山区公路混凝土桥梁结构安全风险监测指标体系设计与预警技术指南DB51／T 2794-2021.pdf

ICS 03.080.01CCS R 00 DB51 四 川 省 地 方 标 准 DB51/T 2794 2021 山区公路混凝土桥梁结构安全风险监 测指标体系设计与预警技术指南Technical guide for risk index system and early warning on structural safetymonitoring of mountain highway concrete bridges 2021-08-02 发布 2021-09-01 实施 四 川 省 市 场 监 督 管 理 局 发 布DB51/T 2794 2021I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 总则.1 4 术语和定义.2 5 基本规定.4 6 桥梁结构安全风险辨析.5 6.1 一般规定.5 6.2 立项需求分析阶段.6 6.3 监测指标体系设计阶段.8 7 监测指标体系设计.9 7.1 一般规定.9 7.2 监测指标选取与测点布设.10 7.3 监测设备选型与安装施工设计.14 8 安全预警与应急响应.14 8.1 一般规定.14 8.2 风险事件管理.15 8.3 预警等级管理.16 8.4 应急响应.18 9 安全评估与养管决策技术支持.19 9.1 安全评估.19 9.2 养管决策技术支持.19 附录A（规范性）桥梁结构安全风险辨析方法.22 A.1 专家调查法.22 A.2 事故树分析法.25 附录B（规范性）常见山区公路混凝土结构桥梁的监测指标和测点布设技术要求汇总表.26 附录C（规范性）常用监测设备的选型要求、主要技术指标及安装施工要求.30 DB51/T 2794 2021II 前 言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由四川省交通运输厅提出、归口并解释。本文件主要起草单位：四川省公路规划勘察设计研究院有限公司。本文件参加起草单位：四川省交通运输厅高速公路管理局、四川省交通运输厅公路局。本文件主要起草人：吴涤、王万全、张敏、许磊、蒋军、翟艺阳、孙振、丁大攀、樊鸿、罗云飞、罗俊、刘昊、余翔、唐澈、王莹峰、李龙景、张二华、彭博、李宁、邝靖、曾艳、慈彬、孙璐、王钟文。本文件首次发布。DB51/T 2794 20211 山 区公路 混凝土桥 梁 结构 安全风险 监测指 标体系设 计与预 警技术指南 1 范围 本文件规定了山区公路混凝土桥梁结构安全风险监测的总则、术语和定义、基本规定、桥梁结构安全风险辨析、监测指标体系设计、安全预警与应急响应、安全评估与养管决策技术支持等。本文件适用于四川省内山岭重丘区高速公路和各级普通公路简支梁桥、连续（刚构、T构）梁桥及上承式拱桥等结构型式的混凝土桥梁，其他桥梁可参照使用。2 规范性 引用 文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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 21296 动态公路车辆自动衡器 GB 50057 建筑物防雷设计规范 GB 50139 内河通航标准 GB 50982 建筑与桥梁结构监测技术规范 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 JT/T 10372016 公路桥梁结构安全监测系统技术规程 JTG/T 2231-01 公路桥梁抗震设计规范 3 总则 3.1 为规范山区公路混凝土桥梁结构安全风险监测系统的监测指标体系设计、安全预警和评估，提高监测系统建设质量，强化预警评估实效，特制定本标准。3.2 桥梁结构安全风险监测应作为现行公路桥梁养护管理制度的有效补充，与桥梁经常检查、定期检查和特殊检查形成互补机制。3.3 桥梁结构安全风险监测应积极稳妥地应用新方法、新技术和新设备。采用本标准或现行标准之外的新方法、新技术和新设备时，应满足下列条件之一：a)与成熟的方法、技术和设备进行比对试验，结果稳定可靠；b)通过科技成果评价，并经技术适用性论证。条文说 明 DB51/T 2794 20212 3.4 山区公路混凝土桥梁的结构安全风险监测，除应符合本标准的规定外，尚应符合国家和行业现行有关标准的规定。