CN117804371A - 一种光电式桥梁下部结构冲刷监测装置、预警方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及桥梁下部结构冲刷监测及预警领域，具体涉及一种光电式桥梁下部结构冲刷监测装置、预警方法及系统。本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置包括发射模块、接收模块、数据模块、第一支撑模块以及第二支撑模块；发射模块用于发射光信号；接收模块用于接收光信号，并将光信号转化为电信号；数据模块用于接收电信号，并根据电信号生成桥梁下部结构冲刷深度数据；第一支撑模块与发射模块固定连接，第二支撑模块与接收模块固定连接，第一支撑模块和第二支撑模块均插入软土层中。本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，不仅能够实现非汛期时桥梁下部结构冲刷情况的长期监测，还能够实现汛期时桥梁下部结构冲刷情况的实时监测。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁下部结构冲刷监测及预警领域，具体涉及一种光电式桥梁下部结构冲刷监测装置、预警方法及系统。
背景技术
桥梁作为公路交通运输的命脉，占据着重要的地位。近年来，随着全球气候变化，极端天气事件呈高发态势，极端暴雨引发的洪水严重威胁桥梁的服役安全。桥梁下部结构受冲刷的情况通常较隐蔽，日常的巡查养护难以察觉。从近年的桥梁水毁调查结果来看，洪水发生期间，冲刷发展速度加快，且往往呈现不均匀冲刷，造成桥梁基础不均匀沉降、墩柱倾斜、垮塌等下部结构损坏。
目前国内外常用的桥梁冲刷检测方法有：
（1）水下摄像和潜水摸探检测法：采用下放水下摄像机或派出潜水员进行人工摸探的方法进行桥梁下部结构冲刷检测。适用于水流较缓、水下环境较好，无大型障碍物、无涡流的水域。优点是成本较低，检测范围较大。缺点是检测速度慢，有安全风险。
（2）水下机器人检测法：派出专用的水下机器人进行检测。由于目前水下机器人的环境适应性还不高，因此同样适用于水流较缓、水下环境较好的水域。优点是安全风险小，检测速度快。缺点是检测成本高，不适用于大规模的中小跨径桥梁下部结构冲刷检测。
上述两种方法均为常规检测方法，不具备连续监测能力，同时在汛期流速快、水中杂物多的情况下，均不具备检测能力。汛后交通受损，通行能力受限时，人员装备调度困难，也无法及时开展汛后快速检测评估。
桥梁下部结构冲刷情况长时间连续监测目前较成熟的有超声波监测方法和光纤光栅渗压传感器监测方法。超声波监测方法利用声波在不同介质传播时声速不同的特征进行探测，可以有效分辨水下不同层面的情况。但是汛期水流往往富含泥沙、且有较多漂浮物，容易干扰超声波的传播。而光纤光栅渗压传感器在汛期流速大、泥沙多、冲刷发展速度快的情况下，容易出现数据量猛增，冲刷情况监测特征不明显的问题。因此，目前的桥梁下部结构冲刷情况监测方法均不适用于汛中监测。
发明内容
针对现有技术的不足以及实际应用的需求，本发明提供了一种光电式桥梁下部结构冲刷监测装置、预警方法及系统，旨在解决桥梁下部结构冲刷情况的监测及预警问题。
第一方面，本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，包括：发射模块，所述发射模块布设于桥梁下部结构四周的软土层中，所述发射模块用于发射光信号；接收模块，所述接收模块布设于与所述发射模块相对于桥梁下部结构中桥梁基础底面具有同一水平高度的软土层中，所述接收模块用于接收所述光信号，并将所述光信号转化为电信号；数据模块，所述数据模块与所述接收模块信号连接，所述数据模块用于接收所述电信号，并根据所述电信号生成桥梁下部结构冲刷深度数据；第一支撑模块，所述第一支撑模块与所述发射模块固定连接，所述第一支撑模块垂直插入所述软土层中，所述第一支撑模块的一端处于水层与软土层的交界层上，所述第一支撑模块的另一端处于所述软土层与河床持力层的交界层上；第二支撑模块，所述第二支撑模块与所述接收模块固定连接，所述第二支撑模块垂直插入所述软土层中，所述第二支撑模块的一端处于水层与软土层的交界层上，所述第二支撑模块的另一端处于软土层与河床持力层的交界层上。
本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，其增益在于：本发明通过在桥梁下部结构周围的软土层中布设发射模块和接收模块，基于发射模块和接收模块之间的光信号接收与光电信号转换，不仅能够实现非汛期时桥梁下部结构冲刷情况的长期监测，还能够实现汛期时桥梁下部结构冲刷情况的实时监测。
可选地，本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置中的发射模块包括多个发射子模块，多个发射子模块沿所述第一支撑模块的轴向以等距或者不等距的方式固定在所述第一支撑模块的表面。本发明通过设置多个发射子模块扩大了光信号的发射覆盖范围，不仅有助于提升桥梁下部结构冲刷深度数据的全面性，还有助于提升桥梁下部结构冲刷深度数据的精度。
可选地，本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置中的接收模块包括多个接收子模块，多个接收子模块沿所述第二支撑模块的轴向以等距或者不等距的方式固定在所述第二支撑模块的表面。本发明通过设置多个接收子模块扩大了光信号的接收覆盖范围，不仅有助于提升桥梁下部结构冲刷深度数据的全面性，还有助于提升桥梁下部结构冲刷深度数据的精度。
可选地，本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置中，所述第一支撑模块与所述第二支撑模块并行插入软土层中，所述第一支撑模块背离软土层的一端通过连接模块与所述第二支撑模块背离软土层的一端固定连接。本发明通过连接模块增强了第一支撑模块与第二支撑模块之间相对位置的稳定性，有助于维持汛期时光电式桥梁下部结构冲刷监测装置的稳定。
