基于水流冲击响应的桥墩冲刷识别方法研究

在跨江、跨河桥梁中,桥墩的安全往往受到水流的影响.由于洪水冲刷导致桥墩自由段长度增加,降低了桥墩的稳定性,严重时可能造成桥梁失稳倒塌,因此对桥墩冲刷进行监测具有重要意义.然而,在洪水暴发期间,现有测量技术难以精准实施桥墩冲刷监测.为此提出一种基于水流冲击响应的桥墩冲刷识别方法,首先,建立桥墩简化模型及其振动方程,推导桥墩自由段长度与固有频率的关系;然后,基于桥墩在地基中的等效嵌固理论建立桥墩自由段长度的修正方法,进而提出桥墩自由长度计算方法;最后,基于ABAQUS有限元软件建立桥梁有限元模型,考察该方法在不同冲刷情况下的识别精度.结果发现,桥墩自由长度识别误差在6%以内,并且在不同波浪荷载作用下该方法均具有稳定性.通过现场实桥试验对本文方法进行验证,并比较了人工锤击和水流冲击两种激励方法的异同点.结果表明,两种激励方法所得结果相近,桥墩自由长度识别误差可控制在10%左右,且传感器便于安装、成本低、识别精度高,因此该方法具有较好的应用前景.