4 术语和 定义 下列术语和定义适用于本文件。4.1桥梁结构安 全风险监 测系统 safety risk monitoring system for bridge structures由安装在桥梁上的传感元件以及数据采集与传输、数据处理与管理等软硬件构成，对桥梁荷载与环境作用以及桥梁结构响应进行测量、采集、传输、处理和分析，并对桥梁结构正常使用功能与安全状态进行预警和评估的集成系统。来源：JT/T 10372016，3.1 4.2结构安全风 险辨析 structural safety risk recognition and analysis全面考察桥梁结构受力特点及材料特性、结构既有缺损（或病害）、荷载作用和外部环境变化等因素及其相互作用和叠加效应，辨识结构安全事故、风险事件及其对应的风险源，定性或定量分析其发生概率和损失程度，评定结构安全风险等级的方法和过程。4.3安全风险等 级 safety risk level表征风险对桥梁结构运行安全的综合影响程度。结合风险发生概率和风险损失进行综合评估，分为级（低度风险）、级（中度风险）、级（高度风险）、级（极高风险）共四个等级。4.4结构安全事 故 structural safety accident结构安全风险爆发导致的最终事件结果，可特指某一特定的结构安全事故，也可是各类结构安全事故的总和。在事故树分析中又称为顶上事件，是结构安全风险辨析的最终对象。4.5风险源 risk source桥梁结构本身、荷载作用或环境要素中可能引发结构安全事故的最基本原因，在事故树分析中又称为基本事件或底事件。4.6中间事件 intermediate event在事故树中位于底事件与顶上事件之间，由风险源引发并可能最终导致结构安全事故的对象事件。4.7风险事件 risk event事故树分析中对顶上事件、中间事件和底事件等对象事件的总称。DB51/T 2794 20213 4.8 荷载与 环境 参数 load and environmental parameter 表征桥梁结构遭受外部荷载及自然环境作用的指标参数，包括车辆荷载、风荷载、地震动、温度、降雨、地基变位、基础冲刷等。4.9 结构整 体响 应 structural global response 在荷载与环境作用下桥梁结构整体的振动、位移、变形和转角等响应。来源：JT/T 10372016，3.3，有修改 4.10 结构局 部响 应 structural local response 在荷载与环境作用下桥梁结构局部或构件的应变、裂缝、支座反力等响应。来源：JT/T 10372016，3.4，有修改 4.11 状态特 征指 标 state characteristic 对单一监测指标进行数据处理或对多项监测指标进行相关性分析后，得到的表征结构安全状态的物理量，也是结构安全预警和评估过程中的基本数据单元。4.12 阈值 threshold 与状态特征指标一一对应，表征桥梁结构安全状态值正常变化范围的界限值。4.13 安全预 警 safety forewarning 当桥梁结构的状态特征指标超过阈值，并根据预设的专业规则判定其影响结构安全后，向相关责任方发出安全警告的行为。4.14 预警级别 warning level 表征桥梁结构当前状态对运行安全的影响程度，分为级（一般）、级（较重）、级（严重）、级（特别严重）共四个等级，依次用蓝色、黄色、橙色和红色表示。4.15 安全状 态等 级 safety level 表征桥梁结构运行安全的水平，分为1类（完好状态）、2类（较好状态）、3类（中等损伤状态）、4类（严重损伤状态）、5类（危险状态）共五个等级。4.16 定期评 估 regular assessment 为确定桥梁结构整体或局部构件安全状态，对监测数据和人工检查成果进行的周期性分析和评估。DB51/T 2794 20214 4.17 专项评 估 special assessment 桥梁遭受地震、滑坡、泥石流、洪水、车船或漂流物撞击、火灾、化学剂腐蚀、超重车辆过桥等突发事件后，为确定桥梁结构整体或局部构件安全状态而进行的分析和评估。来源：JT/T 10372016，3.11，有修改 4.18 应急响 应 emergency response 保障桥梁结构安全运行的快速应对措施，包括但不限于：应急检查、交通管制、专项检查、专项评估、临时加固等。