CN109811805B - 一种环式桥梁桩基冲刷监测系统及其监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环式桥梁桩基冲刷监测系统及其检测方法包括桥梁桩基、搭载装置、传感器及数据处理系统，所述桥梁桩基的外壁表面沿周向设置一组直线轨道，所述搭载装置与直线轨道滑动配合，所述搭载装置包括搭载圆环及设置在搭载圆环上的一组脚轮，所述传感器设置在搭载圆环表面及桥梁桩基上，所述数据处理系统固定于桥梁桩基的顶部，并通过导线与传感器相连接，从而接收传感器中的数据。本发明的有益效果是：本环式桥梁桩基冲刷监测系统及其监测方法适用于施工中的桥梁桩基冲刷监测系统的安装和桩基冲刷实时监测。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种环式桥梁桩基冲刷监测系统及其监测方法。
背景技术
局部冲刷是冲积海床水流冲蚀作用引起的一种自然现象，桥梁基础冲刷包括桥墩冲刷和桥桩冲刷，由此导致的桥梁破坏常有发生。局部冲刷引起的桥梁桩基水毁具有突发性和破坏性，会给人民生命财产造成重大的损失。Kandasamy和Melville(1998)研究表明：新西兰Bola飓风造成的10座桥梁破坏中有6座与桥墩冲刷有关。Macky(1990)提交给新西兰科学与工业研究部(DSIR)的研究报告中指出：DSIR用于桥梁修缮与维护的费用约占其总开支经费的50％，其中用于桥墩冲刷修缮的费用占到了70％。
近年来，随着桥梁结构健康监测技术快速发展，产生了一些桥梁桩基冲刷监测的技术方法，但目前现有技术中监测系统并不完善，还存在测量精度低，测量难度大等因素。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明专利的目的是提供一种环式桥梁桩基冲刷监测系统及其监测方法，能够准确的将传感器安装在桥梁桩基监测点上，并且能够对桥梁桩基冲刷进行动态监测。
本发明的技术方案如下：
一种环式桥梁桩基冲刷监测系统，其特征在于，包括桥梁桩基、搭载装置、传感器及数据处理系统；所述搭载装置包括搭载圆环及沿搭载圆环周向设置的一组脚轮，所述搭载装置通过脚轮与桥梁桩基的外表面滚动配合；所述传感器设置在搭载圆环表面及桥梁桩基上；所述数据处理系统固定于桥梁桩基上桥墩的顶部位置，并通过导线与传感器分别相连，从而对传感器的数据进行处理。
所述的一种环式桥梁桩基冲刷监测系统，其特征在于，所述桥梁桩基的外表面设有两个钢槽，所述钢槽采用C型钢槽，并对称焊接于桥梁桩基的外表面，且钢槽表面涂设有防水涂料；所述搭载圆环上固定设置连接杆，所述连接杆端部设有滑块，所述滑块与钢槽滑动配合设置，所述导线合股之后与滑块相对固定。
所述的一种环式桥梁桩基冲刷监测系统，其特征在于，所述传感器包括光纤光栅温度传感器、光纤光栅压力传感器、光纤光栅渗压传感器、流速传感器及光纤光栅加速度传感器；所述光纤光栅渗压传感器，安装于搭载装置表面和桥梁桩基顶部，实时监测水位涨落引起的水压力变化；所述光纤光栅压力传感器，安装于搭载装置表面，负责实时监测外界水压力和土压力的变化；所述光纤光栅温度传感器，安装于搭载装置表面和桥梁桩基顶部，用于对光纤光栅传感器做出温度补偿；所述流速传感器，安装于桥梁桩基顶部，用于监测监测点流速变化；所述光纤光栅加速度传感器，安装于桥梁桩基顶部，用于监测桩的振动响应。
所述的一种环式桥梁桩基冲刷监测系统，其特征在于，所述钢槽的开口处沿其轴向设置一组耐腐蚀橡胶条，且耐腐蚀橡胶条的一端与钢槽内壁固定。
