TB/T 10841-2021 铁路客站结构健康监测技术标准.pdf

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  • 根据监测数据获取的结构状态信息,运用状态评估理论 对局部构件或整体结构的使用性、安全性、可靠性和耐久性进行

    2.0.7监测系统管理维护

    maintenance

    为保持结构健康监测系统的正常工作而进行的日常管理市政图纸、图集

    检查、故障修复等维护管理的

    2.0.8“桥一建”合一结构

    一般指跨度大于60m的网架、单层或双层网壳、立体桁架及 索结构等钢结构屋盖;跨度大于30m的实腹钢梁结构屋盖;悬挑 长度大干20m的钢结构屋盖

    数据采集设备的各个数据采集通道按照相同的起始时 取数据。

    3。01结构健康监测系统应包括传感器模块、数据采集与传输模 块、数据管理与分析模块、报警与评估模块,各模块应协调统一。 3.0.2监测系统硬件宜选用技术成熟的产品:并应满足稳定性 可维护性、耐久性的要求。 3.0.3监测系统软件应与硬件相匹配,并具有兼容性、可扩展性, 易维护性,

    定,并应包括下列主要内容: 1 监测内容和测点布设 2 系统架构及各模块功能设计。 3 设备选型、施工与防护。 4 数据采集、传输、管理与分析。 5 安全预警和评估。 3.0.5 结构健康监测系统施工不应损伤客站结构的防腐、防火等 防护措施

    3.0.8结构健康监测系统应设置防止

    4.1.1监测内容应根据铁路客站运营安全风险、结构受力及变形 持点、结构易损性分析、服役环境特点和监测目标等确定。 4.1.2测点选择应满足安全报警和评估要求,遵循重点性、代表 性、经济性、可操作性原则。 4.1.3 铁路客站健康监测对象宜包括下列结构或构件: 1 站房屋盖主体结构。 2站台雨棚屋盖主体结构。 3直接承受列车荷载的站房轨道层结构。 4其他关键的结构构件和支座。 4.1.4 铁路客站监测内容应包括结构整体响应监测、结构局部响 应监测、荷载(作用)与环境监测,并符合下列规定: 1结构整体响应监测内容包括变形、结构动力特性、动力响 应等。 2结构局部响应监测内容包括构件局部应变(应力)、裂缝、 内力等。 3荷载(作用)与环境监测内容可包括风、雨、雪、温度、湿度、 地震等。

    4.1.4铁路客站监测内容应包括结构整体响应监测、结构局部响 应监测、荷载(作用)与环境监测,并符合下列规定: 1结构整体响应监测内容包括变形、结构动力特性、动力响 应等。 2结构局部响应监测内容包括构件局部应变(应力)、裂缝、 内力等。 3荷载(作用)与环境监测内容可包括风、雨、雪、温度、湿度、 地震等。

    站房和站台雨棚屋面主体结

    4.2.1对符合下列条件之一的屋盖主体结构宜进行监测:

    4.2.1X 对符合下列条件之一的屋盖主体结构宜进行监测

    1跨度大于60m的网架、单层或双层网壳、立体桁架、索 等钢结构。

    2跨度大于30m的梁式结构。 3 结构悬挑长度大于20m的钢结构。 4需要监测的特殊结构。

    表4.2.2屋面主体结构健康监测项目

    注:1★应测项,<宜测项,○可测项。 2索结构的监测宜增加索张监测。 3抗震设防烈度8度及以上地区可增加地震监测 4非固定支座应监测支座位移。

    4.2.3屋面或雨棚主体结构关键构件应进

    4.2.4屋面主体结构变形测点选择应综合考虑点、线、面的

    上方的水平构件跨中位置。

    4.2.9结构构件温度测点应根据温度效应分析及应变测点的温 度补偿需求确定。

    4.3“桥一建”合一站房轨道层结构

    4.3.1符合下列条件之一的“桥一建”合一框架结构站房的轨道 层结构,宜进行监测: 1跨度不小于24m的承轨梁。 2新型的承轨层结构。 4.3.2“桥一建”合一框架结构站房轨道层结构健康监测内容,应

