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.