[發明專利]一種橋梁基礎沖刷監測系統

有效

• 申請號: 202110756984.6
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113373994B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 吳文朋;喬奎;劉思思;馬帥斌;龍士國
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;G08C17/02;G08B21/10
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 程華

本發明公開了一種橋梁基礎沖刷監測系統，包括：采集模塊、發送模塊和分析模塊；采集模塊和分析模塊均與發送模塊連接；采集模塊用于：向河床發射超聲波；接收河床反射的回波超聲波；將回波超聲波轉換成電壓信號，并將電壓信號傳輸至發送模塊；發送模塊用于將電壓信號發送至分析模塊；分析模塊用于根據電壓信號計算河床的沖刷深度。本發明利用超聲波實現河床的沖刷深度的探測，超聲波的傳播不受外界因素的影響，和現有的光纖布拉格光柵傳感器監測沖刷深度相比，本發明的受環境影響更小，測量沖刷深度的準確性更高。

技術領域

本發明涉及橋梁安全監測技術領域，特別是涉及一種橋梁基礎沖刷監測系統。

背景技術

中國國土面積幅員遼闊，內陸河流眾多且海岸線很長，每年都有相當數量的極端洪水災害發生。大量跨越水域的橋梁工程的橋墩和基礎常年經受著洪水或洋流的沖刷，沖刷是導致橋梁工程水毀事故的一個重要原因。其中，橋墩和基礎的沖刷是流水在基礎周圍形成三維的馬蹄形渦流場，對基礎產生掏空效應后，導致橋梁基礎的支承邊界弱化，從而影響橋梁的力學特征和承載能力，甚至直接導致橋梁結構的垮塌。既往的調研結果表明，橋梁水毀破壞是近年來導致橋梁工程結構破壞的最主要形式。因此，采用適用的監測技術對橋梁工程的基礎沖刷情況進行實時監測顯得尤為重要。

現有橋梁基礎沖刷監測方法存在測量數據不準確的特點。如采用光纖布拉格光柵傳感器測量時，因傳感器的工作原理為基于嵌入懸臂桿應變測量，所以需要將懸臂桿埋置在河床以下的基礎附近。懸臂桿中的應變片根據河床被沖刷而導致的應變片的變形來測量沖刷深度，但懸臂桿容易受到水流沖擊或者其它漂浮物的撞擊影響而變形，此時，河床即使未受到沖刷，該傳感器仍會得到一個沖刷深度，可見，該傳感器測得的河床的沖刷深度并不準確。

發明內容

本發明的目的是提供一種橋梁基礎沖刷監測系統，提高了河床沖刷深度的測量準確性。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種橋梁基礎沖刷監測系統，包括：采集模塊、發送模塊和分析模塊；所述采集模塊和所述分析模塊均與所述發送模塊連接；

所述采集模塊用于：

向河床發射超聲波；

接收所述河床反射的回波超聲波；

將所述回波超聲波轉換成電壓信號，并將所述電壓信號傳輸至所述發送模塊；

所述發送模塊用于將所述電壓信號發送至所述分析模塊；

所述分析模塊用于根據所述電壓信號計算所述河床的沖刷深度。

可選的，所述采集模塊包括：高頻非線性聲學探測器、發射超聲換能器和接收超聲換能器；所述發射超聲換能器、所述接收超聲換能器和所述發送模塊均與所述高頻非線性聲學探測器連接；

所述高頻非線性聲學探測器用于產生激勵信號；

所述發送超聲換能器用于根據所述激勵信號產生所述超聲波；

所述接收換能器用于接收經過所述河床反射的回波超聲波，將所述回波超聲波轉換成電壓信號；

所述高頻非線性聲學探測器還用于接收所述電壓信號，并將所述電壓信號發送至所述發送模塊。

可選的，所述橋梁基礎沖刷監測系統，還包括：接收存儲模塊，所述接收存儲模塊分別與所述發送模塊連接和所述分析模塊連接；

所述接收存儲模塊用于接收并存儲所述電壓信號，并將所述電壓信號發送至所述分析模塊。

可選的，所述橋梁基礎沖刷監測系統，還包括：危險識別模塊；所述危險識別模塊與所述分析模塊連接；

所述危險識別模塊用于根據所述沖刷深度判斷橋梁的基礎沖刷狀態。