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桥梁桩基冲刷原位电学监测及稳定性评价研究

作　者: 王飞
导　师: 郭秀军
学　校: 中国海洋大学
专　业: 环境规划与管理
关键词: 桥梁桩基冲刷 电阻率方法 原位电学监测 稳定性评判 预警开发
分类号: U443.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


早期修建的桥梁多采用明挖浅基础和重力式墩。桥基体积大，阻水面积较大，易受冲刷。在近年来发生的多起洪水冲刷而导致的桥梁毁坏事件中，河流冲刷桥梁桩周土造成的桩基失稳被认为是重要因素。开展桥基冲刷过程监测和稳定性评价研究具有重要的工程意义。单波束测量和多波束测量方法是目前桥基冲刷探测的主要方法。但这些方法测量误差较大、成本高、受环境影响大，不易实现连续原位监测。本文通过土体电阻率测试技术研究，研制了直插在桩周土体一定深度内可用于实时监测土层顶界面高程变化的探头，再通过对监测设备的主控部分研究，实现数据采集和传输功能；基于桥梁桩基冲刷机理和冲刷情况分析研究，探讨各种情况下桥基稳定性的影响因素，建立不同情况下的冲刷力学模型，建立桥基稳定性判定标准。并开发监测数据处理及稳定性判定软件，实现大型桥基安全性评判和预警。全文共分四章。第一章主要阐述了桥梁桩基原位监测、电阻率法检测技术、桥墩受水流冲刷特点和机理研究以及桥墩冲刷稳定性情况研究的国内外相关研究现状，论文主要研究目的、内容、技术路线及研究成果与创新。第二章对原位监测系统进行了设计研究。从设计理论、结构及材料等方面介绍了探杆研制情况。利用研制的电阻率探杆通过室内实验方式研究了实测视电阻率曲线对水土分界面的反映能力。特别探讨了探杆出现异常情况时视电阻率的变化规律。第三章通过分析冲刷对桥基稳定性的影响类型，研究桥梁桩基受力情况，分析桩基的稳定性。对桥墩失去承载能力的位移滑动、下陷、倾覆三种破坏情况进行了分析，建立了稳定性判定公式。研发了不同情况下桥墩受力及稳定性判定软件，该软件通过输入已知桥墩参数及探杆探测数据，可判定桥墩是否稳定，最终实现大型桥墩安全性评判和预警。第四章则给出了论文的整体研究结论及下一步工作建议。本论文基于河中桥桩周边水土界面位置动态变化，进行了电阻率变化的实时观测，通过程序软件实现了对桥墩稳定性的判定，实现了江河水土界面变化过程实时观测。研究成果主要适用于洪水期或强冲刷状态下桥基稳定性的实时监测，并根据监测结果实现相应的预警，防止桥梁在冲刷作用下的突然破坏而造成灾害的发生。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-24
  1.1 论文选题背景  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-21
    1.2.1 水流冲刷原位监测方法  12-14
    1.2.2 电阻率监测设计研究  14-17
    1.2.3 桥墩受水流冲刷特点研究现状  17-19
    1.2.4 受冲刷桥墩稳定性研究现状  19-21
  1.3 本文研究目的和意义  21
  1.4 研究思路与开展工作  21-23
  1.5 研究成果与创新  23-24
2 桥基冲刷原位实时电学监测系统设计及应用试验  24-39
  2.1 电学监测理论及探杆设计  24-28
    2.1.1 探杆电极设计理论  25-27
    2.1.2 探杆设计  27-28
    2.1.3 探杆选材以及尺寸选择  28
  2.2 主控部分设计  28-33
    2.2.1 主控部分硬件设备  29-31
    2.2.2 主控部分软件设计  31-33
  2.3 探杆监测效果试验  33-37
    2.3.1 分界面判别的理论依据  33
    2.3.2 正常竖直贯入测试  33-34
    2.3.3 探杆异常情况下测试研究  34-37
  2.4 小结  37-39
3 桥墩稳定性判定方法研究及程序开发  39-54
  3.1 冲刷条件下桥墩不同失稳机制分析  39-47
    3.1.1 因冲刷使桥墩发生滑动情况的稳定性分析  40-42
    3.1.2 桥墩沉降情况的稳定性分析  42-44
    3.1.3 冲刷对桥基抗倾覆稳定性的影响  44-47
  3.2 桥墩稳定性判定程序开发  47-52
    3.2.1 模块划分  47-48
    3.2.2 VS2010 简介  48-50
    3.2.3 软件系统的具体实现  50-52
  3.3 小结  52-54
4 结论与进一步工作  54-56
  4.1 本文研究主要成果  54-55
  4.2 进一步工作  55-56
参考文献  56-59
致谢  59-60
个人简历  60
发表的学术论文  60

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 桥梁构造 > 桥基 > 桩基
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