所述的一种环式桥梁桩基冲刷监测系统，其特征在于，所述搭载装置上间距50～60cm布置一个传感器，所述搭载圆环截面C型结构，截面壁厚1.5～3cm，且传感器设置在C型结构的内壁上，脚轮设置在开口位置的上下两端，所述搭载装置表面涂抹防水涂料层。
所述的一种环式桥梁桩基冲刷监测系统，其特征在于，所述搭载装置底部设有减震垫，所述滑块上还设有高分子绳，所述高分子绳与滑块固定连接，并通过高分子绳牵引以控制搭载装置降落的速度。
所述的一种环式桥梁桩基冲刷监测系统的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将搭载装置和导线分别沿着桥梁桩基和钢槽一起下降至海床持力层上；
2)通过搭载装置表面和桥梁桩基顶部上的光纤光栅渗压传感器分别监测水面渗压和水底渗压，实时监测水位涨落引起的水压力变化，并将数据以波长的形式传至数据处理系统；
3)搭载装置表面的光纤光栅压力传感器，实时监测外界土压力与水压力的变化的总压力，并将数据以波长的形式传至数据处理系统。
4)搭载装置表面和桥梁桩基顶部的光纤光栅温度传感器，实时监测外界温度变化，并将数据以波长的形式传至数据处理系统，用于对光纤光栅传感器做出温度补偿；
5)桥梁桩基顶部的光纤光栅加速度传感器，用于监测桩的振动响应，并将数据以波长的形式传至数据处理系统；
6)桥梁桩基顶部的流速传感器，实时监测监测点上流速的变化，并将数据以波长的形式传至数据处理系统；
7)数据处理系统，将传感器的数据通过无线传输传至云端数据库。
所述的一种环式桥梁桩基冲刷监测系统及其监测方法，其特征在于：所述步骤1)中考虑到水下受力的复杂性，为了保证搭载装置能够顺利穿过淤泥层到达持力层表面，根据淤泥层土质情况和工程的需要额外添加砝码进行配重；所述砝码的重量计算公式如下：
F浮＝ρgv
fa＝Mbγb+Mdγmd+Mcck
F浮+fa·S＜G1+G2
式中，G1：搭载装置自重(N)；
G2：砝码自重(N)；
ρ：海水密度(kg/m3)；
v：搭载装置和走线装置的体积(m3)；
s：搭载装置底面积(m2)；
fa：由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值(Pa)；
Mb，Md，Mc：承载力系数，与土的内摩擦角标准值有关；
γ：搭载装置底面以下土的重度，因为监测环境在水中故取浮重度(N/m3)；
γm：搭载装置底面以上土的加权平均重度，因为监测环境在水中故取浮重度(N/m3)；
ck：搭载装置下一倍短边宽的深度内土的粘聚力标准值(Pa)；
乃：搭载装置底面宽度(m)；
d：搭载装置埋深(m)；
g：重力加速度(10m/s2)；
通过以上公式计算出所需砝码的重量，保证搭载装置顺利到达海床持力层表面。
所述的一种环式桥梁桩基冲刷监测系统及其监测方法，其特征在于：所述步骤3)光纤光栅压力传感器波长转化为压强公式为：p＝αp[(λ-λ0)-αt(T-T0)]
式中，αp：传感器压力/波长的比值(Pa/nm)；
αt：波长偏移值/温度的比值(nm/℃)；
λ：压力测量时的波长(nm)；
λ0：测量时的压力光纤光栅初始波长(nm)；
T0：测量时的外置温度光纤光栅初始波长(nm)；
T：测量过程中的外置温度光纤光栅波长(nm)；所述步骤1)光纤光栅渗压传感器的波长转化为压强公式为：
p＝αp1Δλ2+αp2Δλ
Δλ＝(λ-λ0)-αt(T-T0)
式中：αp1与αp2均为常数(MPa/nm)；
αt：波长偏移值/温度的比值(nm/℃)。
λ：光纤光栅渗压传感器测量时的波长读数(nm)；
λ0：测量前的压力光纤光栅初始波长(nm)；