可选地，本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置中，所述第一支撑模块背离所述连接模块的一端，设置有若干沿第一支撑模块轴向分布的斜角块；所述第二支撑模块背离所述连接模块的一端，设置有若干沿第二支撑模块轴向分布的斜角块。本发明所设置的斜角块，不仅有利于第一支撑模块和第二支撑模块插入软土层中，并在安装过程中能够保护固定在第一支撑模块上的发射模块，以及固定在第二支撑模块上的接收模块。
可选地，本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置还包括：防护模块，所述防护模块设置在所述第一支撑模块与所述第二支撑模块背离所述桥梁下部结构的一侧，所述防护模块用于保护所述发射模块和所述接收模块。本发明通过防护模块提高了光电式桥梁下部结构冲刷监测装置的稳定性和耐久性，确保其在恶劣的水下环境中依旧能够可靠地执行桥梁下部结构冲刷深度数据监测任务。
可选地，本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置还包括：供电模块，所述供电模块分别与所述发射模块、所述接收模块以及所述数据模块电连接，所述供电模块用于为所述发射模块、所述接收模块以及所述数据模块供电。本发明通过供电模块为发射模块、接收模块以及数据模块提供电力支持，确保在监测过程中各个模块能够获得足够的电力供应，并保证其能够长时间、连续地执行桥梁下部结构冲刷深度监测任务。
可选地，本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置还包括：预警模块，所述预警模块与所述数据模块信号连接，所述预警模块用于根据所述桥梁下部结构冲刷深度数据生成预警信号，并根据所述预警信号执行对应的预警动作。本发明通过预警模块根据数据模块获取的桥梁下部结构冲刷深度数据，能够及时识别潜在的冲刷风险，并向操作人员发出预警信号，以便及时采取措施防范桥梁下部结构的损害。
第二方面，本发明所提供的一种光电式桥梁下部结构冲刷预警方法，包括如下步骤：布设所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，并利用所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置获取对应位置的桥梁下部结构冲刷深度数据；根据所述桥梁下部结构冲刷深度数据，实时评估桥梁下部结构的危险标度，所述危险标度包括倾覆危险标度、滑移危险标度、不均匀沉降危险标度以及综合危险标度；基于所述危险标度评估所述桥梁下部结构的风险程度，并根据风险程度生成预警信号。
本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷预警方法，其增益在于：本发明通过光电技术，不仅能够实现对桥梁下部结构冲刷深度数据的连续监测，还能够基于实时采集的桥梁下部结构冲刷深度数据评估桥梁下部结构的危险标度，进而基于提前设定的风险评估规则以及时预警，提高了桥梁的安全性和可靠性。
第三方面，本发明提供了一种光电式桥梁下部结构冲刷预警系统，包括输入设备、处理器、存储器和输出设备，所述输入设备、所述处理器、所述存储器和所述输出设备相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行光电式桥梁下部结构冲刷预警方法。
本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷预警系统，其增益在于：本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷预警系统集成度高，各个组件之间信息传递顺畅，能够为桥梁工程师、维护人员和相关决策者提供了及时的桥梁下部结构风险程度评估结果和报告，有助于及时发现潜在问题并采取预防性的维护措施，提高桥梁的抗灾能力和可持续性，确保交通运输的安全和稳定。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置布设示意图；
图2为本发明实施例所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的发射模块1与接收模块3的结构示意图；
图4为本发明实施例所提供的防护模块布设示意图；
图5为本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷预警方法流程图；
图6为本发明实施例中汛期时桥梁下部结构冲刷示意图；
图7为本发明实施例提供的风险评估规则算法示意图；
图8为本发明实施例所提供的光电式桥梁下部结构冲刷预警系统结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路，软件或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。
此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。
在一个实施例中，请参见图1和图2，图1为本发明实施例所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置布设示意图，图2为本发明实施例所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置结构示意图。
如图1所示，本发明所述的桥梁下部结构包括桥梁基础A1和桥墩A2，所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置被布设在桥梁下部结构四周的软土层B2中，该软土层上方为水层，该软土层下方为河床持力层B1。
如图1和图2所示，本发明实施例所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置具体包括发射模块1、第一支撑模块2、接收模块3、第二支撑模块4以及数据模块6。
进一步地，所述发射模块1布设于桥梁下部结构四周的软土层B2中，所述发射模块用于发射光信号；所述第一支撑模块2与所述发射模块1固定连接，所述第一支撑模块2垂直插入所述软土层B2中，所述第一支撑模块2的一端处于水层与软土层B2的交界层上，所述第一支撑模块2的另一端处于所述软土层B2与河床持力层B1的交界层上。
