一種用于樁柱結(jié)構(gòu)物局部沖刷試驗(yàn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及圓柱周圍局部沖刷試驗(yàn)的監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋環(huán)境下，粧柱結(jié)構(gòu)物周圍沖刷坑的發(fā)展過程是十分復(fù)雜的，其形態(tài)(深度與范圍)受眾多因素的耦合影響，比如水深、波浪和水流條件、結(jié)構(gòu)物形狀和幾何尺寸等。這給準(zhǔn)確預(yù)測復(fù)雜海洋環(huán)境條件下跨海大橋基礎(chǔ)的局部沖刷帶來了很大的挑戰(zhàn)。目前，針對現(xiàn)場基礎(chǔ)沖刷問題，主要有以下幾類評(píng)估方法:①依據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)理論公式；?現(xiàn)場沖刷坑長期測試；③通過CFD數(shù)值模擬計(jì)算；④室內(nèi)水槽縮尺試驗(yàn)。其中，室內(nèi)水槽試驗(yàn)將現(xiàn)場水動(dòng)力條件、結(jié)構(gòu)物尺寸、底床條件依據(jù)一定的相似率進(jìn)行縮尺，以相對較小的尺寸來模擬現(xiàn)場沖刷坑的發(fā)展過程，測試獲得試驗(yàn)水槽內(nèi)沖刷坑形態(tài)，最后再通過比尺關(guān)系還原得到現(xiàn)場沖刷坑尺寸，對海洋基礎(chǔ)的現(xiàn)場沖刷作出定量評(píng)估。局部沖刷坑的發(fā)展是一個(gè)動(dòng)態(tài)的復(fù)雜過程，因此需要對其進(jìn)行長時(shí)間實(shí)時(shí)監(jiān)測，以獲得海床地形演化過程，這是研宄揭示復(fù)雜水動(dòng)力條件下海洋基礎(chǔ)長期沖刷機(jī)制的重要基礎(chǔ)。目前，在室內(nèi)水槽試驗(yàn)中，主要通過超聲波或激光測距儀等設(shè)備進(jìn)行水下測試，其精度較高，但是也有價(jià)格昂貴、探頭伸入水面干擾流場等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種用于粧柱結(jié)構(gòu)物局部沖刷試驗(yàn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，可以實(shí)現(xiàn)粧周沖刷坑深度、范圍的實(shí)時(shí)監(jiān)測，非接觸式、不破壞局部沖刷地形、簡單方便、易操作、易推廣等特點(diǎn)。
[0004]本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種用于粧柱結(jié)構(gòu)物局部沖刷試驗(yàn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，包括用于模擬粧柱結(jié)構(gòu)物的圓柱體、用于模擬水底環(huán)境的試驗(yàn)土層和試驗(yàn)水層，所述試驗(yàn)水層位于所述試驗(yàn)土層的上方，所述圓柱體的下部被埋入試驗(yàn)土層中，所述圓柱體的周壁透明且底部密封，所述圓柱體被埋入所述試驗(yàn)土層中的高度不小于所述圓柱體外徑的2倍，所述圓柱體的上端伸出于所述試驗(yàn)水層，所述實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置還包括相機(jī)，所述相機(jī)通過支架被置于所述透明圓柱體的內(nèi)部空間中，所述相機(jī)的水平位置低于所述試驗(yàn)水層的水平面，所述相機(jī)的鏡頭豎直向下、鏡面水平，所述相機(jī)的鏡頭中心與所述圓柱體底部中心在豎直方向上對齊，所述相機(jī)數(shù)據(jù)連接外部處理單元。
[0005]在采用上述技術(shù)方案的同時(shí)，本實(shí)用新型還可以采用或者組合采用以下進(jìn)一步的技術(shù)方案:
[0006]所述透明圓柱體為有機(jī)玻璃桶，所述有機(jī)玻璃桶的桶壁厚度為1.5_3mm，其底部厚度為2_5mm。
[0007]所述有機(jī)玻璃桶的外表面設(shè)有刻度線。
[0008]所述相機(jī)的支架上連接有可伸縮裝置，所述相機(jī)能在所述可伸縮裝置的驅(qū)動(dòng)下在所述圓柱體內(nèi)部移動(dòng)。
