(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221049846 5.9 (22)申请日 2022.05.09 (71)申请人 交通运输部天津水运工程科 学研究 所 地址 300456 天津市滨 海新区新港二 号路 2618号 (72)发明人 彭程　陈汉宝　胡传琦　陈松贵　 王昊　王依娜　欧阳锡钰 　赵鹏　 胡克　黄美玲　于滨　马隽　 (74)专利代理 机构 北京东方盛凡知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11562 专利代理师 陈光磊 (51)Int.Cl. G01M 10/00(2006.01) G01N 3/02(2006.01)G01N 3/56(2006.01) G01B 17/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装 置及测量方法 (57)摘要 本发明公开一种复杂结构桥墩局部冲刷深 度的模拟装置， 包括池体内设置有水体； 生波装 置设置有若干个， 若干生波装置等间距设置在池 体一侧； 试验水池设置在池体中部， 试验水池包 括围墙， 围墙内中部设置有动床试验区， 动床试 验区的顶 面中心设置有桥墩模型， 动床试验区的 两侧分别依次设置有定床试验区、 沉沙区和消能 前池区； 生流装置设置有两个， 且两生流装置分 别设置在围墙的两侧底部； 试验装置设置在动床 试验区、 定床试验区和池体内用于进行数据收 集。 本发明完善了桥墩局部冲刷物理模型试验的 完整性， 可将桥墩局部冲刷试验的结果直观、 精 确的展示出来。 权利要求书2页 说明书11页 附图2页 CN 114813040 A 2022.07.29 CN 114813040 A 1.一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置， 其特 征在于， 包括： 池体(14)， 所述池体(14)内设置有水体； 生波装置(7)， 所述生波装置(7)设置有若干个， 若干所述生波装置(7)等间距设置在所 述池体(14)一侧； 试验水池， 所述试验水池设置在所述池体(14)中部， 所述试验水池包括围墙(15)， 所述 围墙(15)内中部设置有动床试验区(5)， 所述动床试验区(5)的顶面中心设置有桥墩模型 (6)， 所述动床试验区(5)的两侧分别依次设置有定床试验 区(4)、 沉沙区(3)和消能前池 区 (2)； 生流装置(8)， 所述生流装置(8)设置有两个， 且两所述生流装置(8)分别设置在 所述围 墙(15)的两侧底部； 试验装置， 所述试验装置设置在所述动床试验区(5)、 定床试验区(4)和所述池体(14) 内用于进行 数据收集。 2.根据权利要求1所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置， 其特征在于： 所 述试验装置包括水位监测仪(9)、 声学多普勒流速仪(10)、 波高传感器(11)、 探头式水下高 频超声波测距系统(12)和三维激光扫描仪(13)； 所述水位监测仪(9)设置有两个且分别设 置在两所述定床试验区(4)上， 所述声学多普勒流速仪(10)、 所述探头式水下高频超声波测 距系统(12)和所述波高传感器(11)均设置有若干个且均设置在所述动床试验 区(5)上， 所 述三维激光扫描仪(13)设置有四个， 其中两所述三 维激光扫描仪(13)分别设置在两所述定 床试验区(4)上， 另外两所述三维激光扫描仪(13)分别设置在所述池体(14)内且位于所述 动床试验区(5)的两侧， 所述探头式水下高频超声波测距系统(12)设置在所述桥墩模 型(6) 底部周边。 3.根据权利要求1所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置， 其特征在于： 所 述池体(14)内位于所述试验水池的外部区域设置为水流循环区(1)， 所述池体(14)设置为 长方形结构， 所述水流循环区(1)内水体 体积大于所述围墙(15)内的水体 体积。 4.根据权利要求1所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置， 其特征在于： 所 述围墙(15)内的两侧分别设置有实体水堰泄流隔墙(16)， 所述实体水堰泄流隔墙(16)的一 侧与所述围墙(15)的形成所述消能前池区(2)， 其中一所述定床试验区(4)的一侧设置为倾 斜面， 另一所述定床试验区(4)的一侧设置为垂直 断面， 两所述定床试验 区(4)的一侧分别 设置有所述 沉沙区(3)。 5.根据权利要求4所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置， 其特征在于： 一 侧设置为倾斜面的所述定床试验区(4)一侧设置有均匀多孔稳流隔墙(17)， 所述均匀多孔 稳流隔墙(17)与其中一所述实体水堰泄流隔墙(16)之间形成其中一所述沉沙区(3)， 一侧 设置为断面的所述定床试验区(4)与另一所述 实体水堰 泄流隔墙(16)之间形成另一所述沉 沙区(3)。 6.根据权利要求5所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置， 其特征在于： 所 述均匀多孔稳流隔墙(17)设置为砖砌 结构， 所述均匀多孔稳流隔墙(17)侧面开设有若干通 水孔。 7.根据权利要求1所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置， 其特征在于： 所 述沉沙区(3)的底部高程远低于所述动床试验区(5)高程。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114813040 A 28.根据权利要求1所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置， 其特征在于： 所 述定床试验区(4)为水体均匀运动的过渡区域， 所述定床试验区(4)内部填充砂石料， 所述 定床试验区(4)上表面设置有水泥砂浆层， 所述水泥砂浆层表层设置为拉毛层。 9.根据权利要求1所述的一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置， 其特征在于： 所 述动床试验区(5)设置有模 型沙层， 所述桥墩模 型(6)位于所述动床试验区(5)中心位置， 且 所述桥墩模 型(6)的底部嵌设在所述模 型沙层内， 所述模型沙层顶 面与所述定床试验区(4) 顶面平齐。 10.一种复杂结构桥墩局部冲刷深度的模拟测量方法， 根据权利要求1所述的一种复杂 结构桥墩局部冲刷深度的模拟装置， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤一， 在所述池体(14)内组装所述生波装置(7)、 试验水池、 生流装置(8)和试验装 置， 并向所述池体(14)和所述试验水池内填充水体； 步骤二， 对所述 生波装置(7)、 生 流装置(8)和试验 装置进行调试； 步骤三， 开启生波装置(7)和生流装置(8)进行冲刷试验， 利用试验装置对墩周 冲刷深 度进行实时监测； 当所监测的床面高程无变化时， 认为已达到冲淤动态平衡， 试验停止， 进 行排水； 步骤四， 利用试验装置在所述动床试验区(5)的前、 后、 左、 右四个方向进行扫描， 以规 避桥墩模型(6)下方的遮挡区； 扫描完 毕后， 利用三 维点云处理程序对四个方向的三 维点云 数据进行拼接和处 理； 步骤五， 利用可视化程序对最终所述三维点云数据进行编辑， 将复杂结构桥墩局部冲 刷深度的测量结果进行直观、 精确的展示。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114813040 A 3