所述接收模块3布设于与所述发射模块1相对于桥梁下部结构中桥梁基础A1底面具有同一水平高度的软土层B2中，所述接收模块3用于接收所述光信号，并将所述光信号转化为电信号；所述第二支撑模块4与所述接收模块3固定连接，所述第二支撑模块4垂直插入所述软土层B2中，所述第二支撑模块4的一端处于水层与软土层B2的交界层上，所述第二支撑模块4的另一端处于软土层B2与河床持力B1的交界层上。
所述数据模块6与所述接收模块3信号连接，所述数据模块6用于接收所述电信号，并根据所述电信号生成桥梁下部结构冲刷深度数据。所述数据模块6与所述发射模块1和所述接收模块3之间的信号连接，可以通过导线实现有线连接，也可以利用信号发射器/信号接收器等信号传输设备实现无线连接。
随着水流冲刷桥梁下部结构，逐渐带走桥梁下部结构周围软土层B2的泥沙，掩埋发射模块1和接收模块3的泥沙厚度逐渐降低，当位于发射模块1和接收模块3之间的泥沙被冲刷掏空之后，发射模块1发射的光信号被接收模块3接收，接收模块3将光信号转化为电信号传输到数据模块6，数据模块6根据电信号来源得知，桥梁下部结构冲刷深度至少已到发射模块1和接收模块3所处的高度。
在其他的一个或者多个实施例中，所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置中发射模块1包括多个发射子模块11，多个发射子模块11沿所述第一支撑模块2的轴向以等距或者不等距的方式固定在所述第一支撑模块2的表面。
如图2和图3所示，图3为本发明实施例所提供的发射模块1与接收模块3的结构示意图，发射模块1包括4个发射子模块11，4个发射子模块11沿第一支撑模块2的轴向，以等距的方式通过第一螺栓12固定在第一支撑模块2的表面。
具体地，任一发射子模块11为单点式激光发射器；所述单点式激光发射器具有不锈钢防水护套，所述不锈钢防水护套的防护等级为IPX6级；所述不锈钢防水护套表面涂敷有船舶用防污涂料。
进一步地，所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置中接收模块3还包括多个接收子模块31，多个接收子模块31沿所述第二支撑模块4的轴向以等距或者不等距的方式固定在所述第二支撑模块4的表面。
如图2和图3所示，接收模块3包括4个接收子模块31，4个接收子模块31沿第二支撑模块4的轴向，以等距的方式通过第二螺栓32固定在第二支撑模块4的表面。
具体地，任一接收子模块31为光敏电阻传感器；所述光敏电阻传感器具有不锈钢防水护套，所述不锈钢防水护套的防护等级为IPX6级；所述不锈钢防水护套表面涂敷有船舶用防污涂料。
在这个或者这些实施例中，任一发射子模块11，与处于相对桥梁下部结构中桥梁基础A1底面具有同一水平高度的软土层B2中的接收子模块31相对设置，以保证发射子模块11所发射的光信号，能被对应的接收子模块31接收。
在其他的一个或者多个实施例中，所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置还包括连接模块5，所述连接模块5用于连接第一支撑模块2和第二支撑模块4，以保证第一支撑模块2与第二支撑模块4之间的相对稳定性。
如图1和图2所示，所述第一支撑模块2与所述第二支撑模块4并行插入软土层B2中，所述第一支撑模块2背离软土层B2的一端,通过连接模块5与所述第二支撑模块4背离软土层B2的一端固定连接。
进一步地，为保护固定在第一支撑模块2上发射模块1，以及保护固定在第二支撑模块4上的发射模块1，在第一支撑模块2与第二支撑模块4背离所述连接模块5的一端，均设置有若干沿轴向分布的斜角块7。
具体地，所述第一支撑模块2、所述第二支撑模块4以及所述连接模块5均为不锈钢支架，所述第一支撑模块2与所述第二支撑模块4通过所述连接模块5固定连接，形成“门式”不锈钢支撑结构，以保证在汛期时光电式桥梁下部结构冲刷监测装置监测性能的稳定。
在本实施例中，所述发射模块1和所述接收模块3的电源线和信号线，均通过所述“门式”不锈钢支撑结构的内部引出，引出后埋入被测桥梁下部结构表面的线槽中，并向上汇入远离水层的所述数据模块6。应当注意的是，所有引出的线路必须通过线槽嵌入桥梁下部结构表面，不得附着于“门式”不锈钢支撑结构或者桥梁下部结构的表面，以防在汛期被洪水冲断。
在本实施例中，所述“门式”不锈钢支撑结构的两支腿相对的侧壁上，还自下往上焊接多组45°斜角块7，所述斜角块7为不锈钢斜角块7，以保证所述“门式”不锈钢支撑结构顺利下放软土层B2，同时保护发射模块1和接收模块3在“门式”不锈钢支撑结构下放过程中免于损坏。
在实际的安装过程中，如图1所示，需要预先测量安装位置软土层B2的厚度，再将“门式”不锈钢支撑结构垂直插入对应的软土层B2中，直至到达软土层B2与河床持力层B1的交界层上，并预留“门式”不锈钢支撑结构至少1/3的长度在水层与软土层B2的交界层上，以方便后续光电式桥梁下部结构冲刷监测装置的检修和维护工作。
在其他的一个或者多个实施例中，所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置还包括供电模块，所述供电模块分别与所述发射模块1、所述接收模块3以及所述数据模块6电连接，所述供电模块用于为所述发射模块1、所述接收模块3以及所述数据模块6供电。
进一步地，所述供电模块包括但不限蓄电池、外置的太阳能光伏板、小型风轮发电机以及备用电池等相关供电设备。其中，外置的太阳能光伏板和小型风轮发电机能够为蓄电池充电，进而通过蓄电池为光电式桥梁下部结构冲刷监测装置提供电能；当蓄电池电量耗尽，而光伏板和风轮发电机又因天气原因无法供电时，再利用备用电池供电。
在其他的一个或者多个实施例中，所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置还包括防护模块8，所述防护模块8设置在所述第一支撑模块2与所述第二支撑模块4背离所述桥梁下部结构的一侧，所述防护模块8用于保护所述发射模块1和所述接收模块3。
