CH658127A5

CH658127A5 - Device for placing an inclination measuring instrument

Info

Publication number: CH658127A5
Application number: CH334381A
Authority: CH
Inventors: Manfred Mann; Wolfgang Dipl-Ing Moehlenbrink
Original assignee: Forsch Geodaetische Mess Und R
Priority date: 1980-05-23
Filing date: 1981-05-22
Publication date: 1986-10-15
Also published as: DE3019860A1; DE3019860C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Um Deformationen an Baukörpern, Felsen und dgl. zu bestimmen, wendet man klassische geodätische Messverfahren wie Nivellement, Strecken- und Richtungsmessungen an. Hierdurch lassen sich z. B. thermische Deformationen an auskragenden Bauteilen im Brückenbau durch wiederholte Messung der Höhenunterschiede bestimmen. Diese Verfahren sind hinreichend bekannt. In order to determine deformations on structures, rocks and the like, classic geodetic measurement methods such as leveling, distance and direction measurements are used. This allows z. B. Determine thermal deformations on cantilevered components in bridge construction by repeated measurement of the height differences. These methods are well known.

Eine elegante Lösung zur Bestimmung von Deformationen mit Hilfe elektronischer Neigungsmessgeräte wird in dem Beitrag von H. Pelzer, Instrumente und Methoden zur permanenten Erfassung von Deformationen, XIV Internationaler Kongress der Vermessungsingenieure, Washington D. C., 1974, Paper Nr. 604.4 und in dem Artikel von W. Möhlenbrink, Studie zur Entwicklung von Messeinrichtungen zur fortlaufenden Messung und Registrierung von windinduzierten Bewegungen turmartiger Bauwerke, Deutsche Geodätische Kommission bei der Bayrischen Akademie der Wissenschaften, Reihe B Heft Nr. 215 München 1976, ISBN 3 7696 8520 2 beschrieben. An elegant solution for determining deformations using electronic inclinometers is described in the article by H. Pelzer, Instruments and Methods for Permanent Recording of Deformations, XIV International Congress of Surveying Engineers, Washington DC, 1974, Paper No. 604.4 and in the article by W Möhlenbrink, study on the development of measuring devices for the continuous measurement and registration of wind-induced movements of tower-like structures, German Geodetic Commission at the Bavarian Academy of Sciences, series B, booklet No. 215 Munich 1976, ISBN 3 7696 8520 2.

Hier wird eine Vielzahl von elektronischen Neigungsmessern am Objekt (z.B. Fernsehturm, Brückenbau usw.) fest installiert und das jeweilige Messergebnis über eine zentrale Datenerfassungsanlage programmgesteuert abgerufen. Hierdurch bietet sich die Möglichkeit, Deformationen zeitlich mit sehr hoher Geschwindigkeit und Vollständigkeit zu messen. Derartige Deformationsmessungen mit fest installierten Messgeräten sind ausserordentlich kostenaufwendig. Deswegen sind sie bisher nur in Ausnahmefallen praktisch angewendet worden. Ferner geht bei möglichem Defekt des Messkopfes und seinem anschliessenden Ausbau der Bezug zur Nullmessung verloren. Ein Verfahren zur Kippungsmes-sung von Brückenwiderlagern mit kugelförmig ausgebildeten Aufsatzpunkten für Neigungsmessgeräte nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 wird in dem Beitrag von U. Köhncke, Deformationsmessungen an Hoch- und Tiefbauten, VII. Internationaler Kurs für Ingenieurmessungen hoher Präzision, Beiträge Bd. II S. 529 ff., TH Darmstadt, THD Schriftenreihe Wissenschaften und Technik, 1976, vorgestellt. Dabei wird die Setzfläche des Neigungsmessers auf zwei Bolzen aufgelegt, wobei wegen unvermeidlicher Unregelmässigkeiten in den Flächen und vieldeutiger Zuordnung der Aufsatzpunkte Neigungsfehler auftreten, die das Verfahren zur Ermittlung von Deformationen ungeeignet machen. Here, a large number of electronic inclinometers are permanently installed on the object (e.g. television tower, bridge construction, etc.) and the respective measurement result is called up in a program-controlled manner via a central data acquisition system. This offers the possibility of measuring deformations over time at a very high speed and completeness. Such deformation measurements with permanently installed measuring devices are extremely costly. For this reason, they have so far only been used in exceptional cases. Furthermore, in the event of a possible defect in the measuring head and its subsequent expansion, the reference to the zero measurement is lost. A method for the tilt measurement of bridge abutments with spherically shaped attachment points for inclinometers according to the preamble of claim 1 is described in the article by U. Köhncke, deformation measurements on buildings and civil engineering, VII. International course for engineering measurements of high precision, articles vol. II p . 529 ff., TH Darmstadt, THD series Science and Technology, 1976. The setting surface of the inclinometer is placed on two bolts, whereby due to inevitable irregularities in the surfaces and ambiguous assignment of the attachment points, inclination errors occur which make the method for determining deformations unsuitable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Art zu schaffen, die Neigungsfehler weitestgehend vermeidet und es gestattet, den Neigungsmesser exakt reproduzierbar aufzusetzen, so dass die Neigung der zu vermessenden Kippachse, beispielsweise in bezug auf die Vertikale, mit hoher Präzision gemessen werden kann. The invention has for its object to provide a device of the type specified which largely avoids inclination errors and allows the inclinometer to be set up in an exactly reproducible manner, so that the inclination of the tilt axis to be measured, for example with respect to the vertical, is measured with high precision can.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemässen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspru- , ches 1 gelöst. This object is achieved in a generic device by the characterizing features of claim 1.