T0：测量时的初始环境温度(℃)；
T：测量时的环境温度(℃)。
所述的一种环式桥梁桩基冲刷监测系统及其监测方法，其特征在于：所述步骤2)中根据搭载装置表面和桥梁桩基顶部上的光纤光栅渗压传感器实时监测水位涨落引起的水压力变化数据能够计算出水深h，所述水深h的计算方法如下：
当搭载装置上无回淤土时：
取搭载装置形心处和桥梁桩基顶部的渗压传感器的波长转化为压强，可得到下式：
p渗-Δps＝γwhw
Δh1＝dsinθ/2
h＝hw+Δh1
式中，p渗：搭载装置上光纤光栅渗压传感器的压强读数(Pa)；
Δps：水位涨落引起的水压变化值(Pa)；
γw：水的有效重度(N/m3)；
d：搭载装置的直径(m)；
θ：桥梁桩基与竖直平面之间倾斜角度(°)；
Δh1：是渗压传感器到压力传感器的垂直高度(m)；
hw：剔除水位涨落，水面到渗压传感器的距离(m)；
当搭载装置上有回淤土时：
p渗-Δps＝γwhw
Δh1＝dsinθ/2
hw1＝hw+Δh1
通过上式可以推出淤泥土的厚度：
水深计算为：h＝hw1-z
式中，p1：回淤土层以下的光纤光栅压力传感器的压强读数最大值(Pa)；
Δps：水位涨落引起的水压变化值(Pa)；
c：监测点持力层土壤的粘聚力，非粘性土c＝0；
Kp：库伦被动土压力系数，
Z：淤泥厚度(m)；
θ：桥梁桩基与竖直平面之间倾斜角度(°)；
hw1：水面到持力层的距离(m)；
r′：河床持力层土的有效重度(N/m3)；
Δh1：是渗压传感器到压力传感器的垂直高度(m)；
计算出监测系统初始深度h0，将之后计算出的水深记为
h，h与h0均已剔除水位涨落的影响，则监测系统实时监测的冲刷坑深度变化值为：Δh＝h-h0。
本发明的有益效果是：
1)本环式桥梁桩基冲刷监测系统适用于施工中的桥梁桩基冲刷监测系统的安装和桩基冲刷实时监测；在桥梁桩基顶部焊接钢槽，提供导线和高分子绳下滑的轨道，实现对导线的保护，通过高分子绳牵引，将带有抗震滚轮的搭载装置从桥梁桩基顶部缓慢下滑，并依靠环式搭载装置和添加砝码的重量，能够克服水的浮力和淤泥的阻力到达海床持力层上；按工程实际需要设置耐海水腐蚀橡胶条数量，起到限制导线位移和保护导线的作用；搭载装置固定光纤光栅传感器，具体包括压力传感器、渗压传感器、温度传感器及加速度传感器。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，成本低的特点。
2)本监测系统和监测方法可以简单准确的将安全监测装置安装至桥梁桩基所在的海床持力层上，并能够实时对淤泥层厚度和冲刷深度进行实时监测。可以广泛应用于施工中的桥梁桩基安全监测装置的安装，对桥梁建设及运营过程基本无影响，具有耐久性高，安装精确，建设和维修成本低的优点。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的搭载装置结构示意图；
图3为本发明的A-A面剖面结构示意图；
图4为本发明的B-B面剖面结构示意图；
图5为本发明的耐腐蚀橡胶条与钢槽安装的三维结构示意图；
图6为本发明的耐腐蚀橡胶条与钢槽俯视结构示意图；
图7为本发明的滑块安装结构示意图；
图8为本发明的搭载装置上无回淤土的计算示意图；
图9为本发明的搭载装置上有回淤土的计算示意图；
图中：1-桥梁桩基，2-钢槽，3-搭载圆环，4-耐腐蚀橡胶条，5-导线，6-脚轮，7-传感器，8-搭载装置，9-连接杆，10-滑块，11-高分子绳。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明作进一步描述。
