CN108731646B - 水平位移观测标尺、测量结构、水闸观测系统及观测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水平位移观测标尺、测量结构、水闸观测系统及观测方法。该水平位移观测标尺包括:水平基座(10),该水平基座(10)水平布置并中心设置有开口;游标卡尺(20),该游标卡尺(20)设置在所述水平基座(10)上,并包括尺杆(21)和测量爪(22),该测量爪(22)的内缘线与所述水平基座(10)垂直;觇标(30),该觇标(30)固定连接在所述测量爪(22)上,所述觇标(30)上设置有中心线,该中心线与所述测量爪(22)的内缘线重合。本发明提供的水平位移观测标尺不受环境影响,在具有风的天气状况下也能够较为精确地测量建筑物的水平位移,并且还具有结构简单、成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑物水平位移观测领域,具体地,涉及一种水平位移观测标尺、测量结构、水闸观测系统及观测方法。
背景技术
建筑物的观测是一项需要长期坚持的基本工作,主要目的是为了掌握建筑物的变形位移和在复杂荷载作用下建筑物的运行情况,以便对危及建筑物安全的问题,及早发现及时处理,确保建筑物的安全。
例如,在水闸建筑中,测定闸体水平位移对分析闸体的稳定性具有重要意义。测定建筑物水平位移的观测方法中最广泛采用的是基准线法,基准线法又分为视准线法、引张线法以及激光准直法。
视准线法是上述三种方法中最广泛采用的方法,主要原理是先在水闸建设初期,在水闸的两侧设定观测点(经纬仪)和固定标点(固定觇标),并在每个闸体上设置预测观测点(水平位移标线),通过观测点、预测观测点以及固定标点三点一线而构成一个视准线。当经过多年之后,该预测观测点偏离视准线,之后采用观测标尺测量该偏离值,该偏离值即为水平位移量。但是,以往的视准线法存在如下缺点,1)需要测定两个方向的偏离值并取其平均值;2)设置于固定标点上固定觇标长期暴露在野外,其对中误差、视准线误差较大,精度不高(一般精度仅为1mm);3)以往的观测标尺为自重型,依靠重力产生垂直视准线的铅锤面,活动觇标易受锋利等自然环境的干扰,测量误差大;4)因用肉眼读数,很难避免读数照准误差。
引张线法和激光准直法虽然各有其优点,但是引张线法只适用直线型建筑,对自然条件要求较高,需要在无风及没有干扰的条件下工作,激光准直法造价较高,一次性投资大,对真空度要求高,目前应用范围有限。
因此,目前需要提供一种测量精度高、不受自然环境的干扰且成本较低的建筑物的水平位移测量工具。
发明内容
本发明的目的是提供一种水平位移观测标尺,该水平位移观测标尺测量精度高且成本低。
本发明的另一目的是提供一种用于测量水平位移的测量结构,该水平位移测量结构几乎不受自然环境的干扰且测量精度高。
本发明的又一目的是提供一种水闸观测系统,该水闸观测系统中能够精确测量建筑物的水平位移。
本发明的再一目的是提供一种观测水平位移的观测方法,该观测方法操作简单,且测量结果精度高。
为了实现上述目的,本发明提供一种水平位移观测标尺,该水平位移观测标尺包括:水平基座,该水平基座水平布置并中心设置有开口;游标卡尺,该游标卡尺设置在所述水平基座上,并包括尺杆和测量爪,该测量爪的内缘线与所述水平基座垂直;觇标,该觇标固定连接在所述测量爪上,所述觇标上设置有中心线,该中心线与所述测量爪的内缘线重合。
优选地,所述游标卡尺为数显游标卡尺,该数显游标卡尺包括显示屏。
优选地,所述水平基座上间隔设置有多个脚螺栓。
优选地,所述水平基座为三角形,三个角上分别设置有一个所述脚螺栓。
