文 《公路橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JT/T 1037—2022）編寫組成員 中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 葉志龍 李娜 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李惠

2021年4月1日，《交通運(yùn)輸部關(guān)于下達(dá)2021年交通運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)劃（第一批）的通知》發(fā)布，委托中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司作為主編單位牽頭承擔(dān)《公路橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JT/T 1037—2022）（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》）的編制工作，并將其作為《公路橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（JT/T 1037-2016）的代替標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修編。

編制背景

2020年12月，《交通運(yùn)輸部關(guān)于進(jìn)一步提升公路橋梁安全耐久水平的意見》中明確提出“加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和接口標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)數(shù)字化、信息化、智能化，2025年底前實(shí)現(xiàn)跨江跨?？鐛{谷等特殊橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)全面覆蓋，到2035年公路橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)全面建立”的工作目標(biāo)。據(jù)此，交通運(yùn)輸部決定在“十四五”期間組織開展跨江跨海跨峽谷等長(zhǎng)大橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)，并頒布《公路長(zhǎng)大橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施方案》。按照“試點(diǎn)先行、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、分級(jí)建設(shè)、聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行”的工作步驟，先行編制《公路長(zhǎng)大橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)試點(diǎn)建設(shè)技術(shù)指南》（以下簡(jiǎn)稱《指南》），指導(dǎo)試點(diǎn)建設(shè)。2021年底完成11座試點(diǎn)橋梁系統(tǒng)建設(shè)、評(píng)估與總結(jié)后，在《指南》基礎(chǔ)上結(jié)合已開展系統(tǒng)建設(shè)試點(diǎn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，制定頒布《規(guī)范》。

定位功能

《規(guī)范》定位為行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)，面向在建或在役公路橋梁監(jiān)測(cè)技術(shù)、管理需求，指導(dǎo)、規(guī)范公路橋梁?jiǎn)螛虮O(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用，并與《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTG 5120-2021）、《公路纜索結(jié)構(gòu)體系橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5122-2021）、《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21）等協(xié)同，共同組成現(xiàn)代公路橋梁養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系。其功能是統(tǒng)一單橋系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，明確系統(tǒng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容，規(guī)范建設(shè)管理行為，夯實(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、共享共用基礎(chǔ)，保障和提升監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量和技術(shù)水平。

體系構(gòu)成

《規(guī)范》由監(jiān)測(cè)技術(shù)體系為主線貫穿始終，嵌入系統(tǒng)建設(shè)體系和數(shù)據(jù)應(yīng)用體系兩條副線，共同組成架構(gòu)體系。《規(guī)范》共分四大組成部分：一是范圍定義，由第一、二、三章組成；二是總體要求，由第四、五章組成；三是監(jiān)測(cè)技術(shù)要求和系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容，由第六、七、八、九、十章組成，是《規(guī)范》的主體；四是數(shù)據(jù)應(yīng)用，集中在第十一章，是《規(guī)范》的重點(diǎn)。

監(jiān)測(cè)技術(shù)體系

《規(guī)范》基于需求導(dǎo)向、問題導(dǎo)向，從最終的數(shù)據(jù)分析、評(píng)估應(yīng)用逆向反饋確定公路橋梁結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)內(nèi)容、布設(shè)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)、選擇監(jiān)測(cè)方法、構(gòu)建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、開展監(jiān)測(cè)應(yīng)用，系統(tǒng)回答了“監(jiān)測(cè)什么、如何監(jiān)測(cè)、如何構(gòu)建、如何應(yīng)用”的技術(shù)問題，構(gòu)建起成套的監(jiān)測(cè)技術(shù)體系。由此，《規(guī)范》統(tǒng)一了公路橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的技術(shù)水準(zhǔn)，確保了技術(shù)的一致性、均衡性。

《規(guī)范》從橋梁的基本屬性和實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀況出發(fā)，針對(duì)服役的環(huán)境、所承受的作用、結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)力響應(yīng)和結(jié)構(gòu)性能的退化劣化，首次將監(jiān)測(cè)內(nèi)容按照環(huán)境、作用、結(jié)構(gòu)響應(yīng)和結(jié)構(gòu)變化四個(gè)類別予以劃分。結(jié)構(gòu)響應(yīng)主要關(guān)注瞬變，注重結(jié)構(gòu)安全性要求；結(jié)構(gòu)變化主要注重緩變，體現(xiàn)結(jié)構(gòu)耐久性要求。依據(jù)四大橋型的不同特點(diǎn)分表列示，標(biāo)明應(yīng)選監(jiān)測(cè)項(xiàng)、宜選監(jiān)測(cè)項(xiàng)和可選監(jiān)測(cè)項(xiàng)，既考慮了四大橋型的共性問題，也顧及了單體橋梁的個(gè)性方面，便于系統(tǒng)設(shè)計(jì)者靈活把控選擇，尤其針對(duì)技術(shù)狀況等級(jí)為3類、4類且需要跟蹤觀測(cè)的在役橋梁或經(jīng)過評(píng)定需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的橋梁還可以調(diào)整監(jiān)測(cè)內(nèi)容。