    4.3.1符合下列条件之一的“桥一建”合一框架结构

    1跨度不小于24m的承轨梁。 2 新型的承轨层结构。 4.3.2“桥一建”合一框架结构站房轨道层结构健康监测内容,应 结合具体工程结构特点按表4.3.2进行选择。

    4.3.2“桥一建”合一框架结构站房轨道层结构健康监

    4.3.2轨道层结构健康监测项目

    注:1★ 应测项,宜测项。

    2钢筋应力监测包括普通钢筋和特殊构件的预应力钢筋,在条件允许的 下可以考虑监测预应力钢筋应力

    直,如跨中、文座等位直。 4.3.4竖向变形测点选择应反映结构的变形特点,各点监测结果 能够形成竖向烧度曲线。 4.3.5承轨梁结构振动测点布设应根据结构动力特性及受力特 店堡压麦确

    3.5承轨梁结构振动测点布设应根据结构动力特性及受力 等因素确定

    5.1.1传感器选型应满足量程、精度、分辨率、灵敏度、频响特性 稳定性、耐久性,环境适应性等要求。 5.1.2传感器选型应便于现场安装和系统集成,

    5.2荷载(作用)与环境监测传感器

    5.2.1风速及风向监测应根据实际地域或环境条件选择风速和 风向仪,并满足下列要求: 1风速仪量程应大于百年一遇风速值。 2风向范围为8方向,启动风速不大于0.6m/s。 3 风速监测精度不宜低于0.1m/s,风向监测精度不宜低 于3°。 4 使用环境温度在一50℃~十70℃,相对湿度不天于90% 5.2.2 风压监测宜选用微压量程,并具有可测正负压的压力传感 器,也可选用专用的风压计,监测参数为空气压力,并满足下列要求: 1风压计量程应满足结构设计中风场的要求。 2风压计精度应为满量程的土0.4%,且不宜低于10Pa,非 线性度应在满量程的士0.1%范围内,响应时间应小于200ms。 5.2.3温度监测传感器应满足下列要求:

    5.2.1风速及风向监测应根据实际地域或环境条件选择风速和 风向仪,并满足下列要求: 风速仪量程应大于百年一遇风速值。 2 风向范围为8方向,启动风速不大于0.6m/s。 风速监测精度不宜低于0.1m/s,风向监测精度不宜低 于3°。 4 使用环境温度在一50℃~十70℃,相对湿度不大于90%

    器,也可选用专用的风压计,监测参数为空气压力,并满足下发 1风压计量程应满足结构设计中风场的要求。 2风压计精度应为满量程的土0.4%,且不宜低于10 线性度应在满量程的士0.1%范围内,响应时间应小于200

    2.3温度监测传感器应满足下列要求:

    1监测大气环境温度的传感器,量程宜高于当地年极值最高 温度20℃和低于年极值最低温度20℃。 2监测结构表面温度的传感器,量程宜高于当地年极值最高 温度50℃和低于年极值最低温度20℃。

    3天气环境温度传感器精度不宜低于土0.5℃,分辨率不宜 低于0.1℃。 4结构表面和内部温度传感器精度不宜低于土0.2℃,分辨 率不宜低于 0. 1℃。

    计等湿度传感器,量程宜选相对湿度为0100%,相对湿度 不宜低于3%。其他类型的传感器经验证后也可采用

    度计等湿度传感器:量程宜选相对湿度为0~100%,相对

    5.2.5地震监测宜选用强震仪,也可采用

    感器,并应符合下列要求:

    1 地震监测仪应能消除大气压力、温度变化对仪器的影响 2 地震监测仪应能在复杂环境下稳定工作。 3 地震监测仪应具有密封、高精度恒温功能的环境保护装置

    5.3结构响应监测传感器

    果,环境适应性和耐久性等要求选择传感器,并应满足下列要求: 1振动传感器应具有合适的灵敏度、频响范围及量程。 2可根据结构主要振型和监测点的位置,选择三向、双向和 单向振动传感器。 3基频较低的大跨度站房结构,宜选用低频性能优良的振动 专感器,量程不小于土2g,横向灵敏度一般为轴向灵敏度的1%~ 5%,频率响应在0.2Hz~1500Hz(土10%),使用温度范围在 50℃~+70℃。

