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《哈尔滨工业大学》 2011年
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桥梁冲刷的超声监测技术

吴彪  
【摘要】:冲刷是水流对河床的冲蚀淘刷过程,是组成河床的泥沙颗粒被水流冲走,致使河底高程降低或河岸后退的过程。冲刷是导致桥梁水毁的一个重要原因,世界各国每年都有许多桥梁因洪水的冲刷而毁坏。冲刷深度是冲刷影响桥梁安全的最重要因素,冲刷深度的监测对于桥梁的安全至关重要。目前已有桥梁冲刷的监测方法在实施过程与监测效果都存在着很多不足之处。针对桥梁冲刷的特点和已有方法存在的不足,本文设计了基于超声感应原理的桥梁冲刷监测系统,并通过冲刷模型试验对该系统进行了实验性研究,主要研究内容如下: 利用超声波的一些有利特性,设计了基于超声感应原理的冲刷监测系统。超声波拥有良好的传播性能,具有非常好的方向性,可以在声阻抗不同的两种介质的界面上发生反射。本系统将超声探头置于护筒内部并上下移动,探头发射的超声波在冲刷深度范围内可以在冲刷坑壁处反射,从而确定冲刷坑壁的位置。通过波形可以判断冲刷深度所在位置,通过探头移动距离即可得到冲刷深度。 通过冲刷模型实验,对该系统进行了测试。实验通过水循环系统对桥墩模型周围的模拟河床的冲刷来建立桥墩的冲刷模型,在桥墩模型受冲刷过程中,应用本监测系统对某一时刻的冲刷深度进行测量;在实验的最后阶段还模拟了河床的沉积过程并应用本系统对这一过程进行了监测。通过实验可以证明,本系统具有对桥梁冲刷进行实时监测的能力,并且可以通过监测数据得到监测面上冲刷坑的轮廓形态。 分析了冲刷导致桥梁破坏的四种典型的破坏模式,对冲刷给桥梁带来的危害性进行了详细的分析,并给出了各类破坏类型对应的临界条件。针对桥梁冲刷介绍了两种类型的防护方法及其特点,同时提供了桥梁冲刷防护方法的选择方法,对于桥梁的冲刷的安全性评估与防护具有指导意义。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U442.32

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