录仪/力平衡式加速度计主要技术指标要求 传感器类型 技术指标 技术要求 强震记录仪/力平衡式三向加速度计 量程 力平衡式三向加速度计:±2g 灵敏度(V/(m/s2 ))

 ≥±0.125 满量程输出(V)

 ±2.5、±5、±10 可选 频率响应(Hz)

 0.1~80 动态范围(dB)

 ≥120 线性度误差(%)

 ≤1 信号调理 线性放大、积分 A.1.4 监测船舶(或漂流物)撞击致桥梁结构振动所用传感器的主要技术指标,宜符合C.1.3及C.1.9的相关要求。

 A.1.5 雨量计可选用电容雨量计、红外散射式雨量计、单翻斗雨量计等,选型时应跟据具体监测需求及现场气象条件,综合选定设备类型、量程、精度及分辨力等指标,主要技术指标宜满足表C.4的相关要求。

 表A.4 雨量计主要技术指标要求 传感器类型 技术指标 技术要求 雨量计 量程(降水强度)

 0~4mm/min 分辨力(mm)

 0.2 测量误差 ≤±4% A.1.6 对桥墩处基础冲刷主要监测水位和水深两个指标,水位监测可选用超声波水位计或雷达水位计,水深监测宜选用雷达测深仪。应根据桥址处水流速度、含沙量等水文参数、具体监测需求及传感器安装位置,综合选定传感器类型、量程、精度等指标,布设安装方式及主要技术指标应符合下列规定:

 a) 传感器数量和安装位置应根据被测墩身基础类型、尺寸、水流特点和基础冲刷的人工检查结果综合确定,安装高度应不低于最高水位以上 1m,圆形桥墩宜布设在桥墩上下游,圆端形桥墩宜布设在桥墩上下游以及桥墩侧面最大冲刷位置;

 b) 传感器的预埋安装件应与桥墩(台)结构长期牢固连接;传感器探头宜选用非永久方法固定,安装连接材料应防水、防锈、耐老化; c) 传感器主要技术指标宜满足表 C.5 的相关要求。

 表A.5 基础冲刷监测传感器主要技术指标要求 传感器类型 技术指标 技术要求 测深仪 水深测量范围(m)

 1~150(可选)

 静水中测量误差(m)

 ≤0.1 分辨力(m)

 0.05 允许最大含沙量(kg/m3 )

 ≤50 适应最大流速(m/s)

 ≤5 防护等级 IP66 水位计 测量范围 1~100m(可选)

 测距精度 ±0.5% F.S. 测距分辨力(mm)

 1 防护等级 IP66 A.1.7 针对桥梁周边地质灾害体主要监测地表位移及变形、深部位移、以及降雨量等指标,其中地表位移可选用全球导航卫星系统(GNSS)或大量程位移计,局部变形可选用地裂缝计,深部位移可选用深孔测斜仪,降雨量可选用雨量计。应根据灾害体的类型、规模、发育程度、地形地貌特点和具体监测需求,综合考虑选定传感器类型和技术指标。地裂缝计和深孔测斜仪的主要技术指标宜满足表C.6的要求,GNSS和位移计的主要技术指标宜满足表C.10的相关要求。

 表A.6 地裂缝计和深孔测斜仪的主要技术指标要求 传感器类型 技术指标 技术要求 地裂缝计 测量范围 50~1000mm(可选)

 测量精度 ±0.1% F.S. 深孔测斜仪 测角范围 ±15° 测量精度 ±0.1% F.S. 灵敏度 <10″ 防护等级 IP68 A.1.8 船舶(漂流物)撞击的视频监测宜采用具有区域入侵自动识别功能的高清视频(红外)摄像系统,布设安装方式及主要技术指标应符合下列规定:

 a) 安装方式应考虑后期运维的可维护和可更换性; b) 安装位置应视野开阔,尽量靠近数据采集站或数据传输网络节点;

 c) 在符合 GB 50057 的环境下可耐受雷击且不影响正常工作; d) 安装防护等级应达到 IP66 标准; e) 主要技术指标宜满足表 C.7 和表 C.8 的相关要求。

 表A.7 用于船舶(漂流物)撞击监测高清摄像机主要技术指标要求 传感器类型 技术指标 技术要求 高清摄像机 图像传感器 ≥1/3 英寸 逐行扫描 CMOS 图像像素 ≥200 万像素 最低照度 彩色:0.005lux@F1.6

 黑白:0.0005lux@F1.6 0Lux 星光级(红外开启)

 信噪比(dB)

 ≥50 宽动态范围(dB)

 ≥80 帧率(fps)