    5.3.2位移监测应根据不同的测量对象选择位移传感器的具体

    号。量程在10mm1000mm,灵敏度不宜低于0.1mm,精 宜低于0.5%F.S。

    5.3.3应变传感器应满足下列

    1具有分辨率高、测量范围宽、抗疲劳、使用寿命长等基本 静应变传感器量程宜不小于预测最大值的1.5~2倍,动应

    6.1.1数据采集与传输应保证数据质量和完整性

    6.1.4数据采集与传输软件应实现自动采集与传输数据,

    6.1.5数据采集方案应包括数据采集方式、触发阐值和采样频率 的确定。

    6.1.5数据采集方案应包括数据采集方式、触发阈值和采样频率

    0.2.1数据采集设备与传感器之间应有明确的拓扑关系,数据采 集应根据铁路客站的空间尺寸、测点数量和布置以及传感器类型 等进行设计,可选择集中式、分布式或混合式等数据采集方法。

    集应根据铁路客站的空间尺寸、测点数量和布置以及传感器类型 等进行设计,可选择集中式、分布式或混合式等数据采集方法。 5.2.2数据采集设备应根据传感器输出信号类型、匹配性、兼容 生、采样频率、精度和分辨率等要求进行选型。当同类或不同类数 据需要做相关分析(含模态分析)时,相关获取的数据应同步采集。 数据采集设备所收集的信号,应进行信号调理和信噪分离,提高数 据采集质量。 6.2.3数据采集方案应根据荷载、环境、结构响应特点和监测内容

    性、采样频率、精度和分辨率等要求进行选型。当同类或不同类数 据需要做相关分析(含模态分析)时,相关获取的数据应同步采集。 数据采集设备所收集的信号,应进行信号调理和信噪分离,提高数 据采集质量。

    2.4采样频率应根据监测内容和功能要求设定,应能反被 结构的真实状态,并满足结构健康监测数据的应用要求

    6.2.5数据采集宜考虑目校准功能,无目校准功能时应定期

    6.2.7数据采集站应根据监测要求和信号传输距离要求

    置,不应影响数据质量。数据采集站之间应考虑数据采集时间同 步性要求。

    6.3.1数据传输方案应结合监测系统对时延的要求综合选定。 6.32硬件,数据传输和系统模块之间应是一个有机协调的整 本,保证监测数据和指令在各模块之间实现实时可靠的不间断传 输,并支持断点续传。

    距离、远距离无线传输方式。信号发射装置和接收装置应 电磁干扰源,

    6.3.6铁路客站现场采集器与监控中心之间的远距离数

    7.1.1 数据管埋与分析模块应包括下列主要功能: 1 数据预处理,数据存储,自动生成报表、报告。 建立中心数据库,进行数据查询和管理。 备份数据,自动导入和导出数据,手工导入和导出数据。 4 统一的数据标准格式和接口,并编人系统软件说明文档, 5应采取设定不同用户级别权限和密码以及网络防护等技 术措施,提高数据安全性。 7.1.2数据管理与分析模块宜根据不同的数据类型设计数据库, 数据库应具有数据维护和备份机制。数据管理和存储宜选用成熟

    7.1.4数据存储和管理宜在本地计算机上进行,也可采用云存储 和云管理技术。

    7.1.4数据存储和管理宜在本地计算机上进行,也可采用

    7.1.5数据分析前应进行数据预处理,并保证数据的客观性和完 整性。

    7.1.5数据分析前应进行数据预处理,并保证数据的客观

    7.2.1数据存储的数据库设计应遵循可靠性、先进性、开放性、可

    2.1数据存储的数据库设计应遵循可靠性、先进性、开放性、 展性、标准性和经济性的原则,并保证数据的共享性、数据结 整体性、数据库系统与应用系统的统一性。

    量应满足动态数据不少于3个月原始数据存储和静态数据全生命 周期保存需求,处理分析后的数据应专项存储

    7.3.1数据库模块化架构应对客站结构信息、监测系统信

    7.3。1数据库模块化架构应对客站结构信息、监测系统信息和监 则数据进行分层、分类存储和管理,宜包括客站结构信息子数据 军、监测系统信息子数据库、实时数据子数据库、统计分析数据子 数据库、结构安全评估子数据库等。