4.19 决策技 术支 持 technical support for decision making 根据自动化监测数据和人工检查成果，综合评估桥梁结构安全状态，为制定科学合理的桥梁运营管理方案和养护维修计划提供技术支撑的行为。5 基本规 定 5.1 桥梁结构安全风险监测应与现行公路桥梁养护管理制度相结合，主要规定如下：a)桥梁结构安全风险监测应与桥梁人工检查制度形成互补机制，定期将监测数据及其分析处理结果与经常检查、定期检查和特殊检查结果进行比对和分析，综合评估桥梁结构安全状态；b)监测系统的安全预警与应急响应机制应与桥梁突发事件应急预案配套；c)制定桥梁运营管理方案和养护维修计划时，除应依据桥梁定期检查或特殊检查的评定结果外，还应综合考虑基于监测数据分析得到的桥梁结构安全评估结论和建议；d)宜利用桥梁结构安全风险监测系统建立健全信息化的桥梁技术档案，并及时更新技术数据，保障技术档案真实、完整和使用方便。条文说 明 5.2 桥梁结构安全风险辨析是安全风险监测的重要前期工作，主要规定如下：a)监测系统建设项目立项时宜将桥梁结构安全风险辨析结果作为重要的立项依据；b)监测指标体系设计时应根据桥梁结构安全风险辨析结果进行监测指标选取和测点布设。5.3 根据监测目的和适用场景不同，桥梁结构安全风险监测系统可分为综合集成监测系统、特定风险监测系统和应急监测系统，其定义和适用范围如表1所示。DB51/T 2794 20215 表1 桥梁结 构安 全风 险监 测系 统分类 序号 类别 名称 监测目的 适用场景 1 A 类 综合集成监测系统 以保障桥梁结构整体安全和使用功能为目标，对结构安全风险进行全面综合的长期监测 常适用于结构复杂的重要大型桥梁，或服役时间较长、结构技术状况明显下降的桥梁，全面梳理和分析其结构安全风险隐患后，可对多个风险致因进行全面监测和综合评估 2 B 类 特定风险监测系统 针对某一项或几项特定的结构安全风险进行长期监测 主要适用于针对明确的风险致因而实施的专项监测。此外，由于新建桥梁结构技术状况较好，也可采用 B 类系统针对其主要关键指标进行专项监测，后期再视实际需要逐步扩展升级为 A 类监测系统 3 C 类 应急监测系统 针对特殊风险或响应应急监测任务，而进行中短期临时监测 通常为临时的应急监测任务而设，如为保障交通管制和维修加固期间结构安全和施工安全的临时监测任务。其使用期限因监测任务需求的不同而变化，一般不超过 3 年。应急监测任务完成后，可拆除设备另做他用，也可视实际需要改造为 B 类或A 类监测系统 5.4 新建桥梁的结构安全风险监测系统宜与桥梁主体结构同步建设，并与桥梁主体结构同步验收；监测指标体系设计宜兼顾施工监控和成桥荷载试验的技术要求，采取措施使施工期和运营期监测数据保持连续、一致。条文说 明 5.5 监测系统建设与运维的各参与单位应明确责任分工，保障监测系统的持续有效运行，形成安全预警与应急响应的联动机制、以及安全评估与养管决策的支持机制。6 桥梁结 构安 全风 险辨 析 6.1 一般规 定 6.1.1 监测系统设计时应逐桥进行结构安全风险辨析，A类和B类监测系统宜分别在立项需求分析阶段和监测指标体系设计阶段进行结构安全风险辨析，C类监测系统可在系统方案设计时进行一阶段的结构安全风险辨析。6.1.2 桥梁结构安全风险辨析应全面考察桥梁结构受力特点和材料特性、结构既有缺损（或病害）、荷载作用与外部环境变化等因素及其相互作用和叠加效应，进行充分辨识和综合分析。6.1.3 桥梁结构安全风险辨析可采用专家调查法、事故树分析法、概率分析法、层次分析法、模糊综合评价法等，应根据项目不同工作阶段的分析目标和深度要求，结合具体项目需求选择其中一种方法或多种方法相结合进行综合辨识分析。DB51/T 2794 20216 6.1.4 在立项需求分析阶段和监测指标体系设计阶段，宜分别采用不同的桥梁结构安全风险辨析方法，具体规定如下：a)在系统立项需求分析阶段应以评定桥梁结构安全风险等级为目的，可重点辨识主要风险事件并对风险事件发生的概率和损失进行定性分析；b)在监测指标体系设计阶段应以科学选取监测指标、合理优化测点布设方案为目标，宜对结构安全风险进行全面系统的梳理辨识，并对风险事件发生的概率和损失进行定量分析。6.2 立项需 求分 析阶 段 6.2.1 监测系统立项需求分析阶段的桥梁结构安全风险辨析宜采用专家调查法，可参照附录 A.1 的方法和步骤进行。