[0009]所述外部處理單元為電腦或其他照片處理裝置，能夠進(jìn)行照片的數(shù)據(jù)處理。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型提出了一種新的圓柱周圍局部沖刷坑發(fā)展的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，圓柱為透明有機(jī)玻璃桶、底部密封，內(nèi)部放置的相機(jī)可明顯記錄沖刷坑深度邊界(圓柱外壁與床砂接觸線)的變化以及沖刷坑外邊界(沖刷坑范圍)發(fā)展變化情況，可對粧周沖刷坑深度、沖刷坑寬度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、并數(shù)據(jù)化，通過該裝置可以獲得:1、試驗(yàn)過程中任意時(shí)刻的沖刷坑深度邊界變化、沖刷坑外邊界變化情況，2、試驗(yàn)過程中任意方向上沖刷坑深度及范圍的變化情況，3、整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中沖刷坑平均深度隨時(shí)間的變化曲線、沖刷坑外邊界隨時(shí)間的變化情況，通過上述變化情況可以進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析從而為實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用提供有價(jià)值的參考。本實(shí)用新型的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集采用非接觸式手段，不破壞地形，簡單方便、易操作。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]參照附圖。
[0013]本實(shí)用新型的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置包括用以模擬粧柱結(jié)構(gòu)物的圓柱體1、用于模擬水底環(huán)境的試驗(yàn)土層2和試驗(yàn)水層3，圓柱體I的的周壁透明且底部密封，圓柱體I的下部被埋入試驗(yàn)土層2中，為了確保圓柱體I埋入的穩(wěn)定性，圓柱體I被埋入試驗(yàn)土層2中的高度不小于圓柱體外直徑的2倍，圓柱體I的上端伸出于試驗(yàn)水層1，防止水進(jìn)入圓柱體內(nèi)部，確保圓柱體I內(nèi)部不受到水的沖擊，保證試驗(yàn)效果。
[0014]實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置還包括相機(jī)4，相機(jī)4通過支架5被置于圓柱體I的內(nèi)部空間中，相機(jī)4的作用是進(jìn)行沖刷坑深度和寬度變化情況的采集，相機(jī)4的鏡頭豎直朝下，鏡面處于水平位置，并且，相機(jī)4的鏡頭中心與圓柱體底部中心在豎直方向上對齊，確保采集點(diǎn)正中，采集位置不偏不倚，相機(jī)4通過數(shù)據(jù)線連接外部處理單元，外部處理單元可以是PC機(jī)，通過PC機(jī)，將采集到的照片進(jìn)行收集和處理，照片處理可以采用常用的圖像處理工具，確保每張照片的角度都一樣，以便進(jìn)行結(jié)果的分析。
[0015]為了盡量避免水的折射給相機(jī)采集帶來的影響，相機(jī)2的水平位置應(yīng)當(dāng)?shù)陀谠囼?yàn)水層I的水平面。
[0016]透明圓柱體I為有機(jī)玻璃桶，為了確保圓柱體I的強(qiáng)度，更好地模擬沖刷現(xiàn)實(shí)環(huán)境，有機(jī)玻璃桶的桶壁應(yīng)當(dāng)具有一定的厚度，但另一方面，為了保證相機(jī)采集的準(zhǔn)確性，有機(jī)玻璃桶不宜太厚，否則玻璃的折射會(huì)對相機(jī)的拍攝產(chǎn)生較大影響，因此有機(jī)玻璃桶的桶壁厚度應(yīng)當(dāng)設(shè)置在1.5-3_之間，優(yōu)選為2_，同時(shí)，有機(jī)玻璃的材質(zhì)具有一定的回彈力，與海底柱狀結(jié)構(gòu)物的受力類似。有機(jī)玻璃桶的底部厚度為2-5mm，優(yōu)選為3mm，底部不宜太厚，在確保其強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，其底部應(yīng)當(dāng)越薄越好，以免產(chǎn)生過多的折射，影響相機(jī)的拍攝效果O
[0017]有機(jī)玻璃桶的外表面設(shè)有刻度線，在試驗(yàn)之前，需要根據(jù)刻度線來對沖刷坑深度和寬度進(jìn)行基礎(chǔ)標(biāo)定，試驗(yàn)后，所采集的圖片上，根據(jù)刻度線來進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。