如图1和图4所示，图4为本发明实施例所提供的防护模块布设示意图，所述防护模块8为一张保护网，所述防护模块8设置于第一支撑模块2与第二支撑4模块背离桥梁下部结构的一侧。可以理解的是，所述防护模块8的尺寸应满足其在迎水面的投影宽度，可以完全覆盖被测桥梁下部结构以及安装在桥梁下部结构迎水表面的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置中发射模块1和接收模块3。
在其他的一个或者多个实施例中，所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置还包括预警模块，所述预警模块与所述数据模块6信号连接，所述预警模块用于根据所述桥梁下部结构冲刷深度数据生成预警信号，并根据所述预警信号执行对应的预警动作。
进一步地，所述预警模块具体还包括发光装置，所述发光装置与所述预警模块信号连接，所述发光装置用于根据所述预警信号执行对应的预警动作。具体地，所述发光装置为LED灯，所述LED灯数量和颜色均可根据实际需要进行设置，例如，当桥梁下部结构风险程度为低风险时，所述发光装置发出绿色信号光；当桥梁下部结构风险程度为中风险时，所述发光装置发出橙色信号光；当桥梁下部结构风险程度为高风险时，所述发光装置发出红色信号光。
进一步地，所述预警模块具体还包括发声装置，所述发声装置与所述预警模块信号连接，所述发声装置用于根据所述预警信号执行对应的预警动作。具体地，所述发声装置为声呐，并且可以根据桥梁下部结构风险程度高低发出不同频率、不同音量的预警声音。
进一步地，所述预警模块具体还包括通信装置，所述通信装置用于向远程监控中心发送预警信号。例如，通过GPRS、4G、5G等通信方式，将预警信号传输至相关管理机构或者工作人员的手机、电脑等设备上，以实现及时响应和处理。
如图1和图4所示，可以根据数据监测的实际需求，在桥梁下部结构四周的软土层B2中，布设一个或者多个本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，以获得更为全面的桥梁下部结构冲刷数据信息。
在其他的一个或者多个实施例中，本发明还提供了一种光电式桥梁下部结构冲刷预警方法，请参见图5，图5为本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷预警方法流程图。如图5所示，所述光电式桥梁下部结构冲刷预警方法流程图包括如下步骤：
S01、布设所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，并利用所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置获取对应位置的桥梁下部结构冲刷深度数据。
可以理解的是，本发明所提供的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置可用于在汛期或者非汛期对桥梁下部结构局部冲刷情况进行实时或者长期监测。布设在桥梁下部结构周围的一个光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，可对应获取所监测位置的一组随时间变化的桥梁下部结构冲刷深度数据。因此，光电式桥梁下部结构冲刷监测装置具体的布设位置和布设数量，可以根据实际情况设定及调整。
具体地，针对一桥梁下部结构，在其迎水侧一处位置对应布设一个光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，也可以在其迎水侧多处位置对应布设一个光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，也可在其他侧面布设一个或者多个光电式桥梁下部结构冲刷监测装置。
S02、根据所述桥梁下部结构冲刷深度数据，实时评估桥梁下部结构的危险标度，所述危险标度包括倾覆危险标度、滑移危险标度、不均匀沉降危险标度以及综合危险标度。
在本实施例中，步骤S02所述的根据所述桥梁下部结构冲刷深度数据，实时评估桥梁下部结构的危险标度，所述危险标度包括倾覆危险标度、滑移危险标度、不均匀沉降危险标度以及综合危险标度，包括如下步骤：
S021、根据所述桥梁下部结构冲刷深度数据，分析桥梁下部结构的受力状况，所述受力状况包括：流水压力、静水压力、水抬升力、漂浮物撞击力、上覆土重力、侧面土压力、结构永久作用力以及基底摩擦力。
请参见图6，图6为本发明实施例中汛期时桥梁下部结构冲刷示意图，图6中的A1表示桥梁下部结构中的桥墩，A2表示桥梁下部结构中的桥梁基础,B1表示河床持力层，B2表示软土层，B3表示水层,表示桥梁基础的厚度,/>表示桥梁基础顶面沿水流方向的长度，/>表示桥梁基础底面沿水流方向的长度,/>表示桥墩底面沿流水方向的长度，/>表示汛期水位线到桥梁基础底面的深度,/>表示光电式桥梁下部结构冲刷监测装置安装前水层与软土层的交界层到桥梁基础顶面的平均距离，/>表示局部冲刷深度。
在图6中，汛期水位线由水位监测设备获取，水深情况由水位监测设备获取水面至安装前的水层与软土层的交界层之间深度和所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置获取的冲刷深度相加获得；进一步地，汛期时桥梁下部结构受到以下外部荷载作用：流水压力、静水压力、水抬升力、漂浮物撞击力、上覆土重力、侧面土压力、结构永久作用力以及基底摩擦力。
所述流水压力为作用在桥梁下部结构上的流水压力，所述流水压力的大小满足如下计算模型：，其中，/>表示流水压力（单位为kN），/>表示桥梁下部结构的形状系数，/>表示桥梁下部结构的阻水面积（单位为m2），通常计算至光电式桥梁下部结构冲刷监测装置监测到的迎水面侧冲刷线位置；/>表示水的重度（单位为kN/m3），通常取9.81kN/m3，/>表示汛期流速（单位为m/s），可通过在光电式桥梁下部结构冲刷监测装置上安装的流速计获取，/>表示重力加速度，通常取9.81m/s2；所述流水压力合力作用点设定在汛期水位线以下0.3倍水深处。
具体的，桥梁下部结构的形状系数
