CN209182502U - 一种桥墩水下泥沙冲刷深度全方位监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种桥墩水下泥沙冲刷深度全方位监测装置，包括调节座、收卷电机、绕线转轴、收卷线、安装板、滑块、电动伸缩杆、测深换能器；监测装置通过调节座与桥墩表面固定相连；调节座呈弧形，其上沿弧形方向设有滑槽；滑块与滑槽相适配，一端可滑动地设于滑槽内，另一端与安装板内侧固定相连，安装板外侧通过电动伸缩杆与测深换能器相连；调节座一端设有收卷电机，调节座的对应位置处设有转动孔，该转动孔与调节座上的滑槽相连通；绕线转轴设于转动孔内，收卷电机的输出轴与绕线转轴传动相连，收卷线一端绕接在绕线转轴上，另一端穿入滑槽内与滑块固定相连。采用本实用新型装置能够有效实现桥梁周侧水下泥沙冲刷深度全方位监测。

Description

一种桥墩水下泥沙冲刷深度全方位监测装置

技术领域

本实用新型涉及桥梁监测技术领域，具体为一种桥梁水下泥沙冲刷深度全方位监测装置。

背景技术

冲刷是桥梁基础周围土层被流水侵蚀，使桥梁基础暴露于水中，减小桥梁的横向承载能力和桩基的抗屈曲承载能力，增大水流的横向冲击力。冲刷是导致桥梁损毁的一个重要原因，主要包括三种形式：自然冲刷、一般冲刷、局部冲刷。世界各国每年都有许多桥梁因水的长期冲刷而毁坏，据数据统计，美国垮塌的桥梁中，32.8%都是由于冲刷桥墩引起的；哥伦比亚桥梁垮塌中，35%的混领土桥梁垮塌是由冲刷引起的；我国现有大量的桥梁具有安全隐患，由于水流的长期不断的冲刷，易造成桥梁基础悬空桥面垮塌。

通过实时监视桥梁水下冲刷深度变化，建立预测模型对桥梁健康状况进行预测，是桥梁检测及安全预警的发展趋势。我国在桥梁冲刷数值模拟和水利计算方面的研究很多，但在冲刷检测系统方面的研究很少。目前还鲜有专门检测桥梁基础泥沙深度装置，更不能做到实时全方位的监测并预警作用。

现有技术中通过在桥墩表面安装测深换能器，由测深换能器向水底发射高频信号，信号经反射后由测深换能器接收，利用测深换能器发出和接收信号之间的时间差，能够计算获得测深换能器下的水深，从而获得桥墩单个点的冲刷深度。但现有技术仍无法实现实时全方位的监测。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够进行桥梁周侧水下泥沙冲刷深度全方位监测的装置。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种桥墩水下泥沙冲刷深度全方位监测装置，包括调节座、收卷电机、绕线转轴、收卷线、安装板、滑块、电动伸缩杆、测深换能器；监测装置通过调节座与桥墩表面固定相连；调节座呈弧形，其上沿弧形方向设有滑槽；滑块与滑槽相适配，一端可滑动地设于滑槽内，另一端与安装板内侧固定相连，安装板外侧通过电动伸缩杆与测深换能器相连；调节座一端设有收卷电机，调节座的对应位置处设有转动孔，该转动孔与调节座上的滑槽相连通；绕线转轴设于转动孔内，收卷电机的输出轴与绕线转轴传动相连，收卷线一端绕接在绕线转轴上，另一端穿入滑槽内与滑块固定相连。

通过收卷电机带动滑块滑动，从而控制测深换能器沿桥墩周侧移动，并通过电动伸缩杆对测深换能器的测探半径进行控制，由此实现桥墩周侧水下泥沙冲刷深度的全方位监测。

其中，测深换能器采用单波束换能器。

优选的，调节座为圆环状，通过螺栓固定在桥墩表面。利用圆环状的调节座，使得测深换能器能够绕桥墩圆周运动，进一步提高对泥沙冲刷深度的全方位立面监测。并通过螺栓固定，方便对装置整体进行安装、拆卸。

进一步的，调节座包括两个对接半圆环形调节带，整体围成圆环状，各半圆形调节带上分别设有上述滑槽，两个滑槽一端对接相通；收卷电机设于其中一个半圆环形调节带上、且位于滑槽的另一端；半圆环形调节带上设有对应的卡槽，通过设于卡槽内的卡箍将调节座固定在桥墩表面。利用卡箍进行调节座的对接，更加方便固定，且无需对桥墩表面进行固定螺孔的加工。

