[发明专利]基于机械扫描成像声呐扫描桥墩基础冲刷的测点布设方法

说明书

本发明提出基于机械扫描成像声呐扫描桥墩基础冲刷的测点布设方法，可通过布设多个用于安装声呐的测点对桥墩桩基础冲刷区地形进行完整检测，其特征在于：所述布设方法中，当桥墩桩基础为无承台单桩基础时，对无承台单桩基础以中心测点为基础绕桩周布设环向测点；当桥墩桩基础为有承台单排桩或有承台双排群桩基础时，在有承台的排桩基础处根据中心测点和承台位置关系对中心测点进行水平移动以布设相邻辅助测点；本发明可以实现对桥墩基础冲刷地形的完整检测，有利于进一步对桥墩基础冲刷地形进行三维重构。

技术领域

本发明涉及水下桥墩基础冲刷地形检测技术领域，尤其是基于机械扫描成像声呐扫描桥墩基础冲刷的测点布设方法。

背景技术

在中国，大多数的桥梁水毁破坏都是由于冲刷使得桥墩基础埋深减小，以致桩基承台能力显著下降。冲刷具有突发性和灾难性，桥梁水毁给人民的生命财产造成巨大损失，且随着桥梁数量的日益增加，桥梁基础冲刷现象日益突出，对桥梁基础冲刷进行定期检测，掌握桥梁基础冲刷状况，可以为桥梁工程的结构状态评估、冲刷灾害预防等提供有力的信息。

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。声呐在水下环境适应能力强，在浑水环境下仍能有良好的成像效果，具备高效的检测效率，因此，声呐成像技术广泛应用于桥墩基础冲刷检测。但是，目前应用声呐成像技术对基础冲刷检测时大多只是对桥墩基础冲刷较为严重区域布设测点进行检测，缺乏对桥墩基础冲刷地形的完整检测，难以进一步还原出基础冲刷整体的地形地貌信息。现研究采用声呐对基础冲刷地形进行完整检测和三维重构，而声呐测点布设是至关重要的一个因素。

因此，需要一种基于机械扫描成像声呐扫描桥墩基础冲刷的测点布设方法。

发明内容

本发明提出基于机械扫描成像声呐扫描桥墩基础冲刷的测点布设方法，可以实现对桥墩基础冲刷地形的完整检测，有利于进一步对桥墩基础冲刷地形进行三维重构。

本发明采用以下技术方案。

基于机械扫描成像声呐扫描桥墩基础冲刷的测点布设方法，可通过布设多个用于安装声呐的测点对桥墩桩基础冲刷区地形进行完整检测，所述布设方法中，当桥墩桩基础为无承台单桩基础时，对无承台单桩基础以中心测点为基础绕桩周布设环向测点；当桥墩桩基础为有承台单排桩或有承台双排群桩基础时，在有承台的排桩基础处根据中心测点和承台位置关系对中心测点进行水平移动以布设相邻辅助测点。

当桥墩桩基础为无承台单桩基础时，若中心测点移动不受到承台遮挡影响，则通过水平横向移动布设两侧相邻辅助测点；按照相邻波束之间约为20％的波束覆盖宽度对水平移动距离Δx取值：

Δx≈(1-20％)·ab 公式一；

ab为声呐中心测点正下方波束覆盖河床宽度，计算方法如下：

其中，h为声呐和基础冲刷河床的检测距离。

在针对无承台单桩基础进行冲刷区测点布设时，若以同一方位一组测点为基础，依次环向旋转α角度布设n组测点，用于以桥墩为中心，半径为R范围内的基础冲刷地形的完整检测，则包含中心测点和两侧辅助测点的一组测点的波束覆盖宽度AB的计算公式为：

AB＝2Δx+ab＝2.6ab 公式三；

其中，相邻方位的一组测点的旋转角度的计算公式为：

环向布设测点组数n和旋转角度α之间的关系计算公式为：

公式中f(x)为取整函数，g(x)为取小数函数。f(2π/α)为基础冲刷布设测点数的整数部分，g(2π/α)为基础冲刷布设测点数的小数部分；