测量桥墩周围局部冲刷深度的装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种测量桥墩周围局部冲刷深度的装置。该装置包括：支撑平台、升降机构、测量平台、监测探头和控制系统，支撑平台固定在桥墩的墩顶或墩身，升降机构安装在支撑平台上，测量平台悬挂在升降机构的下端，在测量平台上固定安装监测探头；控制系统安装在支撑平台或桥墩顶端，通过电缆和所述升降机构和监测探头连接，根据监测探头当前的高度值、监测探头与河床表面的测量点之间的距离值计算出河床表面的测量点当前的冲刷深度。本发明的装置具有易于安装、维护，汛期安全、可靠，精度及监测效率高等特点。无需在桥墩表面打孔，不对桥墩结构产生破坏，易于获得桥梁管理部门许可；整个安装过程均在水面以上完成，无需水下作业，易于实现。
【专利说明】
测重;桥i敦周围局部冲刷沫度的装置
技术领域
[0001]本发明涉及河床冲刷深度测量技术领域，尤其涉及一种测量桥墩周围局部冲刷深度的装置。
【背景技术】
[0002]跨河大桥是现代交通网络的重要组成部分，对于国民经济和社会发展至关重要。大桥桥墩修筑在天然河道中后，墩周水流被严重扰动，形成下降流、马蹄涡等三维、非稳态水流结构，这些结构显著增加水流挟沙能力，导致桥墩周围的河床发生局部冲刷。特别是在河流汛期发生大洪水时，由于水流流量大、流速快，墩周河床很容易被过度冲刷，使得桥墩基础裸露，威胁大桥安全，甚至发生桥毁人亡的重大事故。因此，对桥墩周围的局部冲刷深度进行实时监测，是确保桥梁安全运营的重要举措，已日益受到桥梁主管部门的重视。
[0003]为了实现桥墩局部冲刷深度的实时监测，广大科技工作者提出了大量具体的技术、方法和装置。根据测量装置与桥墩周围河床的相对位置关系，可以将现有技术分类为埋入式、接触式和非接触式三类。
[0004]图1示意了现有技术中的埋入式局部冲刷深度监测装置的结构图，这种装置将冲刷深度传感器19埋入桥墩I周围的河床2，传感器类型包括光纤光栅、时域反射计、压电传感器等。埋入式冲刷深度监测装置的主要优点，是冲刷深度传感器可以准确、可靠地感知河床高程的变化，从而提供准确的冲刷深度信息。但其缺点也较为显著:首先，将传感器埋入河床需要涉及水下开挖、打粧等水下作业;其次，被埋入河床的传感器锚固强度有限，在大江大河的洪水期，容易被洪水连根拔起，丧失监测能力;再次，洪水期河床表面存在大规模推移质运动，其中粒径较大的卵石3容易撞坏冲刷深度传感器;最后，单套埋入式局部冲刷深度监测装置仅能对单点的冲刷深度进行测量，如需对桥墩周围进行大面积监测，则需安装多套装置，经济投入显著增大。
[0005]图2示意了现有技术中的接触式局部冲刷深度监测装置的结构图，这种装置通过锚固在桥墩I上的支架28固定冲刷深度传感器29，传感器底部与河床2表面接触，并随着河床的冲刷而下降，传感器类型包括重力检测杆、重力式压电传感器等。接触式冲刷深度监测装置可以准确、可靠地感知河床高程因冲刷而发生的变化，其缺点主要有:首先，接触式局部冲刷深度监测装置难以监测河床因淤积而抬升的过程;其次，为了防止冲刷深度传感器被洪水冲走，需要在桥墩上开多个深孔以锚固支架28，这就涉及到水下打孔、安装等作业，难度极大；同时，打孔本身可能会对桥墩造成损伤，因而通常不被桥梁管理部门所允许;再次，洪水期河床表面的卵石3容易将测量仪器撞坏;最后，单套接触式局部冲刷深度测量装置仅能对单点的冲刷深度进行监测。
[0006]图3示意了专利CN102087360A公开的一种非接触式冲刷深度监测装置的结构图，这种装置在高于水面的桥墩I上架设支架38，支架上安装冲刷深度传感器39，并使传感器淹没在水面之下，传感器类型为超声测距仪。现有的非接触式冲刷深度监测装置可以避免水下作业，通过在支架上安装多个传感器并使用旋转支架，可以测量桥墩上、下游多个测点的冲刷深度，提高监测效率，但也存在多个关键缺陷:第一，超声波在水中的传播速度受温度、泥沙浓度等因素影响，不同季节和水流条件下测得的数据可能误差较大;第二，超声波回波信号37随传播距离以及水中泥沙浓度的增加而减弱，但天然河流在汛期往往具有水深大、泥沙浓度高的双重特点，导致超声波测距仪的信号在汛期非常微弱，难以测得可靠的冲刷深度数据;第三，天然河流的表面在汛期往往存在大量的杂草等漂浮物4，当这些漂浮物附着在支架及传感器附近后，不仅会导致传感器失效，还可能将整个测量装置撞坏;第四，为了将支架固定在桥墩上，通常需要在桥墩上开孔，难以获得桥梁管理部门的允许;第五，由于支架为悬臂梁结构，长度越大，稳定性越差，容易因摆动而引起测量误差。