[0018]相機(jī)4的支架5上連接有可伸縮裝置，相機(jī)能夠在可伸縮裝置的驅(qū)動(dòng)下在圓柱體I內(nèi)部移動(dòng)，從而調(diào)整相機(jī)4所處的位置，以便選取最佳拍攝角度，作為采集位置，可伸縮裝置可以采用螺桿等形式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于粧柱結(jié)構(gòu)物局部沖刷試驗(yàn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，包括用于模擬粧柱結(jié)構(gòu)物的圓柱體、用于模擬水底環(huán)境的試驗(yàn)土層和試驗(yàn)水層，所述試驗(yàn)水層位于所述試驗(yàn)土層的上方，所述圓柱體的下部被埋入試驗(yàn)土層中，其特征在于:所述圓柱體的周壁透明且底部密封，所述圓柱體被埋入所述試驗(yàn)土層中的高度不小于所述圓柱體外徑的2倍，所述圓柱體的上端伸出于所述試驗(yàn)水層，所述實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置還包括相機(jī)，所述相機(jī)通過支架被置于所述透明圓柱體的內(nèi)部空間中，所述相機(jī)的水平位置低于所述試驗(yàn)水層的水平面，所述相機(jī)的鏡頭豎直向下、鏡面水平，所述相機(jī)的鏡頭中心與所述圓柱體底部中心在豎直方向上對齊，所述相機(jī)數(shù)據(jù)連接外部處理單元。2.如權(quán)利要求1所述的一種用于粧柱結(jié)構(gòu)物局部沖刷試驗(yàn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述透明圓柱體為有機(jī)玻璃桶，所述有機(jī)玻璃桶的桶壁厚度為1.5-3mm，其底部厚度為2_5mm03.如權(quán)利要求2所述的一種用于粧柱結(jié)構(gòu)物局部沖刷試驗(yàn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述有機(jī)玻璃桶的外表面設(shè)有刻度線。4.如權(quán)利要求1所述的一種用于粧柱結(jié)構(gòu)物局部沖刷試驗(yàn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述相機(jī)的支架上連接有可伸縮裝置，所述相機(jī)能在所述可伸縮裝置的驅(qū)動(dòng)下在所述圓柱體內(nèi)部移動(dòng)。5.如權(quán)利要求1所述的一種用于粧柱結(jié)構(gòu)物局部沖刷試驗(yàn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述外部處理單元為電腦或其他照片處理裝置，能夠進(jìn)行照片的數(shù)據(jù)處理。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種用于樁柱結(jié)構(gòu)物局部沖刷試驗(yàn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，包括圓柱體、試驗(yàn)土層和試驗(yàn)水層，試驗(yàn)水層位于試驗(yàn)土層的上方，圓柱體的下部被埋入試驗(yàn)土層中，圓柱體的周壁透明且底部密封，圓柱體被埋入試驗(yàn)土層中的高度不小于所述圓柱體外徑的2倍，圓柱體的上端伸出于試驗(yàn)水層，實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置還包括相機(jī)，相機(jī)通過支架被置于透明圓柱體的內(nèi)部空間中，相機(jī)數(shù)據(jù)連接外部處理單元。本實(shí)用新型的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集采用非接觸式手段，不破壞地形，簡單方便、易操作。
【IPC分類】E02D33/00
【公開號(hào)】CN204645105
【申請?zhí)枴緾N201520242967
【發(fā)明人】王立忠, 馬麗麗, 國振, 秦肖, 胡益鑄, 蔡邦國, 馬越峰, 陳國興, 陳向陽
【申請人】浙江大學(xué), 浙江溫州沈海高速公路有限公司, 浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年4月21日