 ≥25 防护等级 IP66 表A.8 用于船舶(漂流物)撞击监测的区域入侵识别系统主要技术指标要求 设备类型 技术指标 技术要求 区域入侵识别系统 识别距离 1000 吨级以上船舶≥300m 300 吨级以上船舶≥125m 反应时间 船舶进入识别区域≤1s 事件识别率 白天准确率≥95% 晚上准确率≥90% 大雾/逆光/强光等恶劣情况≥90% 目标过滤 支持 A.1.9 结构整体振动监测宜根据桥梁结构动力计算分析结果、具体监测需求和布设方案选用加速度传感器或速度传感器,传感器选型和主要技术指标宜符合以下规定:

 a) 基频较低的大跨桥梁,宜选用低频性能优良、灵敏度高的力平衡式或电容式传感器; b) 基频较高的常规桥梁,可选用力平衡式、电容式和压电式加速度传感器; c) 可根据测点布设方案选择三向、双向和单向传感器; d) 在符合 GB 50057 的环境下可耐受雷击且不影响正常工作; e) 防护等级应达到 IP66 标准; f) 传感器主要技术指标宜满足表 C.9 的相关要求。

 表A.9 结构振动监测主要技术指标要求 传感器类型 技术指标 技术要求 加速度传感器 量程 ≥±2g 灵敏度 ≥0.25 V/(m/s2 )

 分辨力(与数采配接放大后)

 5×10-6 (m/s 2 )

 频响范围(Hz)

 0.25~80 速度传感器 量程 ≥0.125(m/s)

 灵敏度 1~25 V/(m/s)(分档可选)

 分辨力(与数采配接放大后)

 1.5×10-6 ~5×10 -8 (m/s)(分档可选)

 频率响应(Hz)

 0.2~100 通用指标 线性度误差 ≤1% 横向灵敏度 ≤5% 信号调理 线性放大、积分、滤波 A.1.10 桥梁结构的位移和变形监测可选用位移计、液压连通管系统(静力水准系统)、全球导航卫星定位系统(GNSS)及倾角计等多种传感器,应根据被测桥梁结构或构件的变形位移特征及现场安装条件综合考虑选定传感器类型及技术指标,并宜符合下列规定:

 a) GNSS 基准站应选址在地基稳定、上方天空开阔、远离电磁干扰、易受保护及维修的区域;监测站应安装在被测结构或构件顶部,上方无遮挡,并远离电磁干扰;GNSS 的监测数据宜转换到大桥独立坐标系下(施工坐标系); b) 梁桥、拱桥的静挠度监测,宜选用液压连通管系统(静力水准系统),监测数据宜进行温度修正; c) 在符合 GB 50057 的环境下可耐受雷击且不影响正常工作; d) 防护等级应达到 IP66 标准; e) 常用位移和变形监测传感器主要技术指标宜满足表 C.10 的相关要求。

 表A.10 常用位移和变形监测传感器主要技术指标要求 传感器类型 技术指标 技术要求 位移传感器 量程(mm)

 10~1000(可选)

 精度(mm)

 0.1% F.S. 分辨力(mm)

 0.05% F.S. 全球导航卫星系统 (GNSS)

 静态基线精度 水平 3mm+1ppm 竖向 5mm+1ppm RTK 精度 水平 10mm+1.5ppm 竖向 15mm+1.5ppm 防护等级 IP67 表 C.10 常用位移和变形监测传感器主要技术指标要求(续)

 传感器类型 技术指标 技术要求 倾角计 量程:±15° 分辨力 ≤10″ 精度 ±0.1% F.S.

 量程:±5° 分辨力 ≤2″ 精度 ±0.1% F.S. 液压连通管系统 (静力水准系统)

 量程(mm)

 ≥±200 精度(mm)

 ±0.1% F.S. A.1.11 结构应变监测可选用电阻应变式、振弦式或光纤光栅式传感器,应根据监测需求和被测对象的具体情况,综合考虑选定传感器类型和技术指标,并应符合下列规定:

 a) 静态(准静态)应变监测可选用振弦式、电阻应变式或光纤光栅式传感器,量程宜不小于预测最大值的 2 倍,分辨力宜小于预测最大值的 10%; b) 动态应变监测可选用电阻应变式或光纤光栅式传感器,量程宜不小于预测最大值的3 倍,分辨力宜小于预测最大值的 10%; c) 应变传感器均应进行温度补偿或修正; d) 混凝土结构宜选择大标距的应变计;应变梯度较大的区域,宜选用标距较小的应变计; e) 电阻应变传感器的测量单元和补偿单元宜选用同一规格产品,并进行屏蔽绝缘保护; f) 振弦式应变传感器宜与匹配的频率仪配套校准,频率仪的分辨力不宜大于 0.5Hz; g) 如需采用位移传感器与工装配套进行应变监测,计算其安装标距时宜使其测量分辨力小于预测最大值的 10%; h) 应变传感器主要技术指标宜符合表 C.11 的相关要求。

 表A.11 应变传感器主要技术指标要求 传感器类型 技术指标 技术要求 应变传感器 测量范围(με)