如图1-9所示，一种环式桥梁桩基冲刷监测系统，包括桥梁桩基1、钢槽2、搭载圆环3、耐腐蚀橡胶条4、导线5、脚轮6、传感器7、搭载装置8，连接杆9、滑块10及高分子绳11。
环式桥梁桩基冲刷监测系统，包括桥梁桩基1、搭载装置8、传感器7及数据处理系统；搭载装置8包括搭载圆环3及沿搭载圆环3周向设置的一组脚轮6，搭载装置8通过脚轮6与桥梁桩基1外表面滚动配合；传感器7设置在搭载圆环3表面及桥梁桩基1上，数据处理系统固定于桥梁桩基1上方桥墩的顶部位置，并通过导线5与传感器7分别相连，从而对传感器7的数据进行处理。
桥梁桩基1的外壁表面设有钢槽2，钢槽2采用C型钢槽型，共设有两个，对称焊接于桥梁桩基1的外表面，随着桥梁桩基1一起打入海床上；钢槽2表面涂设有HCA-108屋面丙稀酸防水涂料；搭载圆环3上固定设置连接杆9，连接杆9端部设有滑块10，滑块10与钢槽2滑动配合设置，导线5合股之后与滑块10相对固定；导线5和高分子绳11随滑块10下降，且导线5外设置有用于防水的软套管。
钢槽2的开口处沿其轴向设置一组耐腐蚀橡胶条，且耐腐蚀橡胶条的一端与钢槽2内壁固定，另一端自由放置。根据实际工程需要，设置合适的耐腐蚀橡胶条4的数量，当导线5随着搭载装置8下滑时，连接杆9使耐腐蚀橡胶条4处于变形打开的状态，下滑之后，耐腐蚀橡胶条恢复形变，限制了高分子绳11和传感器7的导线5的位移，对导线5起保护作用。
传感器7，包括光纤光栅温度传感器、光纤光栅压力传感器、光纤光栅渗压传感器、流速传感器及光纤光栅加速度传感器、光纤光栅渗压传感器，安装于搭载装置8表面和桥梁桩基1顶部，可以实时监测水位涨落引起的水压力变化；光纤光栅压力传感器，安装于搭载装置8表面，负责实时监测外界水压力和土压力的变化；光纤光栅温度传感器，安装于搭载装置8表面和桥梁桩基1顶部，用于对光纤光栅传感器做出温度补偿；流速传感器，安装于桥梁桩基1顶部，用于监测监测点流速变化；光纤光栅加速度传感器，安装于桥梁桩基1顶部，用于监测桩的振动响应。
搭载装置8主要采用Q345C耐海水腐蚀钢材，搭载装置8上间距50～60cm布置一个传感器7，且搭载圆环截面采用C型结构，截面壁厚1.5～3cm，优选为2cm，且传感器7设置在C型结构内壁上，脚轮6设置在开口位置的上下两端，搭载装置8表面涂抹HCA-108屋面丙稀酸防水涂料。
搭载装置8底部设有高分子材料的减震垫，滑块10上还设有高分子绳11，并通过高分子绳11牵引以控制搭载装置8降落的速度。
脚轮6采用防震脚轮，与桥梁桩基1的外壁表面相适应，并能够到达海床的持力层上。
数据处理器采用光纤光栅解调仪，通过无限网络将传感器数据传输至云端数据库中。
环式桥梁桩基冲刷监测系统的监测方法，包括如下步骤：
1)将搭载装置和导线分别沿着桥梁桩基和钢槽一起下降至海床持力层上；考虑到水下受力的复杂性，为了保证搭载装置能够顺利穿过淤泥层到达持力层表面，根据淤泥层土质情况和工程的需要，计算出额外添加砝码的质量；
F浮＝ρgv
fa＝Mbγb+Mdγmd+Mcck
F浮+fa·S＜G1+G2
式中，G1：搭载装置自重(N)；
G2：砝码自重(N)；
ρ：海水密度(kg/m3)；
v：搭载装置和走线装置的体积(m3)。
s：搭载装置底面积(m2)；
fa：由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值(Pa)；
Mb，Md，Mc：承载力系数，与土的内摩擦角标准值有关；
γ：搭载装置底面以下土的重度，因为监测环境在水中故取浮重度(N/m3)；
