[发明专利]一种桥梁基础冲刷监测传感器及其监测数据分析方法

权利要求书

1.一种桥梁基础冲刷监测传感器，其特征在于：它包括盖板(1)、下部嵌固单元(2)及固设在盖板(1)与下部嵌固单元(2)之间的冲刷深度监测标准单元(3)，其中所述冲刷深度监测标准单元(3)包括支撑框架(31)及设置在支撑框架(31)内的光纤振弦(32)，光纤振弦(32)的上下两端均与支撑框架(31)固接，且光纤振弦(32)上由上到下均布有若干多面体质量块(33)，光纤振弦(32)的上部设置有光栅(34)；所述冲刷深度监测标准单元(3)的数量为若干个，若干冲刷深度监测标准单元(3)由上到下依次首尾固接且相互之间串联连接。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁基础冲刷监测传感器，其特征在于：冲刷深度监测标准单元(3)的数量与其高度的乘积大于或等于冲刷最大监测深度。

3.根据权利要求2所述的一种桥梁基础冲刷监测传感器，其特征在于：每个冲刷深度监测标准单元(3)中的多面体质量块(33)的数量加一后所得数值，与冲刷深度监测精度的乘积，大于冲刷深度监测标准单元的高度。

4.根据权利要求3所述的一种桥梁基础冲刷监测传感器，其特征在于：所述下部嵌固单元(2)包括由上到下依次固接的圆柱段及圆锥段，圆锥段的大端与圆柱段的底端一体固接。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种桥梁基础冲刷监测传感器，其特征在于：所述光纤振弦(32)包括钢缆(32-3)、光纤(32-4)及高分子外部保护套(32-5)，所述钢缆(32-3)与所述光纤(32-4)粘接，所述高分子外部保护套(32-5)套装在钢缆(32-3)与光纤(32-4)外部。

6.根据权利要求5所述的一种桥梁基础冲刷监测传感器，其特征在于：所述钢缆(32-3)为不锈钢钢缆。

7.根据权利要求6所述的一种桥梁基础冲刷监测传感器，其特征在于：所述支撑框架(31)包括上下布置的两个隔板(31-1)以及固设在两个隔板(31-1)之间的若干立柱(31-2)，光纤振弦(32)位于若干立柱(31-2)合围区域内。

8.根据权利要求7所述的一种桥梁基础冲刷监测传感器，其特征在于：立柱(31-2)的数量为三个，且沿圆周方向均布在两个隔板(31-1)之间。

9.一种采用上述权利要求1～8中任一权利要求所述桥梁基础冲刷监测传感器的监测数据分析方法，其特征在于：它包括如下步骤：

步骤一、将冲刷监测传感器以打桩方式安放于桥梁基础冲刷监测位置，并将冲刷监测传感器通过铠装光缆(5)与安置在桥墩(6)或者桥梁上的光纤光栅解调仪(7)相连，光纤光栅解调仪(7)通过对光谱分析，获得冲刷监测传感器中光栅(34)测量得到的光纤振弦(32)应变响应；

步骤二、在假设淤泥对其所掩埋光纤振弦起到嵌固作用的条件下，根据冲刷深度达到冲刷深度监测标准单元中每一个多面体质量块的对应位置，建立不同冲刷深度情况下考虑淤泥嵌固作用的光纤振弦动力学模型；

步骤三、针对步骤二中所建立的光纤振弦(32)动力学模型，计算不同冲刷深度情况下的光纤振弦(32)自振频率；

步骤四、根据步骤三的结果，绘制淤泥嵌固深度与光纤振弦(32)自振频率的关系曲线，从而建立不同桥梁基础冲刷深度与光纤振弦(32)自振频率的对应关系模型；

步骤五、采用光纤振弦(32)上的光栅(34)测量光纤振弦(32)应变时程响应，采用滑动窗口对连续监测的应变时程响应进行分段分析，当光栅(34)测量的应变中动应变响应很小时，判断为桥梁基础冲刷未发展到对应的冲刷深度监测标准单元(3)埋深深度；

步骤六、当光栅(34)测量的应变中存在明显的动应变响时，对动应变响应进行傅里叶变化，提取傅里叶响应峰值，识别光纤振弦(32)自振频率；

步骤七、结合步骤六中识别的光纤振弦(32)自振频率结果与步骤三中建立的不同冲刷深度与光纤振弦(32)自振频率的对应关系模型，确定桥梁基础冲刷深度。