可按照下表进行取值：
| 桥梁下部结构外形 | Cs | 桥梁下部结构外形 | Cs |
| 方形 | 1.5 | 尖端形 | 0.7 |
| 矩形（长边与水流平行） | 1.3 | 圆端形 | 0.6 |
| 圆形 | 0.8 | - | - |
值得注意的是，桥梁下部结构中桥墩、桥梁基础的外形通常不一样，可根据桥梁设计施工文件预先分别设定桥梁下部结构形状系数。
所述静水压力为水作用在桥梁下部结构表面上的压力。所述静水压力具体包括侧面静水压力和顶面静水压力；所述侧面静水压力具体为桥梁下部结构迎水面的静水压力和桥梁下部结构背水面的静水压力；所述顶面静水压力具体为桥梁基础顶面的静水压力。
进一步地，所述桥梁下部结构迎水面的静水压力的大小满足如下计算模型：,其中，/>表示桥梁下部结构迎水面的静水压力（单位为kN），/>表示桥墩在水流方向上的投影宽度（单位为m），/>表示汛期水位线到桥梁基础底面的深度（单位为m），/>表示桥梁基础的厚度（单位为m），/>由设计文件确定，表示桥梁下部结构迎水面的静水压力分布度（单位为kN/m2），/>，/>表示水的重度（单位为kN/m3），/>表示桥梁下部结构一点所在位置的到水位线的距离（单位为m），表示桥梁基础在水流方向上的投影宽度（单位为m）。
进一步地，所述桥梁下部结构背水面的静水压力的大小满足如下计算模型：,其中，/>表示桥梁下部结构背水面的静水压力（单位为kN），/>表示桥墩在水流方向上的投影宽度（单位为m），/>表示汛期水位线到桥梁基础底面的深度（单位为m），/>表示桥梁基础的厚度（单位为m），/>由设计文件确定，表示桥梁下部结构背水面的静水压力分布度（单位为kN/m2），/>，/>表示水的重度（kN/m3），/>表示桥梁下部结构中任一位置的到汛期水位线的距离（单位为m），/>表示桥梁基础在水流方向上的投影宽度（单位为m）。
可同时计算桥梁下部结构迎水面和桥梁下部结构背水面上作用的侧面静水压力，任一侧面静水压力作用点的位置，应综合考虑桥梁下部结构中的桥墩和桥梁基础在水流方向上的投影面积以及作用在其上的侧面静水压力的合力大小和作用位置。
进一步地，所述桥梁基础顶面的静水压力的大小满足如下计算模型：，其中，/>表示桥梁基础顶面的静水压力（单位为kN），/>表示桥梁基础的顶面面积（单位为m2），/>由设计文件确定，/>表示桥墩的底面面积（单位为m2），/>由设计文件确定，/>表示水位线到桥梁基础底面的深度（单位为m），/>表示桥梁基础的厚度（单位为m），/>由设计文件确定；当桥梁下部结构未发生倾斜时，所述桥梁基础顶面静水压力的作用点在基础顶面的中心位置。
进一步地，所述水抬升力的大小满足如下计算模型：其中，/>表示水抬升力（单位为kN），/>表示水的重度（单位为kN/m3），/>表示桥梁基础的底面面积（单位为m2），由设计文件确定；当桥梁下部结构未发生倾斜时，水抬升力的作用点在桥梁基础的底面中心位置。
进一步地，所述漂浮物撞击力表示桥梁下部结构受水中异物撞击的作用力。所述漂浮物撞击力的大小满足如下计算模型：,其中，/>表示漂浮物撞击力，/>表示漂浮物重力（单位为kN），/>可根据河流中漂浮物实际情况确定，无调查资料时可按50kN计算，/>表示重力加速度，通常取9.81m/s2，/>表示撞击时间（单位为s），/>可根据实际资料估计，无实际资料时可取1s；所述漂浮物撞击力作用点通常假定为汛期水位线在桥梁下部结构迎水面投影线的中心。
桥梁基础顶面的上覆土层厚度随冲刷发展而变化，通常情况下，桥梁下部结构迎水面的冲刷深度最深，因此，当仅布置一套所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置时，布置位置应在桥梁下部结构迎水面中心位置，此时，桥梁基础顶面上方的冲刷深度按监测得到的迎水面局部冲刷深度取值。条件允许时，围绕下部结构布设多套所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，此时桥梁基础顶面上方的冲刷深度按实际监测得到的局部冲刷深度取值。
进一步地，桥梁基础顶面的上覆土重力大小满足如下计算模型：，其中，/>表示桥梁基础顶面的上覆土重力（单位为kN），/>表示桥梁基础在水流方向上的投影宽度（单位为m），/>表示桥梁基础顶面沿水流方向的长度（单位为m），/>由设计文件确定，/>表示桥墩底面沿流水方向的长度（单位为m），/>由设计文件确定，/>表示桥墩周围的桥梁基础顶面的上覆土重力分布度（单位为kN/m2），/>，/>表示桥梁基础在迎水面侧的表面上某一点到桥墩中心轴的距离（单位为m），/>表示河底沙层饱和重度，/>可根据以往水文地质勘探资料确定，缺少水文地质勘探资料时，/>按19.2kN/m3取值，/>表示水的重度（单位为kN/m3），/>表示桥梁基础顶面上一点的上覆土厚度（单位为m），/>，/>表示光电式桥梁下部结构冲刷监测装置安装前水层与软土层的交界层到桥梁基础顶面的平均距离（单位为m），/>表示光电式桥梁下部结构冲刷监测装置获取的局部冲刷深度。
当仅布置一套所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置时，局部冲刷深度按原有河床面深度减去监测得到的唯一冲刷深度取值；当布设多套所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，局部冲刷深度/>按原有河床面深度减去实际监测得到的各点局部冲刷深度取值，没有安装所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置位置处的局部冲刷深度，局部冲刷深度/>按相邻两装置监测得到的冲刷深度线性插值取得；桥梁基础顶面的上覆土重力作用点按计算得到的基础顶面上覆土重力分布情况和基础顶面和桥墩底面的形状，取几何重心得到。
所述侧面土压力随着桥梁下部结构随着土层厚度冲刷发展而变化，所述侧面土压力具体包括桥梁下部结构迎水面的侧面土压力和桥梁下部结构背水面的侧面土压力，任一侧面土压力作用点按计算得到的侧面土压力几何分布情况取重心得到。