Damit gelingt es, Deformationen an festen Körpern mit Neigungsmessgeräten so zu bestimmen, dass mit manueller, mechanischer oder elektronischer Datenerfassungsanlage über beliebige Zeiträume und Epochen mit der nötigen Messstellenzahl zeitlich variable Deformationen lang- und kurzperiodischer Art reproduzierbar gemessen werden können. It is thus possible to determine deformations on solid bodies with inclinometers in such a way that with manual, mechanical or electronic data acquisition systems, time-dependent long and short periodic deformations can be reproducibly measured over any period and epoch with the required number of measuring points.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungs-gemässen Vorrichtung bestehen die kugelförmigen Gegenstücke aus zwei Präzisionskugeln gleichen Durchmessers, wobei die Auflager gleiche Öffnungswinkel aufweisen. In a preferred embodiment of the device according to the invention, the spherical counterparts consist of two precision balls of the same diameter, the supports having the same opening angle.

Dieses Kugellagerpaar kann am Fuss des Neigungsmessgerätes mit einem für das zu beobachtende Objekt günstigen Abstand, z.B. 10 cm, angebracht werden, wobei die Kugeln auf die am festen Körper befestigte Grundplatte an den vorgesehenen Auflagern aufgesetzt werden. Durch die punktförmigen Auflager und die zugehörigen Präzisionskugeln wird am Neigungsmessgerät eine in bezug auf die zu vermessende Kippachse definierte Lagerung hergestellt. Auf diese Weise können mit einem Messgerät auf allen Punkten eines Bauwerkes durch Messung in zwei Lagen Neigungen der zu vermessenden Kippachsen, beispielsweise gegenüber der Vertikalen, bestimmt werden. Für Wiederholungsmessungen ist es nicht nötig, dasselbe Neigungsgerät oder dieselben Ku2 This pair of ball bearings can be located at the base of the inclinometer at a distance that is favorable for the object to be observed, e.g. 10 cm, are attached, the balls are placed on the base plate attached to the solid body on the intended supports. Due to the punctiform supports and the associated precision balls, a bearing defined in relation to the tilt axis to be measured is produced on the inclinometer. In this way, with a measuring device, inclinations of the tilt axes to be measured, for example with respect to the vertical, can be determined at all points of a building by measuring in two positions. For repetitive measurements, it is not necessary to use the same inclination device or the same Ku2