布設(shè)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的基本原則是測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)能夠反映和把握環(huán)境、作用、結(jié)構(gòu)響應(yīng)和結(jié)構(gòu)變化特征，獲取上述四項(xiàng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容的表征參數(shù)或特征值?！兑?guī)范》也針對(duì)上述四項(xiàng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容分別規(guī)定了環(huán)境監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)、作用監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)、結(jié)構(gòu)響應(yīng)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)變化監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)具體布設(shè)所處的構(gòu)件、部件或部位，給出布設(shè)范例作為參考。測(cè)點(diǎn)布設(shè)應(yīng)富有針對(duì)性、注重代表性、體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性、兼具全面性，《規(guī)范》依次根據(jù)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容和測(cè)點(diǎn)布設(shè)要求，從感知方法和數(shù)據(jù)采集方法兩方面詳細(xì)給出了相應(yīng)的監(jiān)測(cè)方式、途徑，以及具體的傳感器、設(shè)備的性能指標(biāo)參數(shù)和監(jiān)測(cè)采樣頻率要求。

針對(duì)系統(tǒng)建設(shè)，《規(guī)范》從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)試運(yùn)行、系統(tǒng)驗(yàn)收、系統(tǒng)運(yùn)維和系統(tǒng)安全六個(gè)方面提出了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)定和具體要求。針對(duì)系統(tǒng)建設(shè)完畢后的數(shù)據(jù)管理，《規(guī)范》也從數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)交互與共享、數(shù)據(jù)安全五項(xiàng)內(nèi)容提出了明確的技術(shù)要求和規(guī)定功能，并給定了數(shù)據(jù)編碼和傳輸協(xié)議，統(tǒng)一了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，保障了各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)間互聯(lián)互通、共用共享技術(shù)基礎(chǔ)。需要強(qiáng)調(diào)的是，數(shù)據(jù)安全側(cè)重?cái)?shù)據(jù)本身存、取、用的安全，屬于等保安全中的業(yè)務(wù)信息安全，而前述的系統(tǒng)安全側(cè)重監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建所必須的硬件、網(wǎng)絡(luò)、軟件服務(wù)安全，屬于等保安全中的系統(tǒng)服務(wù)安全，在《規(guī)范》使用中應(yīng)予以區(qū)分理解。

嘉紹跨海大橋

數(shù)據(jù)應(yīng)用層面是構(gòu)建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，《規(guī)范》依據(jù)橋梁管理養(yǎng)護(hù)中的切實(shí)需求，將數(shù)據(jù)應(yīng)用歸納體現(xiàn)為六個(gè)方面，分別為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析、超限閾值與報(bào)警、車輛通行管控、檢查指引、結(jié)構(gòu)健康度評(píng)估、特殊事件應(yīng)急管理，重在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析、超限閾值和結(jié)構(gòu)健康度評(píng)估，并給出了詳細(xì)的分析內(nèi)容、技術(shù)方法和實(shí)施要求。數(shù)據(jù)分析應(yīng)支撐評(píng)估應(yīng)用，并可結(jié)合其他養(yǎng)護(hù)管理數(shù)據(jù)開展，共同服務(wù)于橋梁管理養(yǎng)護(hù)尤其是應(yīng)急管理工作。

系統(tǒng)建設(shè)體系

《規(guī)范》對(duì)公路橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)所涉及的各個(gè)環(huán)節(jié)、所開展的工作內(nèi)容予以明確規(guī)定，提出詳細(xì)技術(shù)要求，從而構(gòu)建起結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)體系。

《規(guī)范》明確了進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的橋梁范圍：一是針對(duì)主跨跨徑大于等于500米懸索橋、300米斜拉橋、160米梁橋及200米拱橋；二是針對(duì)技術(shù)狀況等級(jí)為3類、4類且需要跟蹤觀測(cè)的在役橋梁；三是針對(duì)經(jīng)過評(píng)定需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的橋梁。該范圍契合交通運(yùn)輸部頒布的《公路長(zhǎng)大橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施方案》，鼓勵(lì)各地結(jié)合實(shí)際情況，將其他公路橋梁納入實(shí)施范圍。