条文说 明 3 1 2 3 3 6.2.2 根据桥梁结构安全风险辨析结果，公路桥梁的结构安全风险等级宜分为级（低度风险）、级（中度风险）、级（高度风险）、级（极高风险）共四个等级，各风险等级的桥梁采取的监测策略宜符合下列规定：a)级或级桥梁应进行桥梁结构安全风险监测；b)级桥梁宜进行桥梁结构安全风险监测；c)级桥梁可进行桥梁结构安全风险监测。桥梁安全风险等级及其对应的监测需求和策略汇总如表2所示。表2 桥 梁安 全风 险等 级及 其对 应的监 测需 求和 策略 风险等级 风险程度 监测需求 监测策略 级 低度风险 可以接受，风险完全可控。人工检查为主，可进行桥梁结构安全风险监测。定期检查 级 中度风险 有条件接受，风险基本可控。宜对风险相关的荷载与环境作用或结构响应进行针对性监测，并结合人工检查成果进行及时预警和综合评估。B 类监测系统+定期检查 级 高度风险 有条件接受，风险较难控制。应对风险相关的荷载与环境作用和结构响应进行全面监测，并结合人工检查成果进行及时预警和综合评估。A/B 类监测系统+定期检查或特殊检查 DB51/T 2794 20217 表2 桥梁 安全 风险 等级 及其对 应的 监测 需求 和策 略（续）风险等级 风险程度 监测需求 监测策略 级 极高风险 不可接受，风险不可控。应对风险相关的荷载与环境作用和结构响应进行全面监测，并结合人工检查成果进行及时预警和综合评估。A 类（C 类）监测系统+定期检查或特殊检查 6.2.3 桥梁结构安全风险等级评定宜采用风险评价矩阵方法，根据风险发生概率和风险损失的估测等级，查表3确定风险等级。表3 结构安 全风 险等 级表 风险发生概率 风险损失 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 注：风险等级=风险发生概率风险损失，“”表示风险发生概率和风险损失的不同级别的组合。6.2.4 桥梁结构安全风险的发生概率分为 1、2、3、4、5级，宜根据风险发生概率估测值进行定量评价，也可在过去类似工程案例或事故记录的基础上进行定性评价，评价标准可参照表 4。表4 风险发 生概 率等 级评 价标 准表 等级 定量评价标准（概率区间）定性评价标准 1 Pf0.0003 几乎不可能发生 2 0.0003Pf0.003 极小概率发生 3 0.003Pf0.03 很少发生 4 0.03Pf0.3 偶然发生 5 Pf0.3 很可能发生 注1：Pf为概率估测值，当概率估测值难以取得时，可用年发生概率代替。注2：风险发生概率等级宜优先采用定量评价标准确定；当无法进行定量计算时，可在过去类似工程案例的基础上采用定性评价标准确定。6.2.5 桥梁结构安全的风险损失等级分为 1、2、3、4、5级，应分别从人员伤亡、经济损失及环境影响等三方面进行评价。当多种损失同时产生时，应采用就高原则确定风险损失等级。人员伤亡、经济损失及环境影响的等价评价标准可分别参照表 5、表6 及表7。DB51/T 2794 20218 表5 人员伤 亡等 级评 价标 准表 等级 判断标准 1 重伤人数 5 人以下 2 3 人以下死亡（含失踪）或5人以上10 人以下重伤 3 3 人以上 10 人以下死亡（含失踪）或 10 人以上 50 人以下重伤 4 10 人以上30 人以下死亡（含失踪）或 50 人以上 100 人以下重伤 5 30 人以上死亡（含失踪）或100 人以上重伤 注1：参考国务院生产安全事故报告和调查处理条例和企业职工伤亡事故分类标准（GB 6441-86）。注2：“以上”包含本数，“以下”不包含本数，下同。表6 经济损 失等 级评 价标 准表 等级 判断标准 1 经济损失 500 万元以下 2 经济损失 500 万元以上1000 万元以下 3 经济损失 1000 万元以上 5000万元以下 4 经济损失 5000 万元以上 10000万元以下 5 经济损失 10000 万元以上 注1：参考国务院生产安全事故报告和调查处理条例。注2：对总造价较低的工程，如石拱桥等，可采用相对经济损失进行判定。表7 环境影 响等 级评 价标 准表 等级 判断标准 1 涉及范围很小，无群体性影响，需紧急转移安置人数 50 人以下 2 涉及范围较小，一般群体性影响，需紧急转移安置人数 50 人以上 100 人以下 3 涉及范围大，区域正常经济、社会活动受影响，需紧急转移安置人数 100 人以上500 人以下 4 涉及范围很大，区域生态功能部分丧失，需紧急转移安置人数 500 人以上1000 人以下 5 涉及范围非常大，区域内周边生态功能严重丧失，需紧急转移安置人数 1000 人以上，正常的经济、社会活动受到严重影响 注1：参考建设项目环境保护管理条例和中华人民共和国环境影响评价法。