进一步的，滑槽和滑块为相适配的T型滑槽和T型滑块；滑块和安装板上设有对应的定位螺孔，通过定位螺栓固定相连。

进一步的，本实用新型全方位监测装置还包括固定板和升降装置；固定板与上述电动伸缩杆输出端相连；测深换能器通过升降装置可上下移动地设于固定板上。

利用升降装置的设定，方便根据水位变化对测深换能器进行上下移动，以保证其位于最低水位线以下0.9-1.1米的位置处。

优选结构为：固定板上设有升降滑槽；升降装置包括电动升降杆、升降板；电动升降杆一端固定设于固定板上，另一端与升降板相连；升降板上设有对应的升降滑条，该升降滑条设于升降滑槽内。

进一步的，上述全方位监测装置还包括测探转动机构；测探转动机构包括转动电机、转动盘、转动连杆；转动电机固定设于所述升降板上，且输出轴与转动盘中心相连；转动连杆倾斜向下设置，且两端分别与转动盘周侧、测深换能器相连。

通过测探转动机构可控制测深换能器在扇形范围内进行扫描测探，进一步提高了对泥沙冲刷深度的全方位立面监测。

进一步的，上述全方位监测装置还包括标定板；标定板固定设于桥墩表面、升降板上方，且延伸至测深换能器正上方。通过该标定板既能实现对测深换能器测探精准度的定期校验，又能有效保护下方的测深换能器，避免被落水重物砸坏。

进一步的，调节座的滑槽内设有复位弹簧，一端与调节座相连，另一端与滑块相连。通过复位弹簧有效进行滑块复位。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

采用本实用新型装置能有效实现对桥墩水下泥沙冲刷深度全方位实时监测，且方便拆装。配合标定板的使用，使得监测数据更加准确。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中监测装置的结构示意图；

图2为图1中收卷电机与滑块的连接示意图；

图3为本实用新型实施例2中监测装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例2监测装置安装于桥墩表面的整体示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

实施例1

本实用新型桥墩水下泥沙冲刷深度全方位监测装置包括调节座1、收卷电机2、绕线转轴3、收卷线4、安装板5、滑块6、电动伸缩杆7、测深换能器8、复位弹簧9。

如图1所示，调节座1两端分别设有第一定位螺孔11，通过第一固定螺栓12将调节座与桥墩表面固定相连。调节座1呈弧形，其上沿弧形方向设有T型滑槽10，滑槽10内设有相适配的滑块6，滑块6可滑动地设于滑槽10内。滑块6和安装板5上设有相对应的第二定位螺孔13和第二定位螺孔14，通过第二固定螺栓15进行两者之间的固定连接。安装板5外侧通过电动伸缩杆7与测深换能器8相连，通过电动伸缩杆7的伸缩，调节测深换能器8与桥墩之间的距离。

结合图2，调节座1一端设有收卷电机2，调节座1的对应位置处设有转动孔，该转动孔与调节座上的滑槽10相连通；绕线转轴3设于转动孔内，收卷电机2的转子与绕线转轴3传动相连，收卷线4一端绕接在绕线转轴3上，另一端穿入滑槽10内与滑块6固定相连。通过收卷电机2对收卷线的收卷作用，控制滑块带动测深换能器8绕桥墩周向运动。复位弹簧9设于滑槽10内，一端与调节座1相连，另一端与滑块6相连。通过复位弹簧9有效进行滑块复位。

本实用新型桥墩水下泥沙冲刷深度全方位监测装置通过调节座将测深换能器安装于最低水位线以下0.9-1.1米位置处，通过收卷电机控制测深换能器转动，通过电动伸缩杆控制测深换能器伸缩移动，从而获得全方位立面的监测数据。

优选方案，调节座可采用环形结构，从而实现测深换能器360度转动。

该环形结构的调节座可采用两个对接半圆环形调节带，整体围成圆环状，各半圆形调节带上分别设有上述滑槽，两个滑槽一端对接相通；收卷电机设于其中一个半圆环形调节带上、且位于滑槽的另一端；半圆环形调节带上设有对应的卡槽，通过设于卡槽内的卡箍将调节座固定在桥墩表面。利用卡箍进行调节座的对接，更加方便固定，且无需对桥墩表面进行固定螺孔的加工。

实施例2

本实用新型桥墩水下泥沙冲刷深度全方位监测装置包括调节座1、收卷电机2、绕线转轴3、收卷线4、安装板5、滑块6、电动伸缩杆7、测深换能器8、复位弹簧9、固定板、升降装置、测探转动机构和标定板。其中调节座1、收卷电机2、绕线转轴3、收卷线4、安装板5、滑块6、电动伸缩杆7、复位弹簧9的结构及连接同实施例1。

