[发明专利]一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置及测量方法

权利要求书

1.一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置，其特征在于，包括：

池体(14)，所述池体(14)内设置有水体；

生波装置(7)，所述生波装置(7)设置有若干个，若干所述生波装置(7)等间距设置在所述池体(14)一侧；

试验水池，所述试验水池设置在所述池体(14)中部，所述试验水池包括围墙(15)，所述围墙(15)内中部设置有动床试验区(5)，所述动床试验区(5)的顶面中心设置有桥墩模型(6)，所述动床试验区(5)的两侧分别依次设置有定床试验区(4)、沉沙区(3)和消能前池区(2)；

生流装置(8)，所述生流装置(8)设置有两个，且两所述生流装置(8)分别设置在所述围墙(15)的两侧底部；

试验装置，所述试验装置设置在所述动床试验区(5)、定床试验区(4)和所述池体(14)内用于进行数据收集。

2.根据权利要求1所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置，其特征在于：所述试验装置包括水位监测仪(9)、声学多普勒流速仪(10)、波高传感器(11)、探头式水下高频超声波测距系统(12)和三维激光扫描仪(13)；所述水位监测仪(9)设置有两个且分别设置在两所述定床试验区(4)上，所述声学多普勒流速仪(10)、所述探头式水下高频超声波测距系统(12)和所述波高传感器(11)均设置有若干个且均设置在所述动床试验区(5)上，所述三维激光扫描仪(13)设置有四个，其中两所述三维激光扫描仪(13)分别设置在两所述定床试验区(4)上，另外两所述三维激光扫描仪(13)分别设置在所述池体(14)内且位于所述动床试验区(5)的两侧，所述探头式水下高频超声波测距系统(12)设置在所述桥墩模型(6)底部周边。

3.根据权利要求1所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置，其特征在于：所述池体(14)内位于所述试验水池的外部区域设置为水流循环区(1)，所述池体(14)设置为长方形结构，所述水流循环区(1)内水体体积大于所述围墙(15)内的水体体积。

4.根据权利要求1所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置，其特征在于：所述围墙(15)内的两侧分别设置有实体水堰泄流隔墙(16)，所述实体水堰泄流隔墙(16)的一侧与所述围墙(15)的形成所述消能前池区(2)，其中一所述定床试验区(4)的一侧设置为倾斜面，另一所述定床试验区(4)的一侧设置为垂直断面，两所述定床试验区(4)的一侧分别设置有所述沉沙区(3)。

5.根据权利要求4所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置，其特征在于：一侧设置为倾斜面的所述定床试验区(4)一侧设置有均匀多孔稳流隔墙(17)，所述均匀多孔稳流隔墙(17)与其中一所述实体水堰泄流隔墙(16)之间形成其中一所述沉沙区(3)，一侧设置为断面的所述定床试验区(4)与另一所述实体水堰泄流隔墙(16)之间形成另一所述沉沙区(3)。

6.根据权利要求5所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置，其特征在于：所述均匀多孔稳流隔墙(17)设置为砖砌结构，所述均匀多孔稳流隔墙(17)侧面开设有若干通水孔。

7.根据权利要求1所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置，其特征在于：所述沉沙区(3)的底部高程远低于所述动床试验区(5)高程。

8.根据权利要求1所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置，其特征在于：所述定床试验区(4)为水体均匀运动的过渡区域，所述定床试验区(4)内部填充砂石料，所述定床试验区(4)上表面设置有水泥砂浆层，所述水泥砂浆层表层设置为拉毛层。

9.根据权利要求1所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置，其特征在于：所述动床试验区(5)设置有模型沙层，所述桥墩模型(6)位于所述动床试验区(5)中心位置，且所述桥墩模型(6)的底部嵌设在所述模型沙层内，所述模型沙层顶面与所述定床试验区(4)顶面平齐。

10.一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟测量方法，根据权利要求1所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，在所述池体(14)内组装所述生波装置(7)、试验水池、生流装置(8)和试验装置，并向所述池体(14)和所述试验水池内填充水体；

步骤二，对所述生波装置(7)、生流装置(8)和试验装置进行调试；

步骤三，开启生波装置(7)和生流装置(8)进行冲刷试验，利用试验装置对墩周冲刷深度进行实时监测；当所监测的床面高程无变化时，认为已达到冲淤动态平衡，试验停止，进行排水；

步骤四，利用试验装置在所述动床试验区(5)的前、后、左、右四个方向进行扫描，以规避桥墩模型(6)下方的遮挡区；扫描完毕后，利用三维点云处理程序对四个方向的三维点云数据进行拼接和处理；

步骤五，利用可视化程序对最终所述三维点云数据进行编辑，将复杂结构桥墩局部冲刷深度的测量结果进行直观、精确的展示。