γm：搭载装置底面以上土的加权平均重度，因为监测环境在水中故取浮重度(N/m3)；
ck：搭载装置下一倍短边宽的深度内土的粘聚力标准值(Pa)；
乃：搭载装置底面宽度(m)；
d：搭载装置埋深(m)；
g：重力加速度(10m/s2)；
2)通过搭载装置表面和桥梁桩基顶部上的光纤光栅渗压传感器实时监测水位涨落引起的水压力变化，并将数据传至数据处理系统。
3)搭载装置表面的光纤光栅压力传感器，实时监测外界土压力与水压力的变化，并将数据传至数据处理系统。
4)搭载装置表面和桥梁桩基顶部的光纤光栅温度传感器，实时监测外界温度变化，并将数据传至数据处理系统，用于对光纤光栅传感器做出温度补偿；
5)桥梁桩基顶部的光纤光栅加速度传感器，用于监测桩的振动响应，并将数据传至数据处理系统；
6)桥梁桩基顶部的流速传感器，实时监测监测点上流速的变化，并将数据传至数据处理系统；
7)数据处理系统，将光纤光栅传感器的数据通过无线传输传至云端数据库，计算机对数据和图像进行综合的对比分析，并结合公式计算，即可以还原出桩基冲刷的实时状况和监测桩的振动响应情况。
结合步骤2)中搭载装置表面和桥梁桩基顶部上的光纤光栅渗压传感器的数据，分下列两种情况来计算水深h。
水流的运动可能会造成泥沙回填，当桥梁桩基为倾斜的，倾斜角度与竖直平面为θ，
如图8所示，当搭载装置上无回淤土时：
取搭载圆环形心处和桥梁桩基顶部的渗压传感器的波长转化为压强，可得到下式：
p渗-Δps＝γwhw
Δh1＝dsinθ/2
h＝hw+Δh1
式中，p渗：光纤光栅微型渗压传感器的压强读数(Pa)；
Δps：水位涨落引起的水压变化值(Pa)；
γw：水的有效重度(N/m3)；
d：搭载装置的直径(m)；
Δh1：海床持力层上的压力传感器距离搭载装置形心处的距离(m)；
加图9所示，当搭载装置上有回淤土时：
p渗-Δps＝γwhw
Δh1＝dsinθ/2
hw1＝hw+Δh1
通过上式可以推出淤泥土的厚度：
水深计算为：
h＝hw1-z
式中，p1：回淤土层以下的光纤光栅压力传感器的压强读数最大值(Pa)；
Δps：水位涨落引起的水压变化值(Pa)；
c：监测点持力层土壤的粘聚力，非粘性土c＝0
Kp：库伦被动土压力系数，
Z：淤泥厚度(m)；
θ：桥梁桩基与竖直平面之间倾斜角度(°)；
hw1：水面到持力层的距离(m)；
r′：河床持力层土的有效重度(N/m3)；
Δh1：是渗压传感器到压力传感器的垂直高度(m)；
计算出监测系统初始深度h0，将之后计算出的水深记为h，h与h0均已剔除水位涨落的影响，则监测系统实时监测的冲刷坑深度变化值为：
Δh＝h-h0
光纤光栅渗压传感器波长可以通过如下公式转化为压强：
p＝αp1Δλ2+αp2Δλ
Δλ＝(λ-λ0)-αt(T-T0)
式中：αp1(Pa/nm)：常数；
αp2(Pa/nm)：常数；
αt(nm/℃)：常数，为波长偏移值/温度的比值；
λ0(nm)：测量时的光纤光栅微型渗压传感器的初始波长；
λ(nm)：压力测量时的波长；
T0(℃)：测量时的初始环境温度；
T(℃)：压力测量时的环境温度。
通过固定于桥梁桩基顶部和搭载装置上的光纤光栅传感器上的数据，剔除潮涨潮落的影响，可以计算出淤泥土的厚度和土层至水面的距离。
光纤光栅压力传感器在水中和土中的波长转化为压强的公式：
p＝αp[(λ-λ0)-αt(T-T0)]
式中：αp(pa/nm)：常数，为传感器压力/波长的比值；
Kt(nm/℃)：常数，为波长偏移值/温度的比值；
λ0(nm)：测量时的压力光纤光栅初始波长；
λ(nm)：压力测量时的波长；
T(nm)：压力测量时的外置温度光纤光栅波长；
