[發明專利]一種通用型橋梁基礎局部沖刷深度評估系統

在審

• 申請號: 202210181003.4
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114662358A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 馮先導;肖苡辀;林紅星;仇正中;陳迪郁;趙東梁;韓鵬鵬;劉聰聰
• 申請（專利權）人: 中交第二航務工程局有限公司;中國海洋大學;中交武漢港灣工程設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;G06Q50/08;G06F17/18;G01D21/02;G06F111/06;G06F111/10;G06F119/02
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 胡茵夢

1.一種通用型橋梁基礎局部沖刷深度評估系統，其特征在于，包括：

數據采集系統，其用于采集監測點的水深、水位及流速；

數據處理系統，其包括數據存儲模塊和數據分析模塊；所述數據存儲模塊與所述數據采集系統連接，用以存儲所述數據采集系統采集的監測點數據以及橋梁基礎前期沖刷數據；所述數據分析模塊從所述數據存儲模塊獲取數據，計算監測點沖刷深度值，并分別通過數值模擬計算和遺傳算法擬合計算得到數值模擬預測沖刷深度值和擬合預測沖刷深度值；

預警發布系統，其包括數據評估模塊和預警信息推送模塊，所述數據評估模塊從所述數據分析模塊得到監測點沖刷深度值、數值模擬預測沖刷深度值和擬合預測沖刷深度值，并取其中最大值用以評估橋梁基礎健康預警級別；所述預警信息推送模塊根據預警級別發布預警信息。

2.如權利要求1所述的通用型橋梁基礎局部沖刷深度評估系統，其特征在于，所述數據采集系統包括數據采集裝置和數據傳輸裝置；所述數據采集裝置設置在橋墩兩側，所述數據傳輸裝置包括網絡調節器，所述網絡調節器接收所述數據采集裝置采集的數據并傳輸給所述數據存儲模塊。

3.如權利要求2所述的通用型橋梁基礎局部沖刷深度評估系統，其特征在于，所述數據采集裝置包括滲壓計、水位計和流速儀，所述滲壓計、所述水位計和所述流速儀均通過可伸縮的鋼絲繩下放至水中，其中下放所述滲壓計的鋼絲繩上設置有測斜儀，所述滲壓計的底部連接有配重。

4.如權利要求1所述的通用型橋梁基礎局部沖刷深度評估系統，其特征在于，所述監測點沖刷深度值h_j按下式進行計算：

h_j＝h_s-h_c-h′

式中：h_s為滲壓計測得的水深，h_c為滲壓計初始埋置高程，h′為水位計測得的潮位高程。

5.如權利要求2所述的通用型橋梁基礎局部沖刷深度評估系統，其特征在于，所述橋梁基礎前期沖刷數據包括采用有限差分法在不同水位和流速條件下數值模擬計算得到的前期沖刷形態圖、沖刷深度和沖刷范圍。

6.如權利要求5所述的通用型橋梁基礎局部沖刷深度評估系統，其特征在于，所述數據分析模塊根據所述數據采集系統采集得到的水位和流速，采用插值法對前期沖刷形態數據進行處理，得到對應條件下的沖刷形態圖，并提取所述沖刷形態圖中的高程最低值，將高程最低值所在點的原河床高程與高程最低值之間的差值作為數值模擬預測沖刷深度值。

7.如權利要求6所述的通用型橋梁基礎局部沖刷深度評估系統，其特征在于，采用插值法對前期沖刷形態數據進行處理具體為：采用最小二乘法對前期沖刷形態圖數據、水位和流速進行擬合，形成一個關于沖刷形態圖數據、水位和流速的函數；當所述數據采集系統采集得到當下的水位和流速，則代入到所述函數中，得到當下水位、流速下的沖刷深度和沖刷形態圖。

8.如權利要求1所述的通用型橋梁基礎局部沖刷深度評估系統，其特征在于，所述數據分析模塊按下式進行遺傳算法擬合計算，且所述數據采集系統每進行一次數據采集，所述數據分析模塊均按下式重新迭代擬合一次：

式中：h_b為擬合預測沖刷深度值，v為流速儀測得的流速，v′₀為泥沙起動流速，B為橋墩基礎阻水寬度，H為水位計測得的水位，d為泥沙中值粒徑，g為重力加速度，k₁、k₂、k₃為系數。

9.如權利要求1所述的通用型橋梁基礎局部沖刷深度評估系統，其特征在于，所述數據評估模塊將監測點沖刷深度值、數值模擬預測沖刷深度值和擬合預測沖刷深度值中的最大值與預設的警戒閾值進行對比，當所述最大值大于警戒閥值時，按所述最大值占警戒閥值的比例分多級進行橋梁基礎健康預警。

10.如權利要求9所述的通用型橋梁基礎局部沖刷深度評估系統，其特征在于，所述預警發布系統還包括專家診斷模塊，所述專家診斷模塊用以對數據評估模塊的評估結果進行確認，并向所述預警信息推送模塊發送指令。