[0007]综上所述，现有技术中的局部冲刷监测装置通常需要在水下作业及在桥墩上钻孔，技术难度高、并受监管制约；同时，天然河流在汛期流速快、水深大、泥沙浓度大、表面有漂浮物、底部有大量卵石运动，容易冲毁、撞毁监测装置或者使冲刷深度传感器失效;再次，现有的非接触式局部冲刷深度监测装置未考虑声波传播速度随水流条件的变化，误差较大;最后，现有装置仅能对桥墩周围的局部区域进行监测，监测效率较低。上述缺陷使得现有监测装置还无法真正用于大江、大河上桥墩局部冲刷深度的实时在线监测，严重制约了我国桥梁维护、管理水平的提升。
【发明内容】
[0008]本发明的实施例提供了一种测量桥墩周围局部冲刷深度的装置，以实现有效地测量桥墩周围局部冲刷深度。
[0009]为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
[0010]—种测量桥墩周围局部冲刷深度的装置，包括:支撑平台、升降机构、测量平台、监测探头和控制系统，
[0011]所述的支撑平台，用于固定在桥墩的墩顶或墩身，其位置高于大桥的设计洪水位；
[0012]所述的升降机构，用于安装在所述支撑平台上，其下端与所述测量平台连接；
[0013]所述的测量平台，用于悬挂在所述升降机构的下端，位置低于当前水位，高于河床表面，在测量平台上固定安装监测探头，该监测探头测量测量平台与河床表面的测量点之间的距离值，将所述距离值传输给所述控制系统；
[0014]所述的控制系统，用于安装在支撑平台或桥墩顶端，通过电缆和所述升降机构和监测探头连接，控制所述升降机构和监测探头的启动和停止，根据监测探头当前的高度值、监测探头与河床表面的测量点之间的距离值计算出河床表面的测量点当前的冲刷深度。
[0015]进一步地，所述的支撑平台包括环形钢结构、自锁机构和安装平台，所述环形钢结构由一根或多根钢材拼接而成，安装时通过所述自锁机构固定在桥墩上；
[0016]所述自锁机构包括接头板、螺母和螺栓，接头板为钢板，钢板上打通孔，通孔的孔径大于螺杆的外径，螺母与螺栓匹配，安装时将接头板预先焊接在环形钢结构的接头两端，将螺栓穿过相邻两块接头板上的通孔，并在螺栓末端拧上螺母，进而将环形钢结构紧锁在桥域的指定尚度；
[0017]所述安装平台为水平板，固定在所述环形钢结构的外侧，用于安装所述升降机构。
[0018]进一步地，所述的环形钢结构由两块半圆形钢板组成，由两套自锁机构固定在桥墩上，所述自锁机构的接头板上各打两个通孔，所述安装平台为不锈钢板，对称安装在桥墩上、下游。
[0019]进一步地，所述的升降机构包括电机、转轮和吊索，所述电机固定在所述安装平台上，所述电机的转轴与所述转轮同心对接，所述吊索的一端固定在所述转轮上，并随着所述转轮的转动而伸缩，所述吊索的另一端竖直向下穿过所述安装平台，与所述测量平台连接，启动所述电机后，所述吊索随着所述转轮的转动而缠绕在所述转轮的表面，从而控制所述测量平台的升降。
[0020]进一步地，所述装置包括两套升降机构，分别安装在桥墩上、下游的安装平台上，所述电机为伺服电机，所述吊索为不锈钢钢丝绳，其下端连接两截长度相同的钢丝绳，与所述测量平台形成两个对称连接点。
[0021 ]进一步地，所述测量平台包括环形支架、支腿和测量支杆，所述环形支架由多段中空不锈钢材拼接而成，形成环绕桥墩的环形结构，所述支腿分布安装在所述环形支架的四周，沿桥墩半径方向伸缩，用于将测量平台锁紧在桥墩表面，所述测量支杆为中空不锈钢材，焊接在所述环形支架的外侧。
[0022]进一步地，所述监测探头包括外壳、超声测距仪、温度传感器、泥沙浓度计、电机和柔性防护膜，所述外壳与所述测量支杆固定连接，接头处开孔以通过线缆，所述外壳的底端不封闭，侧面开孔，用于安装温度传感器和泥沙浓度计，所述温度传感器和泥沙浓度计的测量端露出外壳，所述电机固定在所述外壳的内部，转轴水平，所述超声测距仪竖直向下安装在所述电机的转轴上，所述超声测距仪的底端露出所述外壳的底端。