T0(nm)：测量时的外置温度光纤光栅初始波长。
Claims (4)
1.一种环式桥梁桩基冲刷监测系统的监测方法，其特征在于，监测系统包括桥梁桩基(1)、搭载装置(8)、传感器(7)及数据处理系统；所述搭载装置(8)包括搭载圆环(3)及沿搭载圆环(3)周向设置的一组脚轮(6)，所述搭载装置(8)通过脚轮(6)与桥梁桩基(1)的外表面滚动配合；所述传感器(7)设置在搭载圆环(3)表面及桥梁桩基(1)上；所述数据处理系统固定于桥梁桩基(1)上桥墩的顶部位置，并通过导线(5)与传感器(7)分别相连，从而对传感器(7)的数据进行处理；
所述桥梁桩基(1)的外表面设有两个钢槽(2)，所述钢槽(2)采用C型钢槽，并对称焊接于桥梁桩基(1)的外表面，且钢槽(2)表面涂设有防水涂料；所述搭载圆环(3)上固定设置连接杆(9)，所述连接杆(9)端部设有滑块(10)，所述滑块(10)与钢槽(2)滑动配合设置，所述导线(5)合股之后与滑块(10)相对固定；
所述传感器(7)包括光纤光栅温度传感器、光纤光栅压力传感器、光纤光栅渗压传感器、流速传感器及光纤光栅加速度传感器；所述光纤光栅渗压传感器，安装于搭载装置(8)表面和桥梁桩基(1)顶部，实时监测水位涨落引起的水压力变化；所述光纤光栅压力传感器，安装于搭载装置(8)表面，负责实时监测外界水压力和土压力的变化；所述光纤光栅温度传感器，安装于搭载装置(8)表面和桥梁桩基(1)顶部，用于对光纤光栅传感器做出温度补偿；所述流速传感器，安装于桥梁桩基(1)顶部，用于监测监测点流速变化；所述光纤光栅加速度传感器，安装于桥梁桩基(1)顶部，用于监测桩的振动响应；
监测方法，包括如下步骤：
1)将搭载装置和导线分别沿着桥梁桩基和钢槽一起下降至海床持力层上；
2)通过搭载装置表面和桥梁桩基顶部上的光纤光栅渗压传感器分别监测水面渗压和水底渗压，实时监测水位涨落引起的水压力变化，并将数据以波长的形式传至数据处理系统；
3)搭载装置表面的光纤光栅压力传感器，实时监测外界土压力与水压力的变化的总压力，并将数据以波长的形式传至数据处理系统；
4)搭载装置表面和桥梁桩基顶部的光纤光栅温度传感器，实时监测外界温度变化，并将数据以波长的形式传至数据处理系统，用于对光纤光栅传感器做出温度补偿；
5)桥梁桩基顶部的光纤光栅加速度传感器，用于监测桩的振动响应，并将数据以波长的形式传至数据处理系统；
6)桥梁桩基顶部的流速传感器，实时监测监测点上流速的变化，并将数据以波长的形式传至数据处理系统；
7)数据处理系统，将传感器的数据通过无线传输传至云端数据库；
所述步骤1)中考虑到水下受力的复杂性，为了保证搭载装置能够顺利穿过淤泥层到达持力层表面，根据淤泥层土质情况和工程的需要额外添加砝码进行配重；所述砝码的重量计算公式如下：
F浮＝ρgv
fa＝Mbγb+Mdγmd+Mcck
F浮+fa·S＜G1+G2
式中，G1：搭载装置自重(N)；
G2：砝码自重(N)；
ρ：海水密度(kg/m3)；
v：搭载装置和走线装置的体积(m3)；
s：搭载装置底面积(m2)；
fa：由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值(Pa)；
Mb，Md，Mc：承载力系数，与土的内摩擦角标准值有关；
γ：搭载装置底面以下土的重度，因为监测环境在水中故取浮重度(N/m3)；
γm：搭载装置底面以上土的加权平均重度，因为监测环境在水中故取浮重度(N/m3)；
ck：搭载装置下一倍短边宽的深度内土的粘聚力标准值(Pa)；
b：搭载装置底面宽度(m)；