江陰長(zhǎng)江公路大橋 江蘇交通控股有限公司 圖

對(duì)于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)，從機(jī)電工程屬性上可分為硬件、軟件和配套工程，須遵循《規(guī)范》規(guī)定的技術(shù)體系標(biāo)準(zhǔn)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)。包含基礎(chǔ)分析、實(shí)現(xiàn)功能、實(shí)施方案及運(yùn)維升級(jí)要求，尤其應(yīng)注重基礎(chǔ)分析，其事關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量，進(jìn)而影響系統(tǒng)建設(shè)實(shí)效?；A(chǔ)分析內(nèi)容應(yīng)視在建或在役橋梁，包括運(yùn)營(yíng)環(huán)境分析、結(jié)構(gòu)力學(xué)特性與構(gòu)造特點(diǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析、耐久性分析、技術(shù)狀況分析、病害損傷分析、監(jiān)測(cè)養(yǎng)護(hù)需求分析等方面，只有基礎(chǔ)分析透徹明晰，系統(tǒng)設(shè)計(jì)才能富有針對(duì)性、匹配度，并確定好功能予以實(shí)現(xiàn)。實(shí)施方案主要涵蓋監(jiān)測(cè)內(nèi)容和測(cè)點(diǎn)布設(shè)、硬件選型與安裝、數(shù)據(jù)采集傳輸管理方法、軟件開發(fā)測(cè)試部署、系統(tǒng)集成調(diào)試、超限閾值設(shè)定、數(shù)據(jù)分析與評(píng)估應(yīng)用及其他工程配套支持等內(nèi)容。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件、軟件的更換與升級(jí)應(yīng)保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的銜接與分析的連續(xù)性。

系統(tǒng)實(shí)施。具體工作主要包含硬件設(shè)備采購(gòu)與測(cè)試、軟件開發(fā)與測(cè)試、軟硬件安裝與調(diào)試，須強(qiáng)調(diào)施工組織設(shè)計(jì)和施工工序銜接，應(yīng)注重硬件選型精細(xì)、設(shè)備安裝精確、網(wǎng)絡(luò)傳輸精密、數(shù)據(jù)應(yīng)用精準(zhǔn)（自動(dòng)智能分析軟件模塊）、用戶界面精美，確保系統(tǒng)軟硬件建設(shè)質(zhì)量。

遼河大橋

系統(tǒng)試運(yùn)行及驗(yàn)收?！兑?guī)范》立足行業(yè)管理切實(shí)需求，參考機(jī)電工程類似做法，結(jié)合我國(guó)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)試運(yùn)行及驗(yàn)收作出了相應(yīng)規(guī)定，填補(bǔ)了行業(yè)空缺。系統(tǒng)驗(yàn)收分為兩個(gè)階段，即交工驗(yàn)收和竣工驗(yàn)收，內(nèi)容包括硬件驗(yàn)收、軟件驗(yàn)收和資料驗(yàn)收?！兑?guī)范》規(guī)定了橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)試運(yùn)行期不少于3個(gè)月，系統(tǒng)結(jié)束后應(yīng)進(jìn)行交工驗(yàn)收。對(duì)于與新建橋梁同期建設(shè)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其作為橋梁建設(shè)期的一項(xiàng)實(shí)施內(nèi)容，應(yīng)與橋梁建設(shè)同時(shí)同步進(jìn)行交竣工驗(yàn)收；對(duì)于在役橋梁獨(dú)立建設(shè)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，規(guī)定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)交工后的系統(tǒng)缺陷責(zé)任期宜為兩年，即系統(tǒng)在工作正常、運(yùn)行穩(wěn)定滿兩年的前提下方能竣工驗(yàn)收，有其他約定的情況除外。

系統(tǒng)運(yùn)維。運(yùn)維對(duì)于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和使用壽命至關(guān)重要，《規(guī)范》為此對(duì)系統(tǒng)運(yùn)維的工作內(nèi)容和頻次給予了細(xì)致規(guī)定，包含硬件設(shè)施和軟件系統(tǒng)的日常檢查、定期維護(hù)、專項(xiàng)維護(hù)和應(yīng)急維護(hù)，等同對(duì)待系統(tǒng)運(yùn)維與橋梁自身檢查維養(yǎng)。

系統(tǒng)安全?！兑?guī)范》要求從物理層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層及系統(tǒng)層等方面多層次構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系，并提出相關(guān)規(guī)定。

