[发明专利]强潮河口海湾桥墩局部冲刷深度预测及预警的专用终端

说明书

本发明公开了强潮河口海湾桥墩局部冲刷深度预测及预警的专用终端，包括输入装置和输出装置，其还包括，存储器、处理器可获得冲刷深度预测值。当式1的预测值超出相应预警值，则有屏幕上的警告提示或扬声器声音信号，以便使用者对桥墩采取措施，如应急抛石、加固等。本装置的预测值与实测值、其他潮流作用下局部冲刷试验值吻合良好，式1不仅可以较好地反映室内试验数据，而且得到了杭州湾大桥实测值、汕头妈屿跨海大桥以及江苏苏通长江大桥试验值的较好验证，进一步核实了本发明的合理性和可靠性。且本发明不需要声学探头，避免了水沙等干扰。

技术领域

本发明涉及一种桥墩安全预警系统，尤其涉及强潮河口海湾桥墩局部冲刷深度预测及预警的专用终端。

背景技术

根据经验积累，影响桥墩健康的因素很多：一是水沙因素，包含行进流速、水深、泥沙粒径、泥沙颗粒级配、床沙黏性等；二是桥墩因素，包括桥墩形状、桥墩迎水面宽度、桥墩长度、桥墩与水流方向夹角等。经过长期研究，水流冲刷是引起桥梁桩基失稳的主要因素，这是由于处于河口海湾中的桥墩，周边海床受水流冲刷淘蚀，基底出现不同程度的淘空，基底截面重心位置偏移，引起上部结构传递下来的轴力有了偏心，弯矩增大，进而引起失稳。因此，桥墩局部冲刷对桥梁安全构成了隐患，及时准确地预测其深度并提出预警对确保桥梁工程安全运营具有重要的意义。

长期以来，广大科技工作者为了预测桥墩局部冲刷深度，从不同途径、假设得到了不下50个预测公式，这些预测公式大多是通过一定的理论分析，根据实验室概化的物理模型试验，确定相应的待定系数而得到的。由于桥墩周围水流结构比较复杂，各种影响因素之间相互作用、相互关联，甚至每个因素自身会因为试验条件不同而具有一定的不确定性，加之人们对泥沙认识水平有限，这些预测公式并不能完全真实反映出实际的物理过程，对桥墩的最大冲刷深度很难做到精确预测。即使是采用规范所推荐的冲刷深度计算公式，由于计算假设条件苛刻、参数选取有一定的人为性等因素，不同的人计算或者选用的参数不一致，计算得出的结果差异性甚至会很大。尽管针对个别特大型桥梁进行冲刷模型实验以获取冲刷深度，但模型实验人力物力花费较高。尤其在杭州湾等强潮水域，由于河床大冲大淤、水体含沙浓度高等复杂因素，预测难度更大大增加，需要更为可靠的预测装置。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术提供一种具有合理性好、预测值可靠性高，预警便利，干扰因素少的强潮河口海湾桥墩局部冲刷深度预测及预警的专用终端。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：强潮河口海湾桥墩局部冲刷深度预测及预警的专用终端，包括输入装置和输出装置，其还包括，

存储器，用于存储输入和/或预置的运算参数；

处理器，用于将存储器中运算参数经式1：运算得到h_b；能与外界进行有线和/或无线通信的通信模块，用于接受外部设备数据并存储到存储器中或式1的运算参数中参与运算。

将h_b与预设的预警值进行比较。

采用经通信模块获取外设的水深探测装置记录的全潮最大水深h(未受冲刷坑影响的自然状况下水深)，全潮最大水深条件下平均阻水宽度B可以根据构建物形态手工输入；d₅₀为河床泥沙的平均中值粒径，可根据河床取样资料的泥沙粒配曲线查得；参数w取值为5至20，u为全潮最大流速，通过流速计取得，以手工或无线传输方式输入到存储器；k₁为基础桩平面布置系数，条带型k₁＝1.0，梅花型k₁＝0.862；k₂为基础桩垂直布置系数，直桩k₂＝1.0，斜桩k₂＝1.176，手工输入、预置或利用通信模块从服务器获取。本装置的预测值与实测值、其他潮流作用下局部冲刷试验值吻合良好，式1不仅可以较好地反映室内试验数据，而且得到了杭州湾大桥实测值、汕头妈屿跨海大桥以及江苏苏通长江大桥试验值的较好验证，进一步核实了本发明的合理性和可靠性。且本发明不需要声学探头，避免了水沙等干扰。