[0023]进一步地，所述超声测距仪的表面通过柔性防护膜与所述外壳连接，使得所述外壳形成防水的封闭体，当电机正向及反向转动时，所述超声测距仪沿桥墩半径方向来回摆动，所述超声测距仪发射的信号在河床表面上扫过一段直线，进而得到该直线上各点的冲刷深度。
[0024]进一步地，所述的控制系统包括线缆和终端机，所述终端机通过线缆和所述升降机构和监测探头连接，控制所述升降机构和监测探头的启动和停止，通过无线网络与外界通讯，根据监测探头当前的高度值、监测探头与河床表面的测量点之间的距离值计算出河床表面的测量点当前的冲刷深度;所述线缆为防水电缆，其低于设计洪水位的部分绑扎在所述升降机构的吊索上，并在吊索末端进入所述环形支架的内部。
[0025]由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提出的测量桥墩周围局部冲刷深度的装置具有易于安装、维护，汛期安全、可靠，精度及监测效率高等特点。整套装置由支撑平台承重，而支撑平台通过自锁机构固定在桥墩表面，无需在桥墩表面打孔，不对桥墩结构产生破坏，易于获得桥梁管理部门许可;整个安装过程均在水面以上完成，无需水下作业，易于实现。
[0026]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为现有技术中的埋入式局部冲刷深度监测装置的结构图；
[0029]图2为现有技术中的接触式局部冲刷深度监测装置的结构图；
[0030]图3为现有技术中的非接触式局部冲刷深度监测装置的结构图；
[0031 ]图4为本发明的桥墩局部冲刷深度监测装置的结构图；
[0032]图5为本发明的桥墩局部冲刷深度监测装置的支撑平台的结构图；
[0033]图6为本发明的桥墩局部冲刷深度监测装置的升降机构的结构图；
[0034]图7为本发明的桥墩局部冲刷深度监测装置的测量平台的结构图；
[0035]图8为本发明的桥墩局部冲刷深度监测装置的监测探头的结构图。
【具体实施方式】
[0036]下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0037]本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
[0038]本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0039]为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
[0040]本发明实施例针对现有桥墩局部冲刷深度监测装置的上述缺陷，提出一种桥墩局部冲刷深度实时监测装置，该装置具有易于安装、维护，汛期安全、可靠，精度及监测效率高等特点。
[0041]实施例:本实施例提供一种测量桥墩周围局部冲刷深度的装置的结构图如图4所示，包括支撑平台5、升降机构6、测量平台7、监测探头8、控制系统9;支撑平台5固定在桥墩I墩顶或墩身，其位置高于大桥的设计洪水位10;升降机构6安装在支撑平台5上，其下端与测量平台7连接;测量平台7为环形结构，环绕在桥墩I四周，悬挂在升降机构6的下端，位置低于当前水位11，高于河床2表面;监测探头8固定在测量平台7上，数量大于等于一；
[0042]控制系统9安装在支撑平台5或桥墩顶端，用于控制升降机构6及监测探头8，并与外界进行通讯。通过电缆和所述升降机构和监测探头连接，控制所述升降机构和监测探头的启动和停止，根据监测探头当前的高度值、监测探头与河床表面的测量点之间的距离值计算出河床表面的测量点当前的冲刷深度。