优选地,所述水平基座上设置有圆水准。
优选地,所述游标卡尺的所述尺杆的一端固定,另一端能够以所述一端为轴在竖直平面内转动。
优选地,所述尺杆的另一端由夹板固定,且该夹板上设置有竖向调节螺栓。
本发明又提供一种测量结构,该水平位移测量结构包括经纬仪和水平位移标志板以及固定觇标,该水平位移标志板上刻画有水平位移标线,其中,所述水平位移测量结构还包括本发明提供的水平位移观测标尺,在起始位置,所述水平位移观测标尺的所述觇标的中心线和所述游标卡尺的所述测量爪的内缘线与所述水平位移标线对齐;在终点位置,所述觇标的中心线和所述游标卡尺的所述测量爪的内缘线与所述经纬仪和所述固定觇标构成的视准线对齐。
本发明又提供一种水闸观测系统,该水闸观测系统包括水闸,该水闸包括多个闸体,其中,该水闸观测系统还包括本发明提供的水平位移测量结构,所述水平位移标线设置在每个所述闸体上,在水闸建设期,所述水平位移标线与由所述经纬仪和所述固定觇标构成的所述视准线对齐,当水闸发生水平位移时,所述水平位移标线与所述视准线不对齐,通过水平位移测量结构测定所述水平位移标线离所述视准线的位移量。
本发明又提供一种观测方法,其中,该方法用于本发明提供的水闸观测系统中,该方法包括:第一步骤:将水平位移观测标尺水平放置在闸体的观测台上,并调节脚螺栓,以使圆水准的气泡居中;第二步骤:将游标卡尺的测量爪的内缘线与水平位移标线对齐;第三步骤:打开游标卡尺的电源,并进行归零操作;第四步骤:移动觇标,以使所述觇标的中心线与视准线对齐;第五步骤:读取所述游标卡尺所显示的数值。
通过上述技术方案,本发明提供的水平位移观测标尺不受环境影响,在具有风的天气状况下也能够较为精确地测量建筑物的水平位移,并且还具有结构简单、成本低的优点。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明提供的水平位移观测标尺的立体图;
图2是本发明提供的水平位移观测标尺的主视图;
图3是本发明提供的水平位移观测标尺的俯视图;
图4是本发明提供的测量结构的立体图;
图5是本发明提供的测量结构的主视图;
图6是本发明提供的测量结构的俯视图。
附图标记说明
10水平基座 20游标卡尺
21尺杆 22测量爪
23显示屏 30觇标
40脚螺栓 50圆水准
60夹板 70竖向调节螺栓
80水平位移标志板 81水平位移标线
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“水平”是指与水平面所在的方向。
如图1至图3所示,本发明提供一种水平位移观测标尺,该水平位移观测标尺包括水平基座10、游标卡尺20以及觇标30。以下,针对这三个构件分别进行详细说明。
水平基座10为了水平位移观测标尺提供安放基础,其放置在水平位移标线81(设置在水闸的闸体上的预测观测点(或观测线))的上方。水平基座10优选为板状结构,并且其中心设置有开口,通过该开口能够看到水平基座10下方的水平位移标线81。
安放水平位移观测标尺时,水平基座10必须水平布置,这样才能准确测量建筑物的水平位移。为了满足上述条件,本发明提供优选的实施方式,即,水平基座10上可以间隔设置有多个脚螺栓40,通过微调各个脚螺栓40,使水平基座10置于水平。更优选地,如图1至图3所示,本发明提供的水平基座10为三角形,并且水平基座10的三个角上分别设置有一个脚螺栓40,这种结构能够满足水平基座10在水平方向上保持平衡的同时,能够使用最少个数的脚螺栓40,以相对减少构件使用数量。当然,使水平基座10置于水平的方法不限于此。