所述桥梁下部结构迎水面的侧面土压力力的大小满足如下计算模型：，其中，/>表示桥梁下部结构迎水面的侧面土压力（单位为kN），/>表示朗肯主动土压力系数，/>可根据以往水文地质勘探资料确定，缺少水文地质勘探资料时，/>按0.5取值，/>表示河底沙层饱和重度，/>可根据以往水文地质勘探资料确定，缺少水文地质勘探资料时，/>按19.2kN/m3取值，/>表示水的重度（单位为kN/m3），/>表示桥梁基础的厚度（单位为m），/>由设计文件确定，/>表示桥梁基础在水流方向上的投影宽度（单位为m），/>表示光电式桥梁下部结构冲刷监测装置安装前水层与软土层的交界层到桥梁基础顶面的平均距离（单位为m），/>表示迎水面的局部冲刷深度（单位为m）。
所述桥梁下部结构背水面的侧面土压力力的大小满足如下计算模型：，其中，/>表示背水面的侧面土压力（单位为kN），/>表示朗肯被动土压力系数，/>，/>表示河底沙层饱和重度，/>可根据以往水文地质勘探资料确定，缺少水文地质勘探资料时，/>按19.2kN/m3取值，/>表示水的重度（单位为kN/m3），/>表示桥梁基础的厚度（单位为m），/>由设计文件确定，/>表示桥梁基础在水流方向上的投影宽度（单位为m），/>表示光电式桥梁下部结构冲刷监测装置安装前水层与软土层的交界层到桥梁基础顶面的平均距离（单位为m），/>表示桥梁下部结构背水面的局部冲刷深度（单位为m）。
进一步地，所述结构永久作用力通常表现为一个作用在基础底面中心位置的竖向力，和上部结构传递而来的一个绕基础底面中心位置作用的力矩；所述结构永久作用力具体作用力大小和方式应根据设计文件确定的结构构型和永久荷载作用情况确定。
进一步地，所述基底摩擦力是指桥梁下部结构与其下方基底土的摩擦力，所述基底摩擦力的大小满足如下计算模型：，其中，/>表示基底摩檫力（单位为kN），/>表示桥梁下部结构在水流方向的投影面积（单位为m2），/>表示基底土与桥梁基础底面间的摩擦系数，对于基底土以下是地质状况很好的岩质持力层的，/>可取0.75，对于基底以下是软土、砂土的，/>，/>为基底土的内摩擦角，应根据以往水文地质勘探资料确定，缺少水文地质勘探资料时，/>按20°取值，/>表示桥梁基础底面有效长度（单位为m），表示作用在桥梁基础底面上的竖向力的分布度（单位为kN/m2），/>可根据所有作用在下部结构上的竖向力大小、分布情况和桥梁基础底面有效长度/>确定。
进一步地，桥梁基础底面有效长度满足如下计算模型：/>，其中，是桥梁基础底面沿水流方向的长度（m），由设计文件获取；/>是基础底面掏空长度，根据所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置获取，其确定方法为，当迎水面侧监测装置的读数时，/>；当/>时，通过其他监测装置获取到距离迎水面侧/>的某一位置/>，此时/>。当仅在迎水面布设一套所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置时，当/>时，掏空宽度/>。
S022、根据桥梁下部结构的受力状况，评估桥梁下部结构的抗倾覆能力、抗滑移能力以及抗不均匀沉降能力，并基于所述抗倾覆能力、所述抗滑移能力以及所述抗不均匀沉降能力，评估桥梁下部结构的倾覆危险标度、滑移危险标度、不均匀沉降危险标度以及综合危险标度。
在本实施例中，所述抗倾覆能力表示桥梁下部结构在面临外部作用力，如水流冲刷等情况下，其抵抗倾覆的能力。进一步地，桥梁下部结构的抗倾覆能力满足如下评估模型：，其中，/>表示抗倾覆力矩，/>表示验算系数，/>表示倾覆力矩。更进一步地，所述倾覆危险标度，满足如下计算模型：/>，其中，/>表示桥梁下部结构的倾覆危险标度，/>表示抗倾覆力矩，/>表示验算系数，/>表示倾覆力矩。
其中，验算系数根据光电式桥梁下部结构冲刷监测装置布设数量设定，当仅在迎水面布置一套光电式桥梁下部结构冲刷监测装置时（仅测得单个位置处的冲刷深度，并利用单个位置处的冲刷深度表征桥梁下部结构整体冲刷深度），/>取2.0；当围绕桥梁下部结构布置多套光电式桥梁下部结构冲刷监测装置时（可对应测得多个位置处的冲刷深度，并利用多个位置处的冲刷深度表征桥梁下部结构整体冲刷深度），/>取1.5。
可以理解的是，桥梁下部结构在不同的水情下，其受力情况不同。在一个具体的实施例中，桥梁下部结构处于汛期状态的河流中，所述抗倾覆力矩为桥梁下部结构背水面的静水压力，桥梁基础顶面的静水压力，上覆土重力，桥梁下部结构背水面的侧面土压力以及结构永久作用力中竖向力的合力矩；所述倾覆力矩为流水压力，桥梁下部结构迎水面的静水压力，水抬升力，漂浮物撞击力，桥梁下部结构迎水面的侧面土压力以及结构永久作用力中力矩的合力矩。
进一步地，汛期时桥梁下部结构的抗倾覆能力满足如下评估模型：，其中，/>表示汛期时抗倾覆力矩，所述汛期时抗倾覆力矩为桥梁下部结构背水面的静水压力/>，桥梁基础顶面的静水压力/>，上覆土重力/>，桥梁下部结构背水面的侧面土压力/>以及结构永久作用力中竖向力/>的合力矩，所述汛期时抗倾覆力矩的作用点为桥梁下部结构中基础背水面底边中点，/>表示验算系数，/>表示汛期时倾覆力矩，所述汛期时倾覆力矩为流水压力/>，桥梁下部结构迎水面的静水压力/>，水抬升力/>，漂浮物撞击力/>，桥梁下部结构迎水面的侧面土压力/>以及结构永久作用力中力矩M的合力矩，所述汛期时倾覆力矩的作用点为桥梁下部结构中基础背水面底边中点。
更进一步地，基于汛期时抗倾覆能力评估的汛期时倾覆力矩桥梁下部结构倾覆危险标度，满足如下计算模型：，其中，/>表示汛期时倾覆力矩桥梁下部结构的倾覆危险标度，/>表示汛期时倾覆力矩抗倾覆力矩，/>表示验算系数，/>表示汛期时倾覆力矩倾覆力矩。
在本实施例中，所述抗滑移能力表示桥梁下部结构对于滑移的抵抗能力。在水流冲刷等情况下，地基的滑移可能对桥梁的稳定性造成威胁。进一步地，所述抗滑移能力满足如下评估模型：，其中，/>表示抗滑移力，/>表示验算系数，/>表示滑移力。更进一步地，所述滑移危险标度，满足如下计算模型：/>，其中，/>表示桥梁下部结构的滑移危险标度，/>表示抗滑移力，/>表示验算系数，/>表示滑移力。
