Page 173 - 公路工程检测技术及施工管理

第五章 桥梁水下结构检测

成像方法进行水下桥墩外观检测的可行性研究，先用声呐图像检测桥墩厚度与缺
陷，并考虑桥墩病害声学图像特征的解读与误差的影响，最后用光学摄像图对桥
墩缺陷进行验证，论证了扫描声呐探测水下桥墩的可行性。根据产生的图像分为

二维和三维声呐仪，前者价格便宜、扫描面积大、质量粗糙；后者昂贵、扫描面
积小，多用于细节扫描。
为了提高声呐成像质量，杨志等用BV5000-1350三维声呐系统对码头桩柱现
场检测，发现该系统能展示水下3D结构，可在含沙量大、能见度低的环境中有

效探测误差为±4cm，借助三维显示技术，张顺洋等将3D声呐系统应用在码头水
下部分的检测，直观、清晰地获得了码头桩柱的水下3D结构轮廓。此外，郭树
华等将3D声呐系统与多波束及侧扫声呐扫测相结合应用在水工建筑物水下结构
检测中，既可以弥补多波束和侧扫声呐部分区域数据缺失的问题，又能实现浑浊

水体下水下结构细部情况探查。
为了兼顾成像质量与检测效率，Guerneve等开展了声呐图像的重构方法研
究，提出两种3D重建的方法，可从任何孔径的声呐图像进行3D重建：第一种方
法采用线性公式作为盲反卷积与空间变化的核心，第二种方法使用非线性公式进

行近似重建．两种方法解决了水下检测车上需要安装数量众多的传感器问题，并
通过自动水下航行器收集的现场数据验证了方法的可行性。
可见，声呐技术在水下结构检测中的应用为水下结构外观缺陷的检测难题提
供了良好的技术手段，但其应用过程中仍存在诸如声呐图像质量、声呐检测效率

以及群桩检测中声场遮挡等问题，相信随着声呐技术的发展及人工智能图像处理
技术的应用，可以极大提升水下结构外观缺陷的检测技术水平。
（二）水下结构基础冲刷检测
冲刷是导致桥梁毁坏的主要原因之一。据调查，冲刷是美国近一半桥梁失

效的原因，它改变了桥梁的静力和动力特性，严重时还将导致生命财产损失。目
前，对水下结构基础冲刷的研究主要集中在冲刷机理、冲刷坑的模拟，内容体现
在基础范围土体冲刷深度、局部冲刷坑、水流冲刷作用力对地下结构物的影响及
水流冲刷对基础的侵蚀作用。下面从基于振动的检测方法和直观检测方法两个方

面展开介绍。
1.基于振动的冲刷检测法
水下结构基础冲刷实质上是对结构有效约束的削弱，可作为一种损伤形式

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