作为检测水平基座10是否水平的结构,如图1和图3所示,水平基座10上还可以设置有圆水准50,当圆水准50的气泡居中时,表明水平基座10处于水平状态。但本发明不限于此,也可以采用钳工水平仪等仪器来检测水平基座10是否处于水平状态。
以上是针对水平基座10的说明,下面将继续说明游标卡尺20。
如图1和图2所示,游标卡尺20设置在水平基座10上,并包括尺杆21和测量爪22,尺杆21上设置有刻度线,并通过测量爪22的移动来读数。
尺杆21与水平基座10相互平行,即,尺杆21也需要处于水平状态。为了保证尺杆21与水平基座10相互平行,优选地,游标卡尺的尺杆21设置为一端固定,另一端能够以一端为轴在竖直平面内转动。作为一种优选实施方式,如图1至图3所示,尺杆21的另一端由夹板60固定,且该夹板60上设置有竖向调节螺栓70,通过竖向调节螺栓70,能够微调尺杆21的另一端沿竖直方向的位移。
另外,游标卡尺20的测量爪22的内缘线与水平基座10垂直,其理由将在下面叙述。
另外,为了更简单精确地读数,游标卡尺20优选为数显游标卡尺,如图1和图2所示,数显游标卡尺包括显示屏23。此时,游标卡尺20的精度为0.01mm,这与以往的观测精度(1mm)相比,观测精度显著提高,也大大减少了读数误差。另外,数显游标卡尺的又一优点是,其在制造过程中已经考虑的水平位移的方向问题,即,不管建筑物向左或向右移位,观测读数不需要进行符号的调整,能够直接读取位移量的绝对值。
下面,将继续介绍水平位移观测标尺的觇标30。
觇标30固定连接在测量爪22上,觇标30上设置有中心线,该中心线用于与视准线(建筑物建设初期设定的标准线,由经纬仪、水平位移标志板上的标线)对齐。中心线可以通过刻画一条线条来实现,也可以通过喷涂两种不同颜色来实现,不同颜色之间的边界线即为中心线。觇标30的中心线与测量爪22的内缘线重合,觇标30随着测量爪22的移动而一同移动,因此,通过移动觇标30使得觇标30的中心线与视准线重合时,通过游标卡尺20读取的数值即为建筑物的水平位移量。
以上,针对本发明提供的水平位移观测标尺进行了详细说明,基于此,下面本发明又提供一种用于测量水平位移的测量结构。
如图4至图6所示,该测量结构包括经纬仪和水平位移标志板80、固定觇标以及本发明提供的水平位移观测标尺。其中,水平位移标志板80上刻画有水平位移标线81,经纬仪和固定觇标位于水平位移标线81的两侧。
先说明测量结构的测量原理的话,经纬仪和固定觇标构成的视准线为原始线,而水平位移标线81随着建筑物的水平位移而偏离视准线,从而构成偏移线,原始线与偏移线的水平距离即为建筑物的水平位移量。基于此原理,水平位移测量结构中建筑物的水平位移的测量方式如下。在起始位置,水平位移观测标尺的觇标30的中心线和游标卡尺20的测量爪22的内缘线与水平位移标线81对齐,也就是说,将水平位移标线81(偏移线)作为水平位移观测标尺的零点。在终点位置,觇标的30的中心线和游标卡尺20的测量爪22的内缘线与经纬仪和固定觇标构成的视准线(原始线)对齐,此时读取的游标卡尺的竖直为偏移线离原始线的距离,即建筑物的水平位移量。
另外,本发明又提供一种水闸观测系统,该水闸观测系统包括水闸,该水闸包括多个闸体。该水闸观测系统还包括本发明提供的水平位移测量结构,水平位移标线81设置在每个闸体上。在水闸建设期,水平位移标线81与由经纬仪和固定觇标构成的视准线对齐,当水闸发生水平位移时,水平位移标线81与视准线不对齐,通过水平位移测量结构测定水平位移标线81离视准线的位移量。
基于上述结构,本发明还提供水平位移的观测方法。该方法包括如下步骤。
第一步骤:将水平位移观测标尺水平放置在闸体的观测台上,并调节脚螺栓,以使圆水准的气泡居中;
第二步骤:将游标卡尺20的测量爪22的内缘线与水平位移标线81对齐;