6.3 监测指 标体 系设 计阶 段 6.3.1 监测指标体系设计阶段的桥梁结构安全风险辨析宜采用事故树分析法，可参照附录 A.2的方法和步骤进行。条文说 明 DB51/T 2794 20219 6.3.2 底险源（底事件）的发生概率测算应以类似工程案例或事故记录为基础。宜优先进行定量测算，即通过类似工程的长期运行情况统计其正常工作时间、风险源（底事件）发生次数及修复时间等原始数据，近似求得风险源的发生概率；当难以定量测算时，亦可参照表4 将定性评价结果进行量化处理。6.3.3 结构安全事故（顶上事件）的发生概率应以风险源（底事件）发生概率的测算结果为基础，根据事故树的逻辑关系分层测算得到。6.3.4 风险源（底事件）的结构重要度系数、概率重要度系数及关键重要度系数等参数可根据事故树的逻辑关系测算得到，宜作为监测指标选取的参考因素。条文说 明,6.3.5 结构安全事故（顶上事件）的风险损失测算应以类似工程案例或事故记录为基础，分别从人员伤亡、经济损失和环境影响三方面进行，具体评价方法和准则可参照 6.2.5的相关规定。6.3.6 安全事故（顶上事件）的经济损失测算应包括：桥梁应急抢修成本、交通管制和保通成本、维修加固或恢复改建成本、修复期通行费损失、社会车辆及其它民用设施损毁等在内的所有直接成本和间接经济损失。7 监测指 标体 系设 计 7.1 一般规 定 7.1.1 监测指标体系设计应包括监测指标选取、测点布设、监测设备选型及安装施工设计。条文说 明 7.1.2 监测指标宜分为荷载与环境、结构整体响应与结构局部响应三类，应符合 JT/T 10372016中4.3.2的相关规定。7.1.3 选取监测指标和布设测点时，应在桥梁结构安全风险辨析结果的基础上，遵循“灾害风险分析”、“目标功能分析”、“功能成本分析”三个基本原则。条文说 明 1 DB51/T 2794 202110 1 2 2 3 7.1.4 A类和B类监测系统的监测设备除应符合 JT/T 10372016中4.1.9 的相关规定外，对于埋入式监测设备还宜按7.2.1.3 d）项的要求布设相应的外置式监测点。条文说 明 7.2 监测指 标选 取与 测点 布设 7.2.1 总体要 求 7.2.1.1 选取监测指标时，应根据桥梁结构安全风险辨析结果优先选取风险损失大、发生概率高、或对顶上事件重要性系数高的风险事件进行监测。此外，还应结合桥梁结构受力特点和材料特性、既有缺损（或病害）状况、桥位周边环境及桥梁实际运行条件等统筹考虑，相互验证，便于综合分析。7.2.1.2 当结构安全风险辨析结果表明桥位处的水文、地质、气候等各类自然灾害及人为活动对桥梁结构安全有直接影响时，应将灾害和活动本身纳入到监测指标体系中。7.2.1.3 测点布设应基于数据处理分析与安全预警评估的需求，根据结构计算分析、结构危险性和易损性分析结果确定待监测的关键构件和部位，遵循“代表性、实用性、经济性、少而精”的原则进行测点布设方案优化，总体技术要求如下：a)应根据桥梁结构的受力分析结果对测点布设方案进行优化，实际监测数据宜与理论计算分析结果建立一一对应关系；b)宜对结构构件进行重要性、危险性和易损性分析，并将分析结果作为测点布设方案优化的依据；c)对施工过程中发生过质量安全事故，经检测、处理与评估后恢复施工或使用的桥梁部位应布设对比测点；d)针对采用埋入式传感器的监测点，宜同时布设与其相关性较强的外置式监测点；e)测点数量和数据采集设备接入能力应具有适度冗余，以确保系统的可靠性，并满足系统未来改进、扩充和升级的需要。7.2.1.4 对桥梁结构响应监测指标的选取及测点布设宜以结构整体响应监测为主，结构局部响应监测为辅。DB51/T 2794 202111 条文说 明 7.2.2 荷载与 环境 类监 测指 标 7.2.2.1 各级普通公路路网中超载超限车辆管控困难的桥梁、大件运输公路关键路段代表性桥梁宜采用不停车称重方法对车辆荷载参数进行实时监测，可辅以车牌识别摄像机组成“非现场执法”抓拍系统。监测指标宜包括断面车流量、车型、车轴重、轴数、车辆总重、车速等，测点布设应符合下列规定：a)宜布设在桥头路基或桥跨范围内有稳定支撑、振动较小部位的混凝土结构铺装层内，应覆盖所有行车道；b)称重传感器安装的车流断面处宜配套高清摄像机进行辅助监测；c)现场安装施工时还应符合附录 C.1的相关规定。