    7.3.2已处理数据宜保持足够的在线存储,以便随时在线

    析。经统计分析的数据应专项存储,每李度或每年度数据分 宜存储某一段或某几段典型数据.并对各类数据或可视化图 备再现显示能力。

    7.3.3监测系统信息子数据库应存储和管理传感器、数据

    传输设备、数据处理和管理设备及软件等信息,包括设备安装位 置、技术参数、品牌、规格以及所涉软件全称和版本号等

    7.3.4系统数据库应存储和管理报警值、安全评估方法和

    果以及报警历史记录等,宜能与客站巡检以及客站养护管理系统 无缝衔接,实现数据共享。

    果以及报警历史记录等.官能与客站巡检以及客站养护管

    息管理、评估分析信息管理、数据转储管理、用户管理、安全管 及报警信息管理等。

    7.3。7监测设备管理应包括传感器、采集设备(包括采集

    总站)以及信号调理设备等的添加、更换、状态查询以及故障检测 等功能。传感器设备宜按监测信息内容和功能进行分类管理

    式导出数据、历史监测信息的查询,并具备监测信息的可视化

    7.3.9客站结构模型信息管理应实现对结构基本参数进个 查询等管理功能

    管理,归档的数据可存储在大容量存储设备中并应支持使用 可访问性

    7.3.12用户管理应具备支持用户权限的定义和分配功能,并根

    7.3.13系统安全管理应具备系统运行环境的网络安全管理和安

    全保护、数据库的容灾备份机制、敏感信息标记以及用户使用日志 审计等功能。数据库系统安全管理应有相应的硬件、软件和人员 支持。

    7.3。14数据加载应包括数据的筛选、输入、校验、转换和综合等

    3.15查询的响应级别为秒级,数据分析结果及可视化等方 能满足实际使用要求

    7.3.15查询的响应级别为秒级,数据分析结果及可视化

    7.4.1监测数据应进行清洗和去噪等预处理。 7.4.2荷载与环境数据、结构整体和局部响应数据应进行全面分 析,为结构的安全报警、安全评估和专项评估提供基础数据。 7.4.3分析内容宜包括数据基本统计分析、非线性拟合分析、预 测分析和相关性分析等。

    4.4客站外部影响因系的数据分析包含但不限于风荷载、温

    7.4.4客站外部影响因素的数据分析包含但不限于风

    荷载、雪荷载、地震作用和空气湿度。 1风荷载分析宜包含风速、风向、风攻角、脉动风速谱、瑞流 强度、阵风系数、风速疲劳谱等。

    2温度荷载分析宜包含最高温度、最低温度、断面最大温度 梯度等。 3雪荷载分析宜包含最大雪厚、最小雪厚、融雪周期等。 4地震作用分析宜包含加速度峰值、速度峰值、持续时间、频 谱和反应谱等。 5空气湿度分析宜包含绝对湿度、相对湿度、临界相对湿度等

    梯度等。 3雪荷载分析宜包含最大雪厚、最小雪厚、融雪周期等。 4地震作用分析宜包含加速度峰值、速度峰值、持续时间、频 谱和反应谱等。 5空气湿度分析宜包含绝对湿度、相对湿度、临界相对湿度等。 7.4.5客站结构响应数据分析包含但不限于变形、位移、应力等。 1变形和位移监测数据分析包含平均值、绝对最大值和变形 立移方向分析,宜分析累计值、变化率。 2加速度应进行最大值和均方根值分析,宜进行结构振动与 外荷载的相关性分析。 7.4.6 数据分析报告应包含但不限于下列内容: 工程概况。 数据分析方法与原理。 3 监测点布置与设备。 监测周期与时长。

    8.1.1预警和评估模块应根据结构监测目标和需求不同,针对性 开展结构分级安全预警和结构状态评估。 8.1.2结构安全预警应综合分析服役条件对结构健康的影响程 度,设定分级预警指标。 8.1.3结构状态评估应根据监 数据进行综合分析,准确反映结