[0043]在优选方案中，支撑平台5由环形钢结构51、自锁机构52和安装平台53组成，本发明的桥墩局部冲刷深度监测装置的支撑平台的结构图如图5所示。环形钢结构51由一根或多根钢材拼接而成，钢材预先弯曲为与桥墩I横截面一致的形状，总长度略小于桥墩周长，安装时通过自锁机构52固定在桥墩I上。自锁机构52由接头板521、螺母522和螺栓523组成:接头板521为钢板，钢板上打通孔，通孔的孔径略大于螺杆523的外径，接头板521预先焊接在环形钢结构51的接头两端;螺母522与螺栓523匹配，安装时将螺栓523穿过相邻两块接头板521上的通孔，并在螺栓523末端拧上螺母522，即可将环形钢结构51紧锁在桥墩I指定高度。安装平台53为水平板，固定在环形钢结构51的外侧，用于安装升降机构6和控制终端9。本实施例的桥墩为直径3m的圆形墩;环形钢结构由两块半圆形钢板组成，钢板长9.34m、宽10011，厚10]1，由两套自锁机构固定在桥墩上；自锁机构的接头板长I Ocm，宽4cm，厚I cm，板上各打两个直径2cm的通孔，螺杆外径18mm;安装平台为长40cm、宽20cm、厚2cm的不锈钢板，对称安装在桥墩上、下游。
[0044]在优选方案中，本发明的桥墩局部冲刷深度监测装置的升降机构的结构图如图6所示，升降机构6由电机61、转轮62、吊索63组成，电机61固定在安装平台53上，其转轴与转轮62同心对接；吊索63的一端固定在转轮上，并可随着转轮62的转动而伸缩，另一端竖直向下穿过安装平台53，与测量平台7连接；启动电机61后，吊索63随着转轮62的转动而缠绕在转轮表面，从而控制测量平台7的升降，并通过电机旋转角度获得测量平台的升降高度。本实施例的装置包括两套升降机构6，分别安装在桥墩上、下游的安装平台53上;升降机构6所使用的电机61为伺服电机，转轮62外径20cm，吊索63为不锈钢钢丝绳，其下端连接两截长度相同的钢丝绳，与测量平台7形成两个对称连接点。
[0045]在优选方案中，本发明的桥墩局部冲刷深度监测装置的测量平台的结构图如图7所示，测量平台7由环形支架71、支腿72和测量支杆73组成，环形支架71由多段中空不锈钢材拼接而成，各段钢材之间固结或弹性连接，形成环绕桥墩I的环形结构，环形支架71的外形与桥墩I横截面相同，与桥墩I之间预留间隙。支腿72分布安装在环形支架71四周，可沿桥墩半径方向伸缩，伸缩端指向桥墩中心，用于将测量平台7锁紧在桥墩I表面，避免测量平台7在水流作用下发生晃动。测量支杆73为中空不锈钢材，焊接在环形支架71外侧，且杆内通道与环形支架71内的通道互通，以安装通讯及供电线缆。本实施例的环形支架71由两段外径6cm的不锈钢管焊接而成，整体呈圆形，直径3.1m;环形支架71内侧均匀安装12个液压支腿72;环形支架71外侧水平焊接8根外径5cm、长50cm的不锈钢管作为测量支杆73。
[0046]优选方案中，本发明的桥墩局部冲刷深度监测装置的监测探头的结构图如图8所示，监测探头8由外壳81、超声测距仪82、温度传感器83、泥沙浓度计84、电机85和柔性防护膜86组成，外壳81与测量支杆73固定连接，接头处开孔以通过线缆。外壳81的底端不封闭，侧面开孔，用于安装温度传感器83和泥沙浓度计84。温度传感器83和泥沙浓度计84的测量端露出外壳，与外壳81之间的缝隙由环氧树脂封闭止水。电机85固定在外壳81内部，转轴水平。超声测距仪82竖直向下安装在步进电机85的转轴上，底端露出外壳81底端，超声测距仪82的表面通过柔性防护膜86与外壳81连接，使得外壳41形成防水的封闭体。当电机81正向及反向转动时，超声测距仪82可沿桥墩半径方向来回摆动，其信号12在床面上扫过一段直线，进而得到该直线上各点的冲刷深度。本实施例的外壳81为不锈钢圆筒状，高20cm，外径10cm，电机85为步进电机。
[0047]本实施例的控制系统9由线缆和终端机组成。终端机内置预先编写好的应用程序，用于控制升降机构6和测量探头8，并可以通过宽带和无线网络与外界通讯。线缆为防水电缆，其中，低于设计洪水位10的部分绑扎在所述升降机构的吊索63上，并在吊索末端进入环形支架71内部，用于向升降机构6和探头8供电和收发指令及数据。