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

gelplatten zu verwenden, es ist nur notwendig, für gleiche Basislängen und für Gleichheit der Kugelradien zu sorgen, was mit einfachen Mitteln erreichbar ist. Zur Erkennung von Messfehlern durch Beschädigung oder Verschmutzung der Auflager und/oder ihrer kugelförmigen Gegenstücke am Neigungsmessgerät sind zwei punktförmige Auflager, die als konische Vertiefungen ausgeführt sind, auf der Grundplatte vorgesehen. Für die Messfehler-Erkennung wird das Neigungsmessgerät zunächst mit seinen beiden Kugeln in die erste konische Bohrung und den keilförmigen Schlitz und anschliessend in die zweite konische Bohrung und ebenfalls in den keilförmigen Schlitz gesetzt, wobei jeweils die Neigung, beispielsweise in bezug auf die Vertikale, gemessen wird. Die Differenz der gemessenen Neigungen muss dann bei späteren Messungen gleich sein; aus etwaigen Abweichungen der Neigungsdifferenz ist erkennbar, dass Verschmutzungen, Beschädigungen oder dgl. an einem oder mehreren Auflagern oder den kugelförmigen Gegenstücken vorliegen. Auf diese Weise kann die exakte Funktionssicherheit der Vorrichtung schnell und leicht kontrolliert werden. to use gel plates, it is only necessary to ensure the same base lengths and the same radius of the balls, which can be achieved with simple means. To detect measurement errors due to damage or contamination of the supports and / or their spherical counterparts on the inclinometer, two point supports, which are designed as conical depressions, are provided on the base plate. For the measurement error detection, the inclination measuring device is first placed with its two balls in the first conical bore and the wedge-shaped slot and then in the second conical bore and also in the wedge-shaped slot, the inclination being measured, for example in relation to the vertical becomes. The difference in the measured inclinations must then be the same in later measurements; From any deviations in the inclination difference, it can be seen that there is dirt, damage or the like on one or more supports or the spherical counterparts. In this way, the exact functional reliability of the device can be checked quickly and easily.

Zum Schutz vor Beschädigungen können die Auflager mit Schutzdeckeln versehen sein, so dass ihre polierten Oberflächen gegen Witterungseinflüsse und mechanische Beschädigungen geschützt sind. To protect against damage, the supports can be provided with protective covers so that their polished surfaces are protected against the weather and mechanical damage.

Im folgenden wird die erfindungsgemässe Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigt: The device according to the invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment which is illustrated in the drawings. It shows:

Fig. 1 eine Grundplatte der erfindungsgemässen Vorrichtung im Grundriss, 1 is a base plate of the device according to the invention in plan view,

Fig. 2 die Grundplatte nach Fig. 1 im Aufriss, 2 shows the base plate according to FIG. 1 in elevation,

Fig. 3 die Grundplatte nach den Fig. 1 und 2 im Seiten-riss, 3 shows the base plate according to FIGS. 1 and 2 in side elevation,

3 658127 3 658127

Fig. 4 den zu der erfindungsgemässen Vorrichtung gehörigen Fuss eines Neigungsmessgerätes im Grundriss, 4 shows the foot of an inclinometer belonging to the device according to the invention in plan view,

Fig. 5 den Fuss nach Fig. 4 im Aufriss, 5 shows the foot according to FIG. 4 in elevation,

Fig. 6 den Fuss nach Fig. 5 im Seitenriss, 6 the foot of FIG. 5 in side elevation,

5 Fig. 7 die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Grundplatte mit aufgesetztem Fuss des Neigungsmessgerätes. 5 Fig. 7, the base plate shown in Figs. 1 and 2 with the foot of the inclinometer attached.

Auf einer Grundplatte 1 sind zwei Aufsatzstücke 2 und 3 aufgeschraubt. Das Aufsatzstück 2 enthält als Auflager ei-nen keilförmigen Schlitz 6. Im Aufsatzstück 3 sind als weitere Auflager zwei konische Vertiefungen 4 und 5 vorgesehen, die gleiche Öffnungswinkel haben wie der Schlitz 6. Die Auflager 4 und 6 sowie 5 und 6 definieren die Kippachse 18 (Fig. 1 und 2). Durch die Grundplatte sind Schrauben 7, 8 und 9 zur groben Vorhorizontierung der Grundplatte bei der Montage auf dem Objekt hindurchgeschraubt. Ausserdem befindet sich auf der Grundplatte ein Höhenbolzen 10. Two attachment pieces 2 and 3 are screwed onto a base plate 1. The attachment piece 2 contains a wedge-shaped slot 6 as a support. In the attachment piece 3, two conical depressions 4 and 5 are provided as additional supports, which have the same opening angle as the slot 6. The supports 4 and 6 and 5 and 6 define the tilt axis 18 (Figs. 1 and 2). Screws 7, 8 and 9 are screwed through the base plate for roughly prehorizing the base plate during assembly on the object. In addition, there is a height bolt 10 on the base plate.

