1.一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(1),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(3),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(2),所述球形沉铁(2)表面安装有四个光纤光栅压力传感器(4)及一个光纤光栅微型渗压传感器(3),所述球形沉铁(2)内部搭载有光纤陀螺仪;所述球形沉铁(2)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(3)、光纤光栅压力传感器(4)及光纤陀螺仪分别通过光纤数据线与数据处理系统(1)电路连接。
2.根据权利要求1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(2)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(2)外表面设有HCA‑108屋面丙稀酸防水涂料层。
3.根据权利要求1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(2)在河床上的入土深度为9‑11cm。
4.根据权利要求1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(2)至少设有一个。
5.根据权利要求1‑4任一所述的一种桥梁桩基冲刷变化实时跟踪监测系统的监测方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)通过设置在桥墩上的光纤光栅微型渗压传感器(3)实时监测水位的涨落;通过设置在球形沉铁(2)上的光纤光栅微型渗压传感器(3)监测外界水压力变化;并将两传感器数据通过光纤数据线传至数据处理系统(1);
2)通过光纤光栅压力传感器(4)实时监测外界土压力及水压力,并将数据通过光纤数据线传至数据处理系统(1);
3)通过光纤陀螺仪来定位球形沉铁(2)的转动角度及监测球形沉铁(2)在水流冲刷和冲刷坑形成过程中的滚动情况,并将数据通过光纤数据线传至数据处理系统(1);
4)数据处理系统(1)对来自光纤光栅微型渗压传感器(3)、光纤光栅压力传感器(4)及光纤陀螺仪的数据进行综合的数据分析和力学解析得出冲刷的实时状况。
6.根据权利要求5所述的一种桥梁桩基冲刷变化实时跟踪监测系统的监测方法,其特征在于,所述桥墩上的光纤光栅微型渗压传感器(3)与光纤光栅压力传感器(4)数据的对比分析,能够剔除潮涨潮落造成的水位变化对压力传感器的影响。
7.根据权利要求5所述一种桥梁桩基冲刷变化实时跟踪监测系统的监测方法,其特征在于,所述球形沉铁(2)上的光纤光栅微型渗压传感器(3)与光纤光栅压力传感器(4)数据的对比分析,能够计算回淤土层的厚度与土层表面至水面的距离。
8.根据权利要求5所述的一种桥梁桩基冲刷变化实时跟踪监测系统的监测方法,其特征在于,所述球形沉铁(2)内的陀螺仪与球形沉铁(2)上任意一个光纤光栅压力传感器(4)的数据对比分析,能够推导出对应光纤光栅压力传感器(4)的埋深深度。