[0048]本实施例的测量桥墩周围局部冲刷深度的装置的安装方法及工作原理为:装置现场安装在枯水期完成，由吊船辅助完成，依次按照支撑平台5、升降机构6、测量平台7、监测探头8、控制系统9的顺序，将各组成部分进行固定安装;整套装置由支撑平台5承重，而支撑平台5通过自锁机构52固定在桥墩I表面，无需在桥墩表面打孔;整个安装过程均在水面以上完成，无需水下作业。测量开始前，利用控制系统9运行升降机构6，将测量平台7放入水中。测量平台7位于水体中部，可避开水面漂浮物4和水底卵石3对监测探头8的撞击威胁;当测量平台7下降至指定位置后，利用控制系统9伸长支腿72，将测量平台7锁紧在桥墩I表面。由于距河床2表面距离较近，监测探头8内的超声测距仪82在汛期泥沙浓度较大时仍具有较强的返回信号，可保证测量的可靠性；同时，监测探头8内安装的温度传感器83和泥沙浓度计84可实时监测水体温度和泥沙浓度，控制系统根据实测的温度和泥沙浓度对超声波传播速度进行修正，确保各种水流条件下测得的冲刷深度均准确可靠。监测探头8在工作时，通过控制系统驱动电机85转动一定角度，使超声测距仪82的信号12沿桥墩I半径方向往返线性扫描，可测得该方向多个测点的冲刷深度。
[0049]超声测距仪的工作原理是:发射探头向床面发射超声波，待声波从床面反射并返回后，接收探头监测回波信号与发射信号之间的时间间隔，再乘以声波在水中的传播速度，即可获得超声测距仪与河床表面的测量点之间的距离值，超声测距仪将该距离值发送给监控系统中的终端机。在实际测量过程中，监控系统中的终端机还记录监测探头的初始高度和下降的高度，得到超声测距仪当前的高度值。然后，终端机根据超声测距仪当前的高度值、超声测距仪与河床表面的测量点之间的距离值，得到河床表面的测量点当前的高度值，将该测量点当前的高度值和该测量点初始的高度值进行相减，得到河床表面的测量点当前的冲刷深度。
[0050]同时，通过在测量平台7的四周安装多个监测探头8，可实现桥墩I周围冲刷深度的全方位实时在线监测。
[0051]综上所述，本发明实施例提出的测量桥墩周围局部冲刷深度的装置具有易于安装、维护，汛期安全、可靠，精度及监测效率高等特点，具有如下有益的技术效果:
[0052](I)本发明的整套装置由支撑平台承重，而支撑平台通过自锁机构固定在桥墩表面，无需在桥墩表面打孔，不对桥墩结构产生破坏，易于获得桥梁管理部门许可;整个安装过程均在水面以上完成，无需水下作业，易于实现。
[0053](2)本发明根据天然河流中漂浮物和卵石运动规律，将测量平台及监测探头布置在水体中部，可避免漂浮物和卵石对测量仪器的撞击，可确保监测仪器在汛期安全工作。
[0054](3)本发明将测量平台环绕固定在桥墩四周，可避免测量平台被洪水冲走，可进一步确保整套装置在汛期安全工作。
[0055](4)本发明将超声测距仪放置在水体中部，显著减小超声测距仪与床面之间的距离，使其在汛期泥沙浓度较大时仍具有较强的返回信号，可保证测量的可靠性。
[0056](5)本发明在监测探头内安装的温度传感器和泥沙浓度计，可实时监测水体温度和泥沙浓度，进而对超声波传播速度进行修正，确保各种水流条件下测得的冲刷深度均准确可靠。
[0057](6)本发明在监测探头内安装电机，驱动超声测距仪沿桥墩半径方向往返线性扫描，可测得该方向多个测点的冲刷深度。
[0058](7)本发明在测量平台四周同时安装多个监测探头，确保桥墩周围的局部冲刷深度被全方位无死角监测，监测效率极高。
[0059]本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0060]通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如R0M/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0061]本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0062]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种测量桥墩周围局部冲刷深度的装置，其特征在于，包括:支撑平台、升降机构、测量平台、监测探头和控制系统， 所述的支撑平台，用于固定在桥墩的墩顶或墩身，其位置高于大桥的设计洪水位； 所述的升降机构，用于安装在所述支撑平台上，其下端与所述测量平台连接； 所述的测量平台，用于悬挂在所述升降机构的下端，位置低于当前水位，高于河床表面，在测量平台上固定安装监测探头，该监测探头测量测量平台与河床表面的测量点之间的距离值，将所述距离值传输给所述控制系统； 所述的控制系统，用于安装在支撑平台或桥墩顶端，通过电缆和所述升降机构和监测探头连接，控制所述升降机构和监测探头的启动和停止，根据监测探头当前的高度值、监测探头与河床表面的测量点之间的距离值计算出河床表面的测量点当前的冲刷深度。