桥梁作为交通运输的枢纽工程,起着跨越空间障碍的作用。冲刷对桥梁的正常使用具有极大安全威胁,冲刷具有普遍性和持续性,造成桥梁毁坏的突发性和严重性,带来巨大损失,因此研究一种稳定可靠、经济实用的冲刷监测方法具有重要意义。本课题组提出了一种基于光纤振弦的桥梁基础冲刷监测传感器,该传感器利用光纤振弦自振频率的变化来实现桥梁基础冲刷深度的识别。本文针对该传感器的基础冲刷深度识别原理开展了深入的理论研究,建立了考虑泥沙约束不确定性的桥梁基础冲刷深度识别方法。主要研究内容如下:（1）介绍了传感器结构以及工作原理,研究了河床泥沙对光纤振弦约束作用的模型。通过数值模拟,建立了传感器中光纤振弦与泥沙相互作用的有限元模型,研究了光纤振弦上部在受到水流冲击作用条件下,泥沙对光纤振弦及附加质量块的约束作用,并对数据分析过程进行了详细论述及验证。进一步对不同土体高度、不同光纤振弦拉力以及附加质量块后光纤振弦刚度曲线进行对比,验证泥沙会在光纤振弦的质量块位置处产生相较于其他位置的强约束作用。（2）开展了泥沙约束的影响因素分析,验证了泥沙约束简化模型的正确性。分析了光纤振弦上附加质量块的大小、形状和数量以及不同土体本构模型和弹性模量对泥沙约束作用的影响。比较了附加质量块前后光纤振弦自振频率的变化,采用瑞利—里兹法建立了光纤振弦的动力学模型,通过有限元动力学分析验证了将泥沙对光纤振弦的约束作用简化为分布弹簧、对质量块的约束作用简化为集中弹簧的泥沙约束简化模型的正确性。（3）设计了传感器标准单元结构,开展了结构的强度验算。通过模拟将传感器打入河床的打桩过程,研究了打桩过程的动力学模型,并根据打桩冲击荷载下结构的受力分析结果进行传感器标准单元结构的尺寸设计,对比了安装加固件前后传感器标准单元的最大应力,保证装置可以在河流冲刷中正常工作,并在打桩过程中有足够的强度支撑。