第三步骤:打开游标卡尺的电源,并进行归零操作;
第四步骤:移动觇标30,以使觇标30的中心线与视准线对齐;
第五步骤:读取游标卡尺20所显示的数值。
综上所述,本发明提供的水平位移观测标尺具有操作过程简单轻松、读数简单,测量精度可达0.01mm、结构紧凑、容易安装、成本低等各种优点。另外,本发明提供的水平位移观测标尺几乎不受环境影响,即使在有风的天气条件下也能够较为精确地测量,降低测量误差的同时,提高了应用性。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (9)
1.水平位移测量结构,该水平位移测量结构包括经纬仪和水平位移标志板(80)以及固定觇标,该水平位移标志板(80)上刻画有水平位移标线(81),其特征在于,所述水平位移测量结构还包括水平位移观测标尺,
该水平位移观测标尺包括:
水平基座(10),该水平基座(10)水平布置并中心设置有开口;
游标卡尺(20),该游标卡尺(20)设置在所述水平基座(10)上,并包括尺杆(21)和测量爪(22),该测量爪(22)的内缘线与所述水平基座(10)垂直;
觇标(30),该觇标(30)固定连接在所述测量爪(22)上,所述觇标(30)上设置有中心线,该中心线与所述测量爪(22)的内缘线重合,
在起始位置,所述水平位移观测标尺的所述觇标(30)的中心线和所述游标卡尺(20)的所述测量爪(22)的内缘线与所述水平位移标线(81)对齐;
在终点位置,所述觇标(30)的中心线和所述游标卡尺(20)的所述测量爪(22)的内缘线与所述经纬仪和所述固定觇标构成的视准线对齐。
2.根据权利要求1所述的水平位移测量结构,其特征在于,所述游标卡尺(20)为数显游标卡尺,该数显游标卡尺包括显示屏(23)。
3.根据权利要求1所述的水平位移测量结构,其特征在于,所述水平基座(10)上间隔设置有多个脚螺栓(40)。
4.根据权利要求3所述的水平位移测量结构,其特征在于,所述水平基座(10)为三角形,三个角上分别设置有一个所述脚螺栓(40)。
5.根据权利要求3所述的水平位移测量结构,其特征在于,所述水平基座(10)上设置有圆水准(50)。
6.根据权利要求1所述的水平位移测量结构,其特征在于,所述游标卡尺的所述尺杆(21)的一端固定,另一端能够以所述一端为轴在竖直平面内转动。
7.根据权利要求6所述的水平位移测量结构,其特征在于,所述尺杆(21)的另一端由夹板(60)固定,且该夹板(60)上设置有竖向调节螺栓(70)。
8.水闸观测系统,该水闸观测系统包括水闸,该水闸包括多个闸体,其特征在于,该水闸观测系统还包括根据权利要求1所述的水平位移测量结构,所述水平位移标线(81)设置在每个所述闸体上,
在水闸建设期,所述水平位移标线(81)与由所述经纬仪和所述固定觇标构成的所述视准线对齐,
当水闸发生水平位移时,所述水平位移标线(81)与所述视准线不对齐,通过水平位移测量结构测定所述水平位移标线(81)离所述视准线的位移量。
9.水平位移观测方法,其特征在于,该方法用于根据权利要求8所述的水闸观测系统中,该方法包括:
第一步骤:将水平位移观测标尺水平放置在闸体的观测台上,并调节脚螺栓,以使圆水准的气泡居中;
第二步骤:将游标卡尺(20)的测量爪(22)的内缘线与水平位移标线(81)对齐;
第三步骤:打开游标卡尺的电源,并进行归零操作;
第四步骤:移动觇标(30),以使所述觇标(30)的中心线与视准线对齐;
第五步骤:读取所述游标卡尺(20)所显示的数值。
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