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的支撑平台包括环形钢结构、自锁机构和安装平台，所述环形钢结构由一根或多根钢材拼接而成，安装时通过所述自锁机构固定在桥墩上； 所述自锁机构包括接头板、螺母和螺栓，接头板为钢板，钢板上打通孔，通孔的孔径大于螺杆的外径，螺母与螺栓匹配，安装时将接头板预先焊接在环形钢结构的接头两端，将螺栓穿过相邻两块接头板上的通孔，并在螺栓末端拧上螺母，进而将环形钢结构紧锁在桥墩的指定高度； 所述安装平台为水平板，固定在所述环形钢结构的外侧，用于安装所述升降机构。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的环形钢结构由两块半圆形钢板组成，由两套自锁机构固定在桥墩上，所述自锁机构的接头板上各打两个通孔，所述安装平台为不锈钢板，对称安装在桥墩上、下游。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的升降机构包括电机、转轮和吊索，所述电机固定在所述安装平台上，所述电机的转轴与所述转轮同心对接，所述吊索的一端固定在所述转轮上，并随着所述转轮的转动而伸缩，所述吊索的另一端竖直向下穿过所述安装平台，与所述测量平台连接，启动所述电机后，所述吊索随着所述转轮的转动而缠绕在所述转轮的表面，从而控制所述测量平台的升降。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置包括两套升降机构，分别安装在桥墩上、下游的安装平台上，所述电机为伺服电机，所述吊索为不锈钢钢丝绳，其下端连接两截长度相同的钢丝绳，与所述测量平台形成两个对称连接点。6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述测量平台包括环形支架、支腿和测量支杆，所述环形支架由多段中空不锈钢材拼接而成，形成环绕桥墩的环形结构，所述支腿分布安装在所述环形支架的四周，沿桥墩半径方向伸缩，用于将测量平台锁紧在桥墩表面，所述测量支杆为中空不锈钢材，焊接在所述环形支架的外侧。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述监测探头包括外壳、超声测距仪、温度传感器、泥沙浓度计、电机和柔性防护膜，所述外壳与所述测量支杆固定连接，接头处开孔以通过线缆，所述外壳的底端不封闭，侧面开孔，用于安装温度传感器和泥沙浓度计，所述温度传感器和泥沙浓度计的测量端露出外壳，所述电机固定在所述外壳的内部，转轴水平，所述超声测距仪竖直向下安装在所述电机的转轴上，所述超声测距仪的底端露出所述外壳的底端。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述超声测距仪的表面通过柔性防护膜与所述外壳连接，使得所述外壳形成防水的封闭体，当电机正向及反向转动时，所述超声测距仪沿桥墩半径方向来回摆动，所述超声测距仪发射的信号在河床表面上扫过一段直线，进而得到该直线上各点的冲刷深度。9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的控制系统包括线缆和终端机，所述终端机通过线缆和所述升降机构和监测探头连接，控制所述升降机构和监测探头的启动和停止，通过无线网络与外界通讯，根据监测探头当前的高度值、监测探头与河床表面的测量点之间的距离值计算出河床表面的测量点当前的冲刷深度;所述线缆为防水电缆，其低于设计洪水位的部分绑扎在所述升降机构的吊索上，并在吊索末端进入所述环形支架的内部。
【文档编号】G01B17/00GK106052604SQ201610371374
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】陈启刚, 齐梅兰
【申请人】北京交通大学