[实用新型]一种桥梁桩基冲刷变化实时跟踪监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域，具体涉及一种桥梁桩基冲刷变化实时跟踪监测系统。

背景技术

中国的山川众多、江河纵横，是个桥梁大国，随着科学技术的发展，我国目前无论是建桥技术，还是桥梁数量都均已跻身世界前列。各种横跨江海的特大型桥梁，以及功能性齐全、造型美观的立交桥、高架桥，如雨后春笋般建成。目前全国公路桥梁已达100余万座，分别建于各个不同时期。

我国地质条件复杂，许多公路、铁路桥梁位于江河海湖泊之上，桥梁的下部结构通过水下桩基支撑整个上部结构和车辆荷载，水下桩基承受着所有桥梁结构的竖向荷载，而桩侧土压力的变化则直接决定了桩基承载力的大小。但不可避免的是，水流的冲刷会造成桩侧土冲淤变化，从而会影响桩侧的土压力，故目前受水流冲刷作用下引起的桥梁损伤破坏已经成为桥梁结构健康监测重点关注的问题。

对桥梁桩基冲刷进行监测，目前现有的方法式是通过固定仪器监测和便携式仪器监测，采用的原理有声纳技术和多波束的方法，主要都是测量水面到泥沙层介质间的深度变化。但是，这些方法还有不足之处：第一，这些方法一般无法实时连续测试，需要定期出船进行观测，且不能剔除冲淤层的复杂往复变化所带来的影响，无法考虑界面下层泥沙土层的密度变化，因此无法准确得到桩基侧土压力是否发生了变化。第二，这种方法不能监测到桥梁桩基近侧冲刷引起的土压力变化，得到的是水下大尺度的地形冲刷演化，桩侧反而是测试盲点。

针对目前桥梁冲刷所处的复杂水环境和冲刷监测的难点，本实用新型提供了一种桥墩桩基冲刷的实时监测系统，可以实时监测桥梁桩基冲刷的动态，自适应跟踪持力层，剔除了淤泥层对监测的影响，不影响桥梁的正常运营和交通，并具有操作简单、性能稳定、监测数据精准等优点。

本监测系统采用光纤光栅传感器。光纤光栅的工作原理是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜。当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输。

光纤光栅具有体积小、波长选择性好、不受非线性效应影响、极化不敏感、易于与光纤系统连接、便于使用和维护、带宽范围大、附加损耗小、器件微型化、耦合性好、可与其他光纤器件融成一体等特性，而且光纤光栅制作工艺比较成熟，易于形成规模生产，成本低，因此它具有良好的实用性，本监测系统采用光纤光栅压力传感器，充分利用了光纤光栅的上述优点，克服了传统监测的缺点，宜与目前水下对桥梁桩基的冲刷监测。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了实时跟踪监测、监测准确可靠的一种桥梁桩基冲刷变化实时跟踪监测系统。

本实用新型的技术方案如下：

一种桥梁桩基冲刷变化实时跟踪监测系统，包括桩基及设置在桩基上的桥墩，其特征在于，所述桥墩顶部固定设置数据处理系统，所述桥墩位于水面以下的位置处固定设置有光纤光栅微型渗压传感器，所述桥墩底部的河床上在靠近桩基的位置处设有球形沉铁，所述球形沉铁表面安装有四个光纤光栅压力传感器及一个光纤光栅微型渗压传感器，所述球形沉铁内部搭载有光纤陀螺仪；所述球形沉铁顶部通过铁锁链或钢绞丝与桥墩顶部连接固定；所述光纤光栅微型渗压传感器、光纤光栅压力传感器及光纤陀螺仪分别通过光纤数据线与数据处理系统电路连接。

所述的一种桥梁桩基冲刷变化实时跟踪监测系统，其特征在于，所述球形沉铁采用直径为28-32cm的钢球，壁厚为0.7-0.9cm，内部为中空结构，且能根据需要在其内部添加额外的重块；所述球形沉铁外表面设有HCA-108屋面丙稀酸防水涂料层。

所述的一种桥梁桩基冲刷变化实时跟踪监测系统，其特征在于，所述球形沉铁在河床上的入土深度为9-11cm。

所述的一种桥梁桩基冲刷变化实时跟踪监测系统，其特征在于，所述球形沉铁至少设有一个。

本实用新型的有益效果是，该系统主要针对桥梁桩基所处环境特点及现阶段对桥梁基础冲刷不能连续监测和在水流湍急的河流不适用的现状，适用于实时监测水下桩基附近由于冲刷引起的桩侧土压力变化以及水位涨落造成的水压变化。本实用新型的特点为既能实时监测回淤土层都厚度，又能实时监测冲刷坑的深度变化，同时可根据工程需求在监测点附近布置多个监测装置，可广泛应用于新建或已经建成的桥梁工程安全监测环境中，具有高耐久性、高精度、结构简单、实时监控和易于工程布设等优点。

附图说明