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對于橋梁水下基礎的局部沖刷檢測
閱讀：1017 發布時間：2024-7-9對于橋梁水下基礎的局部沖刷檢測
橋梁基礎作為橋梁的重要結構，在流場環境作用下，往往受到水流的沖刷作用。其中在基礎周圍產生的局部沖刷，會導致其周圍的泥沙被隨之帶走，產生漩渦、淘蝕進而形成沖刷坑。這些沖刷會影響到橋梁基礎的穩定性，從而威脅橋梁本身及相關結構的安全。
1、局部沖刷的影響因素
在修建橋梁后，橋梁基礎會壓縮水流的過流斷面，從而導致水流流速加快。此外，橋梁基礎的出現也會改變其周圍水流的流場，形成復雜的漩渦體系。若水流滿足基礎周圍床面土體的起動條件，則底床土顆粒會在基礎周圍的水流漩渦的作用下，打破平衡從靜止狀態開始運動，被水流挾帶離去，從而導致基礎周圍床面發生侵蝕，產生局部沖刷。隨著水流和沙床相互作用，基礎周圍水流流態和沖刷坑會不斷發展演變，直到達成新的平衡。橋梁基礎沖刷包含了水流、巖土和結構物的相互作用，受到相應因素的影響，具有根據相應因素和條件對應的復雜機理。
2、局部沖刷的預測監測
在局部沖刷監測方面，傳統的水下作業直接測量方式存在檢測設備昂貴且安裝困難，檢測人員作業難度大，監測數據不穩定等問題。國內外學者基于此開展了一系列理論與試驗研究，形成了理論分析和數值模擬等多種局部沖刷的預測和識別方法。考慮到沖刷所受的影響因素較為復雜，且不同橋位處的具體情況均有所不同，機器學習、神經網絡等智能算法也被應用于局部沖刷的預測當中。
3、局部沖刷的衍生災害
橋梁基礎產生局部沖刷后，沖刷坑隨時間逐漸發展，進一步導致橋梁基礎裸露于水中，使得地基土體對基礎的約束作用逐漸減弱。基礎的承載力會受到影響，進而改變結構的動力特性。此時如果對結構施加地震等外部激勵，不僅結構自身的響應會發生改變，基礎因沖刷而裸露于水中的部分也會被施加額外的動水壓力，進而影響結構的抗震性能。
4、局部沖刷的防護措施
橋梁的局部沖刷會帶來基礎承載力降低，橋梁結構破壞等諸多危害，進而產生巨大的經濟損失甚至是人員傷亡。因此，開展橋梁基礎沖刷特性及防護措施的相關研究，對降低橋梁沖刷災害、保障橋梁結構安全具有重要指導意義和工程實踐價值。眾多學者聚焦于橋梁局部沖刷防護措施的研究當中。常見的沖刷防護措施分為通過設置結構物來改變墩周流場減弱墩周水流沖刷作用的主動防護措施，以及通過設置裝置加強墩周沙床的抗沖刷能力并減弱水流掏蝕作用的被動防護措施。
綜上來看，在沖刷影響因素方面，潮汐、波浪、水流、土體密度以及基礎的結構形式、表面粗糙度等因素都被綜合考慮其中以探究復雜的沖刷機理。在沖刷預測監測方面，新興的機器學習與神經網絡技術被應用于沖刷預測模型的構建當中。沖刷衍生災害的研究上，除了承載力的影響，動力響應以及地震易損性的變化均納入了更為細節的考慮。沖刷防護措施方面，在較為常見的犧牲樁和護圈形式之外，更多新的防沖刷裝置被提出并驗證其可行性，給沖刷防護的工程應用領域帶來新的活力。