數(shù)據(jù)管理。作為系統(tǒng)建設(shè)的重要工作及延伸內(nèi)容，數(shù)據(jù)管理包含數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)交互與共享、數(shù)據(jù)安全等方面。數(shù)據(jù)管理突出重點(diǎn)是數(shù)據(jù)編碼和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，須嚴(yán)格遵照《規(guī)范》要求執(zhí)行，此乃統(tǒng)一數(shù)據(jù)、接口標(biāo)準(zhǔn)的基石，以確?！爱愔鳌悩?gòu)、異地”各系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互與共享，保障單橋系統(tǒng)、省級(jí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)和部級(jí)數(shù)據(jù)平臺(tái)的順暢聯(lián)通、實(shí)時(shí)調(diào)用。

應(yīng)用評(píng)估體系

《規(guī)范》創(chuàng)新性提出橋梁結(jié)構(gòu)健康度，并對(duì)其在《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG—2015）的極限狀態(tài)內(nèi)涵范疇下進(jìn)行定義。它是結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)邁向系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)估、評(píng)定健康度等級(jí)、智能化分析應(yīng)用的基點(diǎn)和支撐，是實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從“數(shù)據(jù)獲取→數(shù)據(jù)分析→超限報(bào)警→健康度評(píng)估”閉環(huán)自洽的關(guān)鍵一步，由此方能構(gòu)建起橋梁監(jiān)測(cè)應(yīng)用評(píng)估體系。

數(shù)據(jù)獲取依賴前述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與構(gòu)建質(zhì)量，數(shù)據(jù)分析是過程和方法，分析結(jié)果支撐監(jiān)測(cè)應(yīng)用?！兑?guī)范》從環(huán)境、作用、結(jié)構(gòu)響應(yīng)和結(jié)構(gòu)變化四個(gè)類別分別規(guī)定各細(xì)項(xiàng)監(jiān)測(cè)具體分析內(nèi)容、參數(shù)或特征值等，并重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了可采用統(tǒng)計(jì)分析、相關(guān)性分析、趨勢(shì)分析、比對(duì)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等可靠方法。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合超限閾值設(shè)定，《規(guī)范》對(duì)各項(xiàng)報(bào)警內(nèi)容給定了一級(jí)、二級(jí)或三級(jí)超限報(bào)警，同步給出了對(duì)應(yīng)的檢查建議和管理措施。

橋梁結(jié)構(gòu)健康度，包括結(jié)構(gòu)整體健康度和結(jié)構(gòu)構(gòu)件健康度，體現(xiàn)的是結(jié)構(gòu)可靠度理論，反映的是結(jié)構(gòu)抗力水平，其評(píng)估核心思想是通過監(jiān)測(cè)分析所獲取的參數(shù)、特征值來表征評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或整體安全、功能所處的相對(duì)水平，橋梁整體健康度也取決于構(gòu)件健康度。由此不難看出，表征參數(shù)設(shè)定至關(guān)重要?！兑?guī)范》對(duì)構(gòu)件或整體健康度表征參數(shù)予以明確規(guī)定，橋梁結(jié)構(gòu)健康度等級(jí)可劃分為Ⅰ基本完好、Ⅱ輕微異常、Ⅲ中等異常、Ⅳ嚴(yán)重異常四個(gè)等級(jí)，與超限報(bào)警等級(jí)直接關(guān)聯(lián)，并通過可靠有限元模型計(jì)算結(jié)果與對(duì)應(yīng)超限閾值比較間接獲得，進(jìn)而構(gòu)成了橋梁監(jiān)測(cè)應(yīng)用評(píng)估體系。

橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)多學(xué)科跨領(lǐng)域交叉融合的技術(shù)。當(dāng)前，先進(jìn)信息技術(shù)正深度賦能交通基礎(chǔ)設(shè)施，在推動(dòng)交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化進(jìn)程中各項(xiàng)技術(shù)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，應(yīng)積極主動(dòng)開展新技術(shù)、新方法、新設(shè)備、新應(yīng)用的研究和引入，以便盡早將其納入《規(guī)范》，助力橋梁監(jiān)測(cè)行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

表1 橋梁結(jié)構(gòu)健康度

由于我國(guó)橋型眾多，構(gòu)造特點(diǎn)和受力特性各不相同。要想使“健康手環(huán)”適配于不同的橋型，就要針對(duì)單橋合理選擇監(jiān)測(cè)參數(shù)。合理的監(jiān)測(cè)參數(shù)設(shè)計(jì)是解決信息量和獲取成本間矛盾的有效手段，還是現(xiàn)有規(guī)范體系下全面掌握橋梁結(jié)構(gòu)健康狀況的有效途徑，更是解決一攬子結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方案的前提及開展后續(xù)評(píng)估工作的基礎(chǔ)。