在又一个具体的实施例中，桥梁下部结构处于汛期状态的河流中，所述抗滑移力为桥梁下部结构背水面的静水压力，桥梁下部结构背水面的侧面土压力以及基底摩擦力在水平方向上的合力；所述滑移力为流水压力，桥梁下部结构迎水面的静水压力，漂浮物撞击力以及桥梁下部结构迎水面的侧面土压力在水平方向上的合力。
进一步地，汛期时抗滑移能力满足如下评估模型：，其中，/>表示汛期时抗滑移力，所述汛期时抗滑移力为桥梁下部结构背水面的静水压力/>，桥梁下部结构背水面的侧面土压力/>以及基底摩擦力/>在水平方向合力；/>表示验算系数；/>表示汛期时滑移力，所述汛期时滑移力为流水压力/>，桥梁下部结构迎水面的静水压力/>，漂浮物撞击力/>以及桥梁下部结构迎水面的侧面土压力/>在水平方向合力。
更进一步地，基于所述汛期时抗滑移能力评估的汛期时滑移危险标度，满足如下计算模型：，其中，/>表示汛期时桥梁下部结构的滑移危险标度，/>表示汛期时抗滑移力，/>表示验算系数，/>表示汛期时滑移力。
在本实施例中，所述抗不均匀沉降能力表示桥梁下部结构对不均匀沉降的抵抗能力。不均匀沉降可能导致桥梁的不均匀沉降，从而影响结构的平衡和稳定性。
当桥梁下部结构未出现掏空情况时，所述不均匀沉降危险标度，满足如下计算模型：，其中，/>表示桥梁下部结构未出现掏空情况时，桥梁下部结构的不均匀沉降危险标度，/>表示地基容许力，/>表示桥梁下部结构未出现掏空情况时,冲刷线和桥梁基础的交点连线中地基最大附加应力。
进一步地，当桥梁下部结构未出现掏空情况时,冲刷线和桥梁基础的交点连线中地基最大附加应力，满足如下计算公式：/>，其中，/>表示桥梁下部结构所受竖向力的合力；/>表示桥梁下部结构所受围绕背水面底边的合力矩；/>表示桥梁基础底面对背水面底边的抵抗力矩，/>，/>表示桥梁下部结构的结构在水流方向的投影面积，/>是桥梁基础底面沿水流方向的长度。
当桥梁下部结构出现掏空情况时，所述不均匀沉降危险标度，满足如下计算模型：，其中，/>表示桥梁下部结构出现掏空情况时,桥梁下部结构的不均匀沉降危险标度，/>表示地基容许力，/>表示桥梁下部结构出现掏空情况时,冲刷线和桥梁基础的交点连线中地基最大附加应力,/>表示桥梁基础背水面底边地基最大附加应力，/>表示在/>与/>之间的最大值。
进一步地，当桥梁下部结构未出现掏空情况时，冲刷线和桥梁基础的交点连线中地基最大附加应力，满足如下计算公式：/>，其中，/>,表示桥梁基础底面对背水面底边的有效抵抗矩，/>是桥梁基础底面的有效长度。
在本实施例中，进一步基于上述倾覆危险标度、滑移危险标度以及不均匀沉降危险标度获得对应的综合危险标度，所述综合危险标度满足如下计算公式：，其中，/>表示桥梁下部结构的综合危险标度，/>表示抗倾覆危险标度，/>表示抗滑移危险标度，/>表示不均匀沉降危险标度。
可以理解的是，计算桥梁下部结构的综合危险标度时，抗倾覆危险标度、抗滑移危险标度以及不均匀沉降危险标度等分项危险标度的计算模型，可根据桥梁下部结构所处河流环境进行对应调整。
S03、基于所述危险标度评估所述桥梁下部结构的风险程度，并根据风险程度生成预警信号。
进一步地，所述基于所述危险标度评估所述桥梁下部结构的风险程度，包括如下步骤：设置风险评估规则，并结合所述风险评估规则和所述危险标度评估所述桥梁下部结构的风险程度。
在本实施例中，桥梁下部结构的风险程度具体包括低风险程度、中风险程度以及高风险程度。不同的风险程度可以根据实际需求，对应生成不同颜色光信号、不同频率的声音信号或者其他信号标识作为预警信号，以及时提醒桥梁工程师、维护人员、相关决策者等桥梁工程相关人员桥梁下部结构的风险程度评估结果。
当桥梁下部结构处于低风险程度时，说明桥梁下部结构在汛期受到的冲刷对结构承载能力没有造成明显损伤，结构服役安全裕度充足，在没有其他损伤的情况下，桥梁在汛后仍能保持正常使用。
当桥梁下部结构处于中风险程度时，说明桥梁下部结构受到的冲刷对结构承载能力产生了一定影响，造成了结构服役安全裕度的降低，但目前结构仍能保持安全，桥梁在汛后未经处理而使用时，应当注意通行安全。同时建议在汛后采取加固、维修措施，恢复下部结构基础原有埋深。
当桥梁下部结构处于高风险程度时，说明桥梁下部结构受到的冲刷对结构承载能力产生了严重影响，下部结构发生倾覆、滑移、不均匀沉降等失效的风险高，建议在汛后立即采取加固、维修措施。未经处理前，不应开放该桥交通。
具体地，请参见图7，图7为本发明实施例提供的风险评估规则算法示意图。图7中所述的分项危险标度包括倾覆危险标度、滑移危险标度以及不均匀沉降危险标度。如图7所示，所述风险评估规则包括：
当综合危险标度大于3，且倾覆危险标度、滑移危险标度以及不均匀沉降危险标度均大于2时，判断桥梁下部结构的风险程度为低风险程度。
当综合危险标度大于3，且倾覆危险标度、滑移危险标度以及不均匀沉降危险标度中至少一项小于2且大于1时，判断桥梁下部结构的风险程度为中风险程度。
当综合危险标度大于3，且倾覆危险标度、滑移危险标度以及不均匀沉降危险标度中至少一项小于1时，判断桥梁下部结构的风险程度为高风险程度。
当综合危险标度小于3且大于2时，且倾覆危险标度、滑移危险标度以及不均匀沉降危险标度均大于1时，判断桥梁下部结构的风险程度为中风险程度。
当综合危险标度小于3且大于2时，且倾覆危险标度、滑移危险标度以及不均匀沉降危险标度中至少一项小于1时，判断桥梁下部结构的风险程度为高风险程度。
当综合危险标度小于2且大于1时，且倾覆危险标度、滑移危险标度以及不均匀沉降危险标度均大于1时，判断桥梁下部结构的风险程度为中风险程度。
当综合危险标度小于2且大于1时，且倾覆危险标度、滑移危险标度以及不均匀沉降危险标度至少一项小于1时，判断桥梁下部结构的风险程度为高风险程度。
当综合危险标度小于1时，判断桥梁下部结构的风险程度为高风险程度。
在其他的一个或者一些实施例中，风险程度划分以及风险评估规则可以根据实际情况和需求，进行设置或者调整，以更加满足桥梁下部结构服役性能风险评估需求。
本发明实施例中通过在桥梁下部结构周围泥沙中埋设光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，不仅可以实现汛期和汛后对桥梁下部结构的冲刷情况进行长时间连续监测，还能够实现桥梁下部结构冲刷深度发展情况的实时监测。