    8.1.2结构安全预警应综合分析服役条件对结构健康的影响程 度,设定分级预警指标。

    8.2.1结构安全预警分为黄色、橙色、红色三个等级,也可根据具 体情况细化预警等级。 8.2.2结构安全预警阅值应根据设计要求、结构初始状态信息, 监测数据和数据分析结果等综合分析确定。 8.2.3黄色预警國值宜按照结构构件、节点、支座的内力或变形 的设计值设定,红色预警國值宜按结构出现轻微损伤确定,橙色安 全预警阈值可取黄色和红色预警阈值的中间值确定。 8.2.4结构安全预警宜实现自动、实时预警,并根据需要将各利 预警信自及时通知相关人员

    .1 结构出现下列条件之一,应对结构状态进行评估。 1 发现结构存在异常。 2 结构检测、监测过程中报警,发现明显病害,或者已有病

    呈加速发展趋势。 3结构经历极端气候。 4结构遭遇突发事件。 5结构的使用功能或使用范围发生改变。 8.3.2结构健康监测数据的结构状态评估,应通过相应的评价基 准来进行判断,具体实施方法根据评价基准的不同分为域值评估、 合理值或合理范围评估、某基准时点(如建成初期)数据的评估和 不同时期状态对比的评估。结构状态评估中,可使用一类或儿类 利用监测数据对结构进行状态评估。 8.3.3利用应变传感器进行钢结构疲劳评估应符合下列规定: 1对只承受压力的构件可不进行疲劳状态评估。 2宜采用容许应力法或疲劳损伤指数法进行监测点处构件 疲劳状态评估。 3采用容许应力法进行疲劳状态评估。 4可采用雨流法和Miner准则计算监测点处构件疲劳累积 损伤指数D,并按表8.3.3的规定进行疲劳状态评估。

    8.3.3利用应变传感器进行钢结构疲劳评估应符合下列表

    1对只承受压力的构件可不进行疲劳状态评估。 2宜采用容许应力法或疲劳损伤指数法进行监测点处构件 疲劳状态评估。 3采用容许应力法进行疲劳状态评估。 4可采用雨流法和Miner准则计算监测点处构件疲劳累积 损伤指数D,并按表8.3.3的规定进行疲劳状态评估,

    表8.3.3疲劳状态分级

    腐蚀对钢构件疲劳寿命的不利影响。

    9.1.1监测设备的安装应安全可靠,警示标志应稳固、醒目。 9.1.21 监测设备宜采用防碰撞、防雷电、防水防潮、抗十扰、耐高 低温等防护措施,以避免意外损坏,保障其稳定可靠运行。 9.1.3 监测设备的安装应便于后期维护。 9.1.4 监测设备的电源应稳定可靠,并配备不间断电源。 9.1.5 安装与防护方案宜与相关专业的深化设计相结合。 9.1.61 传感器安装前应进行标定、校准或自校。

    9.1.1蓝测设备的安装应安全可靠,警示标志应稳固、醒目。

    DB11标准规范范本9.2传感器安装与防护

    9.2.1传感器和测点位置应有编号,传感器应明确安装方

    9.2.1传感器和测点位直应有编号,传感器应明确安装方问,表 面安装宜采用焊接螺栓固定方式,并应采取相应的防护措施。 9.2.21 传感器的外部接线应满足下列要求: 1 接线排列应整齐、美观,导线应绝缘良好、无损伤。 2 固定接线的螺栓应采用具有防腐功能的制品。 3 固定接线的螺栓应拧紧,拧紧力矩值应符合技术文件的 要求。 4 接线张紧程度应适中,不得使传感器内部受到额外应力。 9.2.3安装时,变形和位移传感器应调平,环境温度、湿度应满足 设计要求。

    9.2.4加速度传感器安装时应

    振动方向一致,表面应保持光洁,加速度传感器与被测构件之 用刚性连接,接地外壳与接地间的阻抗测值应小于12

    9.2.5应变传感器安装应逐个确认传感器的有效性螺纹标准,确保能止 常工作。安装位置各方向偏离监测截面位置误差不大于30mm, 安装角度误差不大于2°。宜采用焊接或栓接方式安装。

    于1°,裂缝计轴线与裂缝所在表面平行,平行度偏差不天于1° 9.2.9支座反力监测传感器安装后不应改变建筑标高:也不应改 变结构与支座的连接方式。

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