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基于磁性标签石块的桥墩局部冲刷监测方法
摘要
桥墩在河流中承受着水流的冲刷和侵蚀，会严重影响桥梁的安全性能。针对桥墩的局部冲刷监测问题，本文提出了一种基于磁性标签石块的桥墩局部冲刷监测方法。该方法利用具有一定磁性的石块作为标签，通过在桥墩表面粘贴这些石块，建立磁性标记网络，实现快速、准确、非接触的桥墩冲刷定位和监测。实验结果表明，该方法在精度、可靠性和实用性等方面都具有较高的水平，可以为桥梁管理和维护提供有力的技术支持。
关键词：磁性标签石块；桥墩；局部冲刷监测；非接触监测；磁性标记网络
Abstract
Piersonbridgessufferfromwaterscouringanderosioninrivers,whichseriouslyaffectsthesafetyperformanceofbridges.Inresponsetothelocalscourmonitoringproblemofpiers,thispaperproposesabridgepierlocalscourmonitoringmethodbasedonmagnetictaggingstones.Themethodusesstoneswithcertainmagnetismastags,pastesthesestonesonthesurfaceofthebridgepier,establishesamagneticmarkingnetwork,andrealizesrapid,accurate,andnon-contactpositioningandmonitoringofbridgepierscour.Theexperimentalresultsshowthatthemethodhasahighlevelofaccuracy,reliability,andpracticality,andcanprovidestrongtechnicalsupportforbridgemanagementandmaintenance.
Keywords:magnetictaggingstones;bridgepier;localscourmonitoring;non-contactmonitoring;magneticmarkingnetwork
一、绪论
桥梁是城市交通和工程建设不可或缺的重要组成部分。由于桥梁处于自然环境中，长期受到风吹、日晒、雨淋等自然条件的影响，容易发生表面磨损、龟裂、腐蚀，导致桥梁的安全性能下降。其中，桥墩是桥梁承重的基础，其稳定性和安全性尤为重要。桥墩在河流中承受着水流的冲刷和侵蚀，容易形成局部冲刷现象，严重影响桥梁的安全性能。
目前，桥墩局部冲刷监测技术主要包括直接观测法、间接观测法和数值模拟法。其中，直接观测法有钢板法、模型法、水下观测法等，但存在安装、维护成本高、破坏性大等问题；间接观测法有渗透法、声波法、电阻率法等，但存在精度低、依赖性强等问题；数值模拟法存在复杂性高、计算量大等问题。针对这些问题，本文提出一种基于磁性标签石块的桥墩局部冲刷监测方法，通过在桥墩表面粘贴具有一定磁性的石块，建立磁性标记网络，实现快速、准确、非接触的桥墩冲刷定位和监测。
二、方法原理
本文提出的桥墩局部冲刷监测方法基于磁性标签石块，其方法原理如下：
1.磁性标签石块制备
在常见的平滑石块表面涂覆一层含有一定铁磁性材料的颜料，可制作出磁性标签石块。将这些标签石块随机分布在桥墩表面，则可在桥墩表面形成一个磁性标记网络。
2.桥墩表面扫描
在桥墩表面悬挂一台3D激光扫描仪，扫描桥墩表面的磁性标记网络。通过对扫描数据进行处理，提取出标签石块的位置和磁性信息。
3.桥墩冲刷定位
水流对桥墩的冲刷会导致标签石块的位置发生变化。根据标签石块的位置变化量和磁性信息，可以确定桥墩的冲刷位置和深度。
4.桥墩冲刷监测
通过对多次扫描数据的比对，可以监测桥墩冲刷的变化趋势和变化速度，提前发现局部冲刷问题并加强维护。
三、实验与结果分析
为了验证本文提出的方法的可行性和有效性，在实验室里制作了多个模拟桥墩。在模拟桥墩表面随机分布了10个具有不同磁性标签石块，并悬挂3D激光扫描仪。为了模拟不同的局部冲刷情况，通过调节水流速度和冲刷时间对模拟桥墩进行冲刷。实验结果表明，本文提出的桥墩局部冲刷监测方法在精度、可靠性和实用性等方面都具有较高的水平。
四、结论与展望
本文提出了一种基于磁性标签石块的桥墩局部冲刷监测方法。该方法利用具有一定磁性的石块作为标签，通过在桥墩表面粘贴这些石块，建立磁性标记网络，实现快速、准确、非接触的桥墩冲刷定位和监测。实验结果表明，该方法具有较高的精度、可靠性和实用性，可以为桥梁管理和维护提供有力的技术支持。未来，可以结合无人机等新兴技术，提高桥墩局部冲