进一步地，本发明实施例根据围绕桥梁下部结构埋设多套所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置所监测到的桥梁下部结构冲刷深度数据，可实时高效全面地评估桥梁下部结构抗倾覆能力、抗滑移能力以及抗不均匀沉降能力，进而可以实现对桥梁下部结构风险危险状况预警，有助于汛期桥梁结构安全预警，以及汛后桥梁技术状况快速评估和抢通保通。
在一个实施例中，请参见图8，图8为本发明实施例所提供的光电式桥梁下部结构冲刷预警系统结构示意图。如图8所示，本发明提供的光电式桥梁下部结构冲刷预警系统，包括输入设备、处理器、存储器和输出设备。进一步地，所述输入设备、所述处理器、所述存储器和所述输出设备相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行桥梁下部结构风险评估方法。
在本实施例中，所述输入设备用于接收来自桥梁下部结构的各种受力数据，包括流水压力、静水压力、水抬升力、漂浮物撞击力、上覆土重力、侧面土压力、结构永久作用力以及基底摩擦力等。所述存储器用于存储计算机程序、系统配置信息以及历史性能评估数据，以支持系统的正常运行和持续优化。进一步地，所述计算机程序包括实现光电式桥梁下部结构冲刷预警方法的各种算法、模型和规则，用于分析输入数据、计算危险标度和风险程度，并生成输出结果。所述处理器负责执行存储在系统中的计算机程序，对输入数据进行处理、分析，并生成相应的危险标度和风险程度评估结果。所述输出设备用于呈现评估结果，将危险标度和风险程度以可视化的形式展示给工程师、维护人员和决策者。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，其特征在于，包括：
发射模块，所述发射模块布设于桥梁下部结构四周的软土层中，所述发射模块用于发射光信号；
接收模块，所述接收模块布设于与所述发射模块相对于桥梁下部结构中桥梁基础底面具有同一水平高度的软土层中，所述接收模块用于接收所述光信号，并将所述光信号转化为电信号；
数据模块，所述数据模块与所述接收模块信号连接，所述数据模块用于接收所述电信号，并根据所述电信号生成桥梁下部结构冲刷深度数据；
第一支撑模块，所述第一支撑模块与所述发射模块固定连接，所述第一支撑模块垂直插入所述软土层中，所述第一支撑模块的一端处于水层与软土层的交界层上，所述第一支撑模块的另一端处于所述软土层与河床持力层的交界层上；
第二支撑模块，所述第二支撑模块与所述接收模块固定连接，所述第二支撑模块垂直插入所述软土层中，所述第二支撑模块的一端处于水层与软土层的交界层上，所述第二支撑模块的另一端处于软土层与河床持力层的交界层上。
2.根据权利要求1所述的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，其特征在于，所述发射模块包括多个发射子模块，多个发射子模块沿所述第一支撑模块的轴向以等距或者不等距的方式固定在所述第一支撑模块的表面。
3.根据权利要求1所述的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，其特征在于，所述接收模块包括多个接收子模块，多个接收子模块沿所述第二支撑模块的轴向以等距或者不等距的方式固定在所述第二支撑模块的表面。
4.根据权利要求1所述的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，其特征在于，所述第一支撑模块与所述第二支撑模块并行插入软土层中，所述第一支撑模块背离软土层的一端通过连接模块与所述第二支撑模块背离软土层的一端固定连接。
5.根据权利要求4所述的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，其特征在于，所述第一支撑模块背离所述连接模块的一端，设置有若干沿第一支撑模块轴向分布的斜角块；所述第二支撑模块背离所述连接模块的一端，设置有若干沿第二支撑模块轴向分布的斜角块。
6.根据权利要求1所述的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，其特征在于，还包括：
防护模块，所述防护模块设置在所述第一支撑模块与所述第二支撑模块背离所述桥梁下部结构的一侧，所述防护模块用于保护所述发射模块和所述接收模块。
7.根据权利要求1所述的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，其特征在于，还包括：
供电模块，所述供电模块分别与所述发射模块、所述接收模块以及所述数据模块电连接，所述供电模块用于为所述发射模块、所述接收模块以及所述数据模块供电。
8.根据权利要求1所述的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，其特征在于，还包括：
预警模块，所述预警模块与所述数据模块信号连接，所述预警模块用于根据所述桥梁下部结构冲刷深度数据生成预警信号，并根据所述预警信号执行对应的预警动作。
9.一种光电式桥梁下部结构冲刷预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
布设权利要求1-8任一所述的光电式桥梁下部结构冲刷监测装置，并利用所述光电式桥梁下部结构冲刷监测装置获取对应位置的桥梁下部结构冲刷深度数据；
根据所述桥梁下部结构冲刷深度数据，实时评估桥梁下部结构的危险标度，所述危险标度包括倾覆危险标度、滑移危险标度、不均匀沉降危险标度以及综合危险标度；
基于所述危险标度评估所述桥梁下部结构的风险程度，并根据风险程度生成预警信号。
10.一种光电式桥梁下部结构冲刷预警系统，其特征在于，包括输入设备、处理器、存储器和输出设备，所述输入设备、所述处理器、所述存储器和所述输出设备相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行如权利要求9所述的光电式桥梁下部结构冲刷预警方法。
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