如图3、图4所示，固定板16与上述电动伸缩杆7输出端相连，固定板16上设有升降滑槽17；升降装置包括电动升降杆18、升降板19；电动升降杆18一端固定设于固定板16上，另一端与升降板19相连；升降板19上设有对应的升降滑条20，该升降滑条20设于升降滑槽内。测探转动机构包括转动电机21、转动盘22、转动连杆23；转动电机22固定设于升降板19上，且输出轴与转动盘22中心相连；转动连杆23倾斜向下设置，且两端分别与转动盘22周侧、测深换能器8相连。标定板24固定设于桥墩25表面、升降板19上方，且延伸至测深换能器8正上方。转动电机21采用步进电机，通过对转动角度控制实现对测深换能器扇形扫描范围的控制。

通过电动升降杆带动升降板沿升降滑槽进行上下移动，方便根据水位变化调整测深换能器的入水深度，以保证其位于最低水位线以下0.9-1.1米的位置处。同时利用转动电机转动控制测深换能器在扇形范围内进行扫描测探，进一步提高了对泥沙冲刷深度的全方位立面监测。

标定板的设定能有效保护下方的测深换能器，避免被落水重物砸坏。同时在对测深换能器进行定期校准时，可通过转动电机将测深换能器翻转180度，使得其发射的高频信号正对标定板，经标定板反射后由测深换能器接收，利用测深换能器发出和接收信号之间的时间差，并通过标定板与测深换能器之间的已知距离对测深换能器的测探数据进行校验，能有效提高测深换能器的测探准确性。

Claims (9)

1.一种桥墩水下泥沙冲刷深度全方位监测装置，其特征在于：包括调节座、收卷电机、绕线转轴、收卷线、安装板、滑块、电动伸缩杆、测深换能器；所述监测装置通过调节座与桥墩表面固定相连；所述调节座呈弧形，其上沿弧形方向设有滑槽；所述滑块与滑槽相适配，一端可滑动地设于滑槽内，另一端与安装板内侧固定相连，安装板外侧通过所述电动伸缩杆与测深换能器相连；所述调节座一端设有收卷电机，调节座的对应位置处设有转动孔，该转动孔与调节座上的滑槽相连通；所述绕线转轴设于转动孔内，收卷电机的输出轴与绕线转轴传动相连，收卷线一端绕接在绕线转轴上，另一端穿入滑槽内与所述滑块固定相连。

2.根据权利要求1所述的全方位监测装置，其特征在于：所述调节座为圆环状，通过螺栓固定在桥墩表面。

3.根据权利要求1所述的全方位监测装置，其特征在于：所述调节座包括两个对接半圆环形调节带，其上分别设有所述滑槽，两个滑槽一端对接相通；所述收卷电机设于其中一个半圆环形调节带上、且位于滑槽的另一端；半圆环形调节带上设有对应的卡槽，通过设于卡槽内的卡箍将所述调节座固定在桥墩表面。

4.根据权利要求2或3所述的全方位监测装置，其特征在于：所述滑槽和滑块为相适配的T型滑槽和T型滑块；所述滑块和安装板上设有对应的定位螺孔，通过定位螺栓固定相连。

5.根据权利要求4所述的全方位监测装置，其特征在于：所述全方位监测装置还包括固定板、升降装置；所述固定板与电动伸缩杆输出端相连；所述测深换能器通过所述升降装置可上下移动地设于所述固定板上。

6.根据权利要求5所述的全方位监测装置，其特征在于：所述固定板上设有升降滑槽；所述升降装置包括电动升降杆、升降板；所述电动升降杆一端固定设于固定板上，另一端与所述升降板相连；所述升降板上设有对应的升降滑条，该升降滑条设于所述升降滑槽内。

7.根据权利要求6所述的全方位监测装置，其特征在于：所述全方位监测装置还包括测探转动机构；所述测探转动机构包括转动电机、转动盘、转动连杆；所述转动电机固定设于所述升降板上，且输出轴与转动盘中心相连；所述转动连杆倾斜向下设置，且两端分别与转动盘周侧、测深换能器相连。

8.根据权利要求7所述的全方位监测装置，其特征在于：所述全方位监测装置还包括标定板；所述标定板固定设于桥墩表面、升降板上方，且延伸至所述测深换能器正上方。

9.根据权利要求8所述的全方位监测装置，其特征在于：所述调节座的滑槽内设有复位弹簧，一端与调节座相连，另一端与滑块相连。