条文说 明 7.2.2.2 温度监测包括环境温度监测和结构温度监测，应符合下列规定：a)超静定结构桥梁应对环境温度进行监测，布设梁端位移监测点的静定结构桥梁宜对环境温度进行监测，测点布设宜结合桥位处环境温度的空间分布特点进行；b)结构温度测点布设宜与应变监测的温度补偿测点统一设计。条文说 明 7.2.2.3 条件允许时宜对混凝土桥梁构件内部封闭空间的相对湿度进行监测。7.2.2.4 对抗震设防类别为 A类且抗震设防烈度 8度及以上的桥梁应进行地震动监测，其余桥梁可根据抗震设计要求和安全风险评估结果进行监测。地震动监测应测量地表振动，主要监测指标为两岸（桥台等处）地表场地加速度、主墩或拱座底部加速度等，测点布设应符合下列规定：a)长度小于600m的桥梁，宜布设一个测点；b)长度不小于 600m的桥梁，考虑地震地面运动非一致性，宜增设一个测点；c)测点应布设于地表附近相对固定不动的位置：桥岸区域可将测点布设于护岸、桥台、近桥址监控中心等自由场地上，水体区域可布置于桥墩底部或承台顶部，并易于防护和维修的位置。条文说 明 JTG/T 2231-01 7.2.2.5 根据墩台基础类型和人工检查报告，应对浅埋扩大基础和冲刷深度已接近或超过设计限值的桩基础进行冲刷深度和水位监测；测点布设宜选择冲刷最大区域或墩台基础薄弱区域。DB51/T 2794 202112 7.2.2.6 根据桥位处地质灾害体的类型、规模、发育程度和地形地貌特点，并对其影响桥梁结构安全的概率、形式和程度进行综合分析评估后，宜结合桥梁结构安全风险等级评定结果，针对具体风险选择性监测桥梁周边的地表位移和倾斜度、地表裂缝、深部位移、降雨量、地下水位等指标，宜符合下列规定 a)风险等级为级的可不监测；b)风险等级为级的可仅对桥梁结构响应进行监测；c)风险等级为级、级的宜同时对灾害体和桥梁结构响应进行监测，并做相关性分析；d)测点布设宜根据灾害体的规模和具体监测项目综合考虑。条文说 明 GB 50982-2014 JT/T 1037-2016 7.2.2.7 对船舶（漂流物）撞击的监测应符合下列规定：a)航道等级为级至级且未设防撞设施的桥梁，宜对通航孔跨进行船舶撞击监测，可对非通航孔跨及其它存在大型漂流物撞击风险的跨河桥梁在撞击风险区进行撞击监测；b)宜选择具有区域入侵自动识别功能的视频（或红外线）摄像系统，在船只偏离航道进入危险水域时自动识别，并通过声光发生装置提醒驾驶人员，避免事故发生或降低事故损失；c)可采用拾振器监测撞击过程中的结构振动响应，测点宜布设在易遭受撞击的桥墩处，且同时监测水平面内纵桥向和横桥向结构振动响应。条文说 明 GB 50139 7.2.2.8 宜对桥面交通、易发生车船撞击事件的桥下空间进行视频监测。条文说 明 7.2.3 结构整 体响 应类 监测 指标 7.2.3.1 结构整体响应监测指标选取和测点布设应根据结构振动、变形和位移特点，并结合系统参数识别及安全预警和评估需求综合确定。7.2.3.2 结构振动测点布设应符合以下规定：a)应根据桥梁结构类型及特点，确定结构振动监测和模态分析所需振型阶数：1)简支梁桥宜至少监测竖向1阶振型；2)连续（刚构）梁桥、上承式拱桥宜监测竖向 2至 3阶振型；3)对墩高超过 40m的梁桥或矢高超过 20m拱桥，可增设水平向拾振器，监测结构纵向及横向低阶振动。b)应根据桥梁结构动力计算分析结果及所需振型阶数布设测点，拾振器宜布设在结构各阶振型振幅最大或较大部位，并避开节点位置。7.2.3.3 结构整体变形和位移测点的布设应根据结构受力分析结果，宜优先选择主梁、主拱等关键受力构件的变形、位移包络曲线中最大或较大部位。7.2.3.4 受地灾或洪水威胁的桥跨结构，宜同时对上、下部结构位移进行监测；除符合 7.2.2.5、7.2.2.6的相关规定外，还宜对墩（台）倾斜度、墩（台）顶偏位、及墩（台）梁间相对位移等结构整体响应类监测指标进行监测。DB51/T 2794 202113 条文说 明 7.2.4 结构局 部响 应类 监测 指标 7.2.4.1 结构局部响应监测指标选取和测点布设应根据结构计算分析和易损性分析结果确定。7.2.4.2 宜对主要承重构件关键截面的应变进行监测，测点布设应符合以下规定：a)宜根据结构受力计算分析结果，选择恒载作用下应力水平较高或安全余度较低的关键构件、截面和部位进行静态监测，选择可变荷载作用下应力幅较大或安全余度较低的关键构件、截面和部位进行动态监测；b)宜根据结构易损性分析结果，选择易破坏或破坏后易导致结构整体失稳的关键构件、截面和部位进行监测；c)用于监测恒载作用下结构应变的传感器，应在桥梁新建或加固改造过程中，承重构件尚未承受恒载前预先埋设在关键截面测点处；d)对应变场分布复杂的构件、截面和部位，宜布设双向或三向应变测点。