Die Aufsatzstücke 2 und 3 sind mit der Grundplatte 1 verschraubt und ausserdem mit Schraubgewinden versehen, 20 um Schutzdeckel (nicht dargestellt) aufzuschrauben, so dass die Vertiefungen 4 und 5 sowie der Schlitz 6 gegen Beschädigungen geschützt werden. The top sections 2 and 3 are screwed to the base plate 1 and also provided with screw threads 20 to screw on the protective cover (not shown), so that the depressions 4 and 5 and the slot 6 are protected against damage.

Das zu verwendende Neigungsmessgerät hat einen Fuss 25 11 (Fig. 4, 5 und 6). Zur reproduzierbaren Einpassung des Neigungsmessgerätes auf der Grundplatte 1 ist der Fuss 11 mit zwei Kugeln 12 und 13 versehen, die die Gegenstücke zu den Auflagern 4 und 6 bzw. 5 und 6 bilden. Die Kugeln 12 und 13 werden in den Schlitz 6 und eine der Vertiefungen 4 30 oder 5 der Grundplatte 1 eingesetzt. Eine Fussschraube 14 dient der Horizontierung einer Libelle 15, die als Quernei-gungsmessgerät am Fuss 11 befestigt ist. The inclinometer to be used has a foot 25 11 (FIGS. 4, 5 and 6). For the reproducible fitting of the inclinometer on the base plate 1, the foot 11 is provided with two balls 12 and 13 which form the counterparts to the supports 4 and 6 or 5 and 6. The balls 12 and 13 are inserted into the slot 6 and one of the recesses 4 30 or 5 of the base plate 1. A foot screw 14 is used to level a dragonfly 15, which is attached to the foot 11 as a transverse inclination measuring device.

B B

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

658 127 PATENT CLAIMS

1. Device for placing an inclinometer on a solid body for repeated inclination measurements on this body, consisting of a base plate permanently installed on the body and a counterpart provided on the base plate on the inclinometer, characterized in that at least one on the base plate (1) punctiform supports (4, 5) and a slit-shaped support (6) are provided, the punctiform support (4, 5) being formed by a conical depression and the slit-shaped support (6) by a wedge-shaped slot, and that on the inclinometer to be defined Storage of the device on the body with respect to a tilt axis (18), the inclination of which is to be measured, a spherical counterpart (12, 13) is attached for each of the supports (4, 5; 6).

2. Device according to claim 1, characterized in that the spherical counterparts (12, 13) consist of precision balls (12, 13) of the same diameter and the supports (4, 5; 6) have the same opening angle.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a second point-shaped support (4 or 5) is arranged for control measurements.

4. Device according to one of claims 1 to 3, in which the counterpart is designed as the foot of the inclinometer, characterized in that at least one bank measuring device (15), e.g. a bubble level (15) is provided, and that at least one adjusting screw (14) is provided between the base (11) and base plate (1) for leveling the inclinometer.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the supports (4, 5; 6) are incorporated directly into the base plate (1).

6. Vorrichtimg according to one of claims 1 to 4, characterized in that the supports (4,5; 6) are incorporated in attachment pieces (2,3) which are fixedly or detachably connected to the base plate (1).

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a leveling device (7, 8,9) is provided for roughly leveling when installing the base plate (1) on this.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the supports (4, 5; 6) can be permanently protected by force-fitting and / or form-fitting protective covers.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the base plate (1) is provided with a vertical bolt (10).

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the supports (4,5; 6) and their spherical counterparts (12, 13) on the inclinometer consist of rustproof, hardened material.