d：搭载装置埋深(m)；
g：重力加速度(10m/s2)；
通过以上公式计算出所需砝码的重量，保证搭载装置顺利到达海床持力层表面；
所述步骤3)光纤光栅压力传感器波长转化为压强公式为：
p＝αp[(λ-λ0)-αt(T-T0)]
式中，αp：传感器压力/波长的比值(Pa/nm)；
αt：波长偏移值/温度的比值(nm/℃)；
λ：压力测量时的波长(nm)；
λ0：测量时的压力光纤光栅初始波长(nm)；
T0：测量时的外置温度光纤光栅初始波长(nm)；
T：测量过程中的外置温度光纤光栅波长(nm)；
所述步骤1)光纤光栅渗压传感器的波长转化为压强公式为：
p＝αp1Δλ2+αp2Δλ
Δλ＝(λ-λ0)-αt(T-T0)
式中：αp1与αp2均为常数(MPa/nm)；
αt：波长偏移值/温度的比值(nm/℃)；
λ：光纤光栅渗压传感器测量时的波长读数(nm)；
λ0：测量前的压力光纤光栅初始波长(nm)；
T0：测量时的初始环境温度(℃)；
T：测量时的环境温度(℃)；
所述步骤2)中根据搭载装置表面和桥梁桩基顶部上的光纤光栅渗压传感器实时监测水位涨落引起的水压力变化数据能够计算出水深h，所述水深h的计算方法如下：
当搭载装置上无回淤土时：
取搭载装置形心处和桥梁桩基顶部的渗压传感器的波长转化为压强，可得到下式：
p渗-Δps＝γwhw
Δh1＝dsinθ/2
h＝hw+Δh1
式中，p渗：搭载装置上光纤光栅渗压传感器的压强读数(Pa)；
Δps：水位涨落引起的水压变化值(Pa)；
γw：水的有效重度(N/m3)；
d：搭载装置的直径(m)；
θ：桥梁桩基与竖直平面之间倾斜角度(°)；
Δh1：是渗压传感器到压力传感器的垂直高度(m)；
hw：剔除水位涨落，水面到渗压传感器的距离(m)；
当搭载装置上有回淤土时：
p渗-Δps＝γwhw
Δh1＝d sinθ/2
hw1＝hw+Δh1
通过上式推出淤泥土的厚度：
水深计算为：h＝hw1-z
式中，p1：回淤土层以下的光纤光栅压力传感器的压强读数最大值(Pa)；
Δps：水位涨落引起的水压变化值(Pa)；
c：监测点持力层土壤的粘聚力，非粘性土c＝0；
Kp：库伦被动土压力系数，
Z：淤泥厚度(m)；
θ：桥梁桩基与竖直平面之间倾斜角度(°)；
hw1：水面到持力层的距离(m)；
r′：河床持力层土的有效重度(N/m3)；
Δh1：是渗压传感器到压力传感器的垂直高度(m)；
计算出监测系统初始深度h0，将之后计算出的水深记为h，h与h0均已剔除水位涨落的影响，则监测系统实时监测的冲刷坑深度变化值为：Δh＝h-h0。
2.根据权利要求1所述的一种环式桥梁桩基冲刷监测系统的监测方法，其特征在于，所述钢槽(2)的开口处沿其轴向设置一组耐腐蚀橡胶条(4)，且耐腐蚀橡胶条(4)的一端与钢槽(2)内壁固定。
3.根据权利要求1所述的一种环式桥梁桩基冲刷监测系统的监测方法，其特征在于，所述搭载装置(8)上间距50～60cm布置一个传感器(7)，所述搭载圆环(3)截面C型结构，截面壁厚1.5～3cm，且传感器(7)设置在C型结构的内壁上，脚轮(6)设置在开口位置的上下两端，所述搭载装置(8)表面涂抹防水涂料层。
4.根据权利要求1所述的一种环式桥梁桩基冲刷监测系统的监测方法，其特征在于，所述搭载装置(8)底部设有减震垫，所述滑块(10)上还设有高分子绳(11)，所述高分子绳(11)与滑块(10)固定连接，并通过高分子绳(11)牵引以控制搭载装置(8)降落的速度。
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