7.2.4.3 可对混凝土桥梁主要承重构件关键截面的钢筋应力进行监测，测点布设应符合以下规定：a)宜根据结构受力计算分析结果，选择恒载作用下应力水平较高或安全余度较低的关键构件、截面和部位进行静态监测，选择可变荷载作用下应力幅较大或安全余度较低的关键构件、截面和部位进行动态监测；b)宜根据结构易损性分析结果，选择易破坏或破坏后易导致结构整体失稳的关键构件、截面和部位进行监测；c)应在桥梁新建或加固改造过程中，布设绑扎钢筋笼架时预先安装在关键截面的被测钢筋上。7.2.4.4 宜对连续（刚构）梁桥体外或体内预应力钢束的有效预应力进行监测，应符合以下规定：a)可采用振动频率法、磁通量测试法、锚垫板承压法及其他不影响结构安全的方法监测钢束有效预应力；b)宜优先选择恒载作用下应力水平高或活载作用下应力幅较大的代表性钢束布设测点。7.2.4.5 宜对关键支座的支座反力和位移进行监测，监测项目应包括支座位移或支座反力，测点布设应符合下列规定：a)对于易发生倾覆的独柱墩桥梁、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应布置支座反力或支座位移监测设备；b)支座反力的监测宜选用测力支座；测力支座在使用前，应重新设置零点，并在支座上加载标准重物，修正支座参数；c)支座位移的监测应能判定支座脱空情况；采用位移监测设备监测支座位移时，传感器量测方向应平行于支座反力方向。7.2.4.6 宜根据桥梁结构受力分析、易损性分析结果或设计要求，对混凝土主要承重构件上宽度超限的代表性受力裂缝进行裂缝宽度监测，传感器布设时测量轴应与裂缝走向垂直。7.2.5 常见山区公路混凝土结构桥梁的监测指标和测点布设技术要求汇总见附录 B。条文说 明 7.2.1 7.2.4 B B 7.2.1 7.2.4 DB51/T 2794 202114 7.3 监测设 备选 型与 安装 施工 设计 7.3.1 监测设备选型前应充分了解桥梁周边环境和运营条件，以及现场供电、通信接入条件。对于供电及通信条件差、线缆敷设困难的桥梁，在监测设备选型时宜优先选择抗干扰性能好和功耗低的无线监测设备。7.3.2 传感器选型应全面考虑量程、精度、分辨力、灵敏度、动态频响特性、抗干扰性、长期稳定性、耐久性、环境适应性、可更换性和经济性等要求，宜便于现场安装、集成调试和维修更换。7.3.3 传感器布设及安装施工设计应考虑防雷、防静电、防尘、防水等防护措施。7.3.4 传感器安装前应进行必要的校准或标定，系统运维过程中也宜定期标定或自校。条文说 明 7.3.5 应综合考虑信号调理方案、传感器接口匹配性及数据采样方案的要求进行数据采集设备的选型，其主要功能和性能技术指标宜符合下列规定：a)传感器输出为电荷信号的，应选用电荷放大器进行信号调理和采集；b)传感器输出为数字信号的，可选用基于 RS485、CAN、Modbus TCP 或 UDP等技术标准的数据采集设备，并指定传输距离、传输带宽及速率等主要技术指标；c)传感器输出为电流或电压模拟信号的，宜采用标准工业信号；可选用基于 PCI、PXI 等技术的集中式数据采集设备，并确定输入范围、分辨力、精度、传输带宽和速率；d)传感器输出为光信号的，应采用专用的光纤解调设备；e)电阻应变传感器输出应选用惠斯通电桥调理仪进行信号调理及放大；f)电信号应进行光电隔离，以增强抗干扰能力；g)数据采集设备的模数转换分辨力不宜低于 24位；h)静态模拟信号可选用多路模拟开关和采样保持器进行多路信号依次采集；i)动态信号宜采用抗混滤波器进行滤波和降噪。7.3.6 常用监测设备的具体选型要求、主要技术指标及安装施工要求应符合附录 C的相关规定。8 安全预 警与 应急 响应 8.1 一般规 定 8.1.1 桥梁结构安全预警宜分为风险事件管理和预警升降级管理两个层级。实测风险监测指标超越预设阈值时，触发风险事件；对风险事件经专业规则链分析或专家评估后，认定影响桥梁结构安全状态时应调整桥梁预警级别。条文说明/DB51/T 2794 202115 8.1.2 监测系统应在试运行前预设风险事件的触发阈值和结构安全状态分析评估的专业规则链。在监测系统试运行期间及后期运维过程中还应根据桥梁周边环境、运行条件、结构性能的变化、以及对结构状态认知的深入，持续进行风险触发阈值和预警专业规则的补充、修正和优化，并定期检验其有效性。