 混凝土结构:±1500 钢结构:±3000 分辨力(με)

 1 精度(με)(与应变仪配接后)

 ±3 A.1.12 钢筋应力监测可选用振弦式或光纤光栅式钢筋计,应根据监测需求和被测对象的具体情况,综合考虑选定传感器类型和技术指标,并应符合下列规定:

 a) 静态(准静态)监测可选用振弦式或光纤光栅式钢筋计,量程宜不小于预测最大值的 2 倍,分辨力宜小于预测最大值的 1%; b) 动态监测可选用光纤光栅式钢筋计,量程宜不小于预测最大值的 2 倍,分辨力应宜小于预测最大值的 1%; c) 钢筋计均应进行温度补偿或修正; d) 振弦式钢筋计宜与匹配的频率仪配套校准,频率仪的分辨力不宜大于 0.5Hz; e) 钢筋计的主要技术指标宜满足表 C.12 的相关要求。

 表A.12 钢筋计主要技术指标要求 传感器类型 技术指标 技术要求 钢筋计 量程(MPa)

 200-450 可选 分辨力(MPa)

 0.1% F.S. 精度(与数采配接后)

 ±1% F.S.

 A.1.13 裂缝宽度监测可选用电阻应变式、振弦式或光纤光栅式裂缝计,计算安装标距时宜使其技术指标满足表C.13的要求。

 表A.13 裂缝计主要技术指标要求 传感器类型 技术指标 技术要求 裂缝计 量程(mm)

 1~50(可选)

 分辨率 0.1% F.S. 精度 ±0.5% F.S. A.1.14 预应力钢束有效预应力的监测可选用加速度传感器(频率法)、锚索计(压力环)或磁通量传感器等,应根据监测需求和被测对象的安装条件,综合考虑选定传感器类型及技术指标,各类传感器的主要技术指标宜满足表C.14的相关要求。

 表A.14 钢束有效预应力监测传感器主要技术指标要求 传感器类型 技术指标 技术要求 磁通量传感器 量程 500~10000 kN(可选)

 精度(配接磁弹仪后)

 ≤3% F.S. 防护等级 IP66 锚索计 (压力环)

 测量范围 500~10000kN 可选 基本误差 ≤±1% F.S. 重复性误差 ≤±1% F.S. 加速度传感器 (频率法)

 量程 ≥±2g 灵敏度 ≥0.1 V/(m/s2 )

 分辨力(与数采配接放大后)

 1×10-6 (m/s 2 )

 横向灵敏度 ≤5% 频响范围(Hz)

 0~100 线性度误差 ≤1% 防护等级 IP66 条文说明 表C.15中与锚索计(压力环)相关的技术指标说明如下:

 基本误差:在较为理想的加载条件下,考虑温度影响后锚索计输出结果和真值的差异。

 重复性误差:在相同试验条件下,以相同方式在锚索计上连续多次进程施加相同荷载时,测量结果之间的最大差异。

 A.1.15 支座反力监测可选用测力支座,并应符合下列规定:

 a) 测力支座安装后不应改变桥面高程,不应改变桥梁结构与支座接触方式和接触面积; b) 测力支座应具备可更换性; c) 测力支座的主要技术指标宜满足表 C.15 的相关要求。

 表A.15 测力支座主要技术指标要求 传感器类型 技术指标 技术要求 测力支座 测量范围(kN)

 500~64000

 分辨率 ≤0.1% F.S.

 非线性度 ≤1.5% F.S. 精度 ≤3% F.S. A.1.16 常用数据采集设备的主要技术指标宜满足表C.16的相关要求。

 表A.16 常用数据采集设备的主要技术指标要求 采集设备 技术指标 技术要求 动态数据采集系统 模数转换分辨力 24 位 共模干扰 120dB 模拟量输入 电压:±10V

 电流:4mA~20mA 采样频率 5~200Hz(可调)

 采样模式 连续采样/定时采样/触发采样(可远程控制模式转换)

 防护等级 P65 通讯接口 支持 RJ45/以太网

 速率:≥100M

 隔离电压:≥2500V 光纤光栅解调仪 波长范围(nm)

 ≥40 精度(pm)

 ±5 分辨力(pm)

 1 重复性(pm)

 2 动态范围(dB)

 25 光纤接头 FC/APC 外部数据接口 支持 RJ45/USB 强震记录仪 满量程输入(V)

 ≥±5 动态范围(dB)

 ≥120 转换精度(bit)

 ≥20 采集模式 支持带通触发采集、STA/LAT 比值触发采集、外触发采集等 采样频率 程控,至少 2 档,最高采样率不低于 200HZ 通讯接口 支持 RS-232/以太网 数据存储 ≥4Gb 磁弹仪 测量精度 ≤±3% F.S. 分辨力 ≤1% F.S. 激励电压(V)

 30~280

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