[实用新型]一种用于桩柱结构物局部冲刷试验的实时监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及圆柱周围局部冲刷试验的监测装置。

背景技术

海洋环境下，桩柱结构物周围冲刷坑的发展过程是十分复杂的，其形态（深度与范围）受众多因素的耦合影响，比如水深、波浪和水流条件、结构物形状和几何尺寸等。这给准确预测复杂海洋环境条件下跨海大桥基础的局部冲刷带来了很大的挑战。目前，针对现场基础冲刷问题，主要有以下几类评估方法：①依据已有的经验理论公式；②现场冲刷坑长期测试；③通过CFD数值模拟计算；④室内水槽缩尺试验。其中，室内水槽试验将现场水动力条件、结构物尺寸、底床条件依据一定的相似率进行缩尺，以相对较小的尺寸来模拟现场冲刷坑的发展过程，测试获得试验水槽内冲刷坑形态，最后再通过比尺关系还原得到现场冲刷坑尺寸，对海洋基础的现场冲刷作出定量评估。局部冲刷坑的发展是一个动态的复杂过程，因此需要对其进行长时间实时监测，以获得海床地形演化过程，这是研究揭示复杂水动力条件下海洋基础长期冲刷机制的重要基础。目前，在室内水槽试验中，主要通过超声波或激光测距仪等设备进行水下测试，其精度较高，但是也有价格昂贵、探头伸入水面干扰流场等缺点。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提出一种用于桩柱结构物局部冲刷试验的实时监测装置，可以实现桩周冲刷坑深度、范围的实时监测，非接触式、不破坏局部冲刷地形、简单方便、易操作、易推广等特点。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种用于桩柱结构物局部冲刷试验的实时监测装置，包括用于模拟桩柱结构物的圆柱体、用于模拟水底环境的试验土层和试验水层，所述试验水层位于所述试验土层的上方，所述圆柱体的下部被埋入试验土层中，所述圆柱体的周壁透明且底部密封，所述圆柱体被埋入所述试验土层中的高度不小于所述圆柱体外径的2倍，所述圆柱体的上端伸出于所述试验水层，所述实时监测装置还包括相机，所述相机通过支架被置于所述透明圆柱体的内部空间中，所述相机的水平位置低于所述试验水层的水平面，所述相机的镜头竖直向下、镜面水平，所述相机的镜头中心与所述圆柱体底部中心在竖直方向上对齐，所述相机数据连接外部处理单元。

在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

所述透明圆柱体为有机玻璃桶，所述有机玻璃桶的桶壁厚度为1.5-3mm，其底部厚度为2-5mm。

所述有机玻璃桶的外表面设有刻度线。

所述相机的支架上连接有可伸缩装置，所述相机能在所述可伸缩装置的驱动下在所述圆柱体内部移动。

所述外部处理单元为电脑或其他照片处理装置，能够进行照片的数据处理。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出了一种新的圆柱周围局部冲刷坑发展的实时监测装置，圆柱为透明有机玻璃桶、底部密封，内部放置的相机可明显记录冲刷坑深度边界（圆柱外壁与床砂接触线）的变化以及冲刷坑外边界（冲刷坑范围）发展变化情况，可对桩周冲刷坑深度、冲刷坑宽度进行实时监测、并数据化，通过该装置可以获得：1、试验过程中任意时刻的冲刷坑深度边界变化、冲刷坑外边界变化情况，2、试验过程中任意方向上冲刷坑深度及范围的变化情况，3、整个实验过程中冲刷坑平均深度随时间的变化曲线、冲刷坑外边界随时间的变化情况，通过上述变化情况可以进行相应的数据分析从而为实际生产应用提供有价值的参考。本实用新型的试验和数据采集采用非接触式手段，不破坏地形，简单方便、易操作。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

具体实施方式

参照附图。

本实用新型的实时监测装置包括用以模拟桩柱结构物的圆柱体1、用于模拟水底环境的试验土层2和试验水层3，圆柱体1的的周壁透明且底部密封，圆柱体1的下部被埋入试验土层2中，为了确保圆柱体1埋入的稳定性，圆柱体1被埋入试验土层2中的高度不小于圆柱体外直径的2倍，圆柱体1的上端伸出于试验水层1，防止水进入圆柱体内部，确保圆柱体1内部不受到水的冲击，保证试验效果。

实时监测装置还包括相机4，相机4通过支架5被置于圆柱体1的内部空间中，相机4的作用是进行冲刷坑深度和宽度变化情况的采集，相机4的镜头竖直朝下，镜面处于水平位置，并且，相机4的镜头中心与圆柱体底部中心在竖直方向上对齐，确保采集点正中，采集位置不偏不倚，相机4通过数据线连接外部处理单元，外部处理单元可以是PC机，通过PC机，将采集到的照片进行收集和处理，照片处理可以采用常用的图像处理工具，确保每张照片的角度都一样，以便进行结果的分析。