条文说 明 1 2 8.1.3 监测系统宜支持对风险事件触发、预警状态调整（包括自动升级和人工干预）、预警快讯/快报发布、应急响应措施等全过程事件的自动记录和归档。8.2 风险事 件管 理 8.2.1 传感器采集到的实时监测数据不宜直接用于阈值比对，实时监测数据应经数据预处理及分析后得到表征结构安全风险的特征指标，再将其与预设阈值自动比对，状态特征指标超过阈值则触发风险事件。实时监测数据的处理分析应符合JT/T 10372016中8.2的相关规定。8.2.2 对应于每项状态特征指标应设置阈值体系以实现风险事件的自动触发功能，阈值及其超限判据设置宜采用以下两种形式：a)容许阈值：判断状态特征指标是否处于正常范围的单向阈值。状态特征指标超出容许阈值的级别可表征该项状态的风险程度；状态特征指标未超出容许阈值时，其间距也可大致表征该项状态的安全富余度；b)区间阈值：判断状态特征指标是否处于正常范围的双向阈值。基于监测数据是否在合理值附近或者在合理范围之内进行异常分析和判断。以上两种阈值判据的表达式及说明见表8。表8 阈值判 据的 两种 形式 序号 类别 表达式 阈值判据 1 容许阈值 DD或DD 单向判据，根据特征指标与容许阈值之间的差距，可判断其该项状态的风险程度或安全富余度 2 区间阈值 D-PPd P1DP2 双向判据，根据特征指标超出合理区间的距离，可判断其该项状态的风险程度 注：D状态特征指标；D容许阈值；P状态理想值；Pd区间阈值；P1区间下限值；P2区间上限值。8.2.3 每项状态特征指标对应的阈值判据可分为 1至 3级设置，不同的阈值级别量化表征状态特征指标超出正常范围的程度。8.2.4 常见状态特征指标对应的初始阈值设置宜符合下列规定：DB51/T 2794 202116 a)车辆总重或轴重：容许阈值，1级阈值=1.5倍设计标准车辆荷载；2 级阈值=2.0倍设计标准车辆荷载；b)最高温度、最低温度、最大温差及最大温度梯度：容许阈值，1 级阈值=设计值；2级阈值=1.2倍设计值；c)构件封闭空间内相对湿度：容许阈值，1级阈值=50%；d)水平地震动加速度峰值：容许阈值，1 级阈值=设计El 地震作用加速度峰值时；2级阈值=设计E2地震作用加速度峰值；e)位移或变形：容许阈值，1 级阈值=0.8 倍设计值；2 级阈值=设计值或一个月内超越 1 级阈值10次以上；f)墩台冲刷深度：容许阈值，1级阈值=0.7 倍设计冲刷深度；2级阈值=设计冲刷深度；g)主梁振动加速度：容许阈值，1级阈值=舒适度限值，且持续时间超30分钟；1级阈值=幅值持续增大，呈发散特征；h)裂缝：容许阈值，1级阈值=出现结构性裂缝；2级阈值=裂缝宽度达 0.2mm；i)体外预应力：容许阈值，1级阈值=体外预应力相对损失 5%；2级阈值=体外预应力相对损失 10%；j)上述状态特征指标的更高级阈值、其它特征指标的初始阈值、以及所有特征指标的阈值动态调整，宜结合被监测桥梁的技术规范限值、结构理论计算分析结果及历史监测数据统计分析结果等综合考虑确定。8.3 预警 等 级管 理 8.3.1 桥梁预警级别直接对应桥梁结构安全状态，宜分别设为绿色、蓝色、黄色、橙色和红色五个预警级别，总共代表桥梁结构安全的五种状态：a)绿色安全状态：桥梁荷载与环境、结构响应等各项监测参数均在正常范围之内，满足设计和规范要求，桥梁使用功能正常，结构安全；b)蓝色预警状态：个别结构状态特征指标超出 1级阈值，对桥梁正常使用功能有轻度影响；c)黄色预警状态：多项结构状态特征指标超出 1 级阈值，或个别结构结构状态特征指标超出 2级阈值，影响桥梁的正常使用功能；d)橙色预警状态：多项结构状态特征指标超出 2级阈值，或个别与结构安全密切相关的状态特征指标超过3级阈值，严重影响桥梁的正常使用功能，若不及时处治会显著增加结构安全风险；e)红色预警状态：对监测数据和专项检查结果进行技术评估或专家会审后确认，桥梁已出现危及结构安全的严重缺陷，或荷载与环境风险显著加剧，桥梁结构无法正常使用，随时可能造成桥梁结构安全事故，需进行临时交通管制或应急处治。8.3.2 桥梁结构安全预警级别的升降级模式应包括系统自动触发和人工手动触发两种，宜符合下列规定：a)预警升级：蓝色、黄色及橙色预警升级可由系统自动触发，也可由人工手动触发；升级红色预警应由人工手动触发。b)预警降级：应由人工手动触发。8.3.3 监测系统应支持自动判识各项状态特征指标超