[发明专利]一种成像声呐扫描桥梁水下桩柱缺陷的测点布设方法

说明书

本发明提出一种成像声呐扫描桥梁水下桩柱缺陷的测点布设方法，用于计算布署多台声呐进行扫描检测作业的测点位置，水下桩柱为圆截面的单桩或单墩柱；测点布设方法包括声呐环绕桩柱周侧设置的环向测点布设方法、声呐沿桩柱竖向旁侧设置的纵向测点布设方法；环向测点布设方法用于单桩或单墩柱、排桩柱（1×n）有承台、群桩柱（2×n）有承台的桩柱扫描作业；所述测点布设方法中，设α、β分别代表声呐工作参数的水平波束角、扫描范围的中心角，r代表桩柱尺寸的半径，l代表声呐与桩柱边缘之间的最短距离，α、β、r和l相互匹配；本发明能采用最优的测点数量与位置对水下桩柱进行完整的表观图像采集，最大程度的减少测点数量，提高检测效率。

技术领域

本发明涉及桥梁水下桩柱缺陷检测技术领域，尤其是一种成像声呐扫描桥梁水下桩柱缺陷的测点布设方法。

背景技术

桥梁水下结构是确保桥梁安全稳定运行的重要组成部分。但是，由于水下结构长期处于复杂的水环境中，导致其形成各类损伤缺陷,且不易被发现。这些损伤、缺陷导致桥梁承载能力和耐久性降低,严重危及行车安全和桥梁的寿命。

近年来，随着科技的进步，检测仪器和检测技术得到了快速发展。其中，由于声呐仪器对环境的适应能力强，在浑水环境下仍能有效工作，并且具有更高效的检测效率，声成像技术得到了社会的广泛关注。但是，声呐目前大多应用于桩柱冲刷深度的检测及监测，对于桩柱墩表观的检测暂时停留在相对粗糙的定性检测阶段。现研究采用声呐设备对水下桩柱墩进行定性化检测，则声呐的测点布设成为至关重要的一个因素。

发明内容

本发明提出一种成像声呐扫描桥梁水下桩柱缺陷的测点布设方法，能采用最优的测点数量与位置对水下桩柱进行完整的表观图像采集，最大程度的减少测点数量，提高检测效率。

本发明采用以下技术方案。

一种成像声呐扫描桥梁水下桩柱缺陷的测点布设方法，用于计算布署多台声呐进行扫描检测作业的测点位置，所述水下桩柱为圆截面的单桩或单墩柱；所述测点布设方法包括声呐环绕桩柱周侧设置的环向测点布设方法，还包括声呐沿桩柱竖向旁侧设置的纵向测点布设方法；所述环向测点布设方法用于单桩或单墩柱、排桩柱(1×n)有承台、群桩柱(2×n)有承台的桩柱扫描作业；所述测点布设方法中，设α、β分别代表声呐工作参数的水平波束角、扫描范围的中心角，r代表桩柱尺寸的半径，l代表声呐与桩柱边缘之间的最短距离，α、β、r和l相互匹配。

当所述环向测点布设方法用于单桩或单墩柱的桩柱扫描作业时，若桩柱无承台，则l和r之间的关系是：

β的计算方法如下：

β＝2arcsin[(1+l/r)sin(α/2)]-α (公式2)；

测点所需个数用下述公式表示：

公式中α为声呐的水平波束角，int(x)函数和mod(x)函数分别表示整数值函数和分数值函数；

所述环向测点布设方法以Mod(2π/β₀)对声呐扫描覆盖区域进行评估，当0≤Mod(2π/β₀)0.5时，表示声呐扫描在桩柱处的未覆盖区域相对较小，当0.5≤Mod(2π/β₀)1表示声呐扫描在桩柱处的未覆盖区域相对较大；

在所述环向测点布设方法中，若需提高重叠面积，可通过增加测点n的数值来实现。