CN109238077A - 一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置，包括带刻度横杆一、带刻度横杆二、竖杆一、竖杆二和作为辅助测量的吊线组合；带刻度横杆一、竖杆一、带刻度横杆二、竖杆二均处于同一竖直平面内且依次相互垂直，吊线组合包括第二不锈钢管和线坠。本发明还提供一种确定圆形拱肋轴线实际位置的测量方法，通过上述定位装置，测量圆形截面拱肋的外径D；然后在带刻度横杆一的D/2位置处使用吊线组合在拱肋顶确定拱肋轴线在该截面的平面位置，并做好点位标记；通过标记好的点位，配合全站仪通过在该点位架立反光镜，精确测定该点位的坐标值，根据该点位在拱肋轴线的位置，则可得拱肋轴线上该截面对应点的坐标。该测量方法准确度高、可靠性好。

Description

一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置及其测量方法

技术领域

本发明涉桥梁工程技术领域，特别地，涉及一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置及其测量方法。

背景技术

垂直轴线的横截面为圆形截面的桥梁拱肋一般为封闭结构，很难实现在圆形截面拱肋内部精确确定拱肋轴线的实际位置(对应于坐标系中的X、Y、Z)以及对拱肋轴线的实际位置实施调整和控制及跟踪测量。圆形截面拱肋轴线位置示意如图1、图2所示(其中，图2中实线为图1中1-1截面轮廓线，虚线为图1中2-2截面轮廓线)。目前，实际工程中，通过测量图2中的“测量位置”120来确定圆形截面拱肋拱肋轴线位置(对应于坐标系中的X、Y、Z，其中：X、Y值可直接测得，Z值可通过“测量位置”的测值结合图2中的h1、h2推算获得，h1、h2的值在测点平面位置确定时为已知值)。

现场施测时，对于圆形截面拱肋100，基本采用相对高点目测定位拱肋轴线测量位置点，放置棱镜130，然后使用全站仪140测设和控制圆形拱肋轴线110位置。而工程现场目测定位点与图2中的理论位置(即“测量位置”120)是否真正重合是不能确定的；即圆形拱肋轴线实际位置(X、Y)跟棱镜130中心的平面位置(X、Y)是否真正重合在工程现场往往是不能确定的。而且，该测量的准确度和可靠性欠佳，同时偏差亦无法量化。

因此，业内急需一种精确确定圆形拱肋轴线实际位置的新型技术。

发明内容

本发明目的在于提供一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置及其测量方法，以解决现有技术中采用相对高点目测定位拱肋轴线测量位置点，很难实圆形截面拱肋精确确定拱肋轴线的实际位置以及对拱肋轴线的实际位置实施调整和控制及跟踪测量的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置，其特征在于，包括带刻度横杆一、带刻度横杆二、竖杆一、竖杆二、第一钢角尺、第二钢角尺、第三钢角尺和作为辅助测量的吊线组合；所述第一钢角尺、第二钢角尺、第三钢角尺均包括相互垂直的A肢和B肢，所述带刻度横杆一与竖杆一通过第一钢角尺A肢和B肢焊接并处于同一平面内且相互垂直，所述竖杆二上端与第二钢角尺A肢焊接并处于同一平面内且第二钢角尺A肢与竖杆二轴线平行，竖杆二上设有将带刻度横杆一套入其中的开孔，第二钢角尺B肢可在带刻度横杆一底面平行于横杆一轴线自由滑动；第二钢角尺B肢与带刻度横杆一底面紧贴，竖杆二与带刻度横杆一相互垂直；所述带刻度横杆二左端与第三钢角尺A肢焊接并处于同一平面内且第三钢角尺A肢与带刻度横杆二轴线平行，带刻度横杆二设有将竖杆一套入其中的开孔，第三钢角尺B肢可在竖杆二侧面平行于竖杆二轴线自由滑动；第三钢角尺B肢与竖杆二侧面紧贴，带刻度横杆二与竖杆一相互垂直，带刻度横杆二水平，竖杆一竖直；吊线组合包括第二不锈钢管和线坠，吊线组合为手持，放置在带刻度横杆一、带刻度横杆二顶面。

进一步的，所述带刻度横杆一左端与第一钢角尺A肢焊接并处于同一平面内，所述竖杆一上端与第一钢角尺B肢焊接并处于同一平面内，带刻度横杆一与竖杆一相互垂直。

进一步的，所述带刻度横杆一、带刻度横杆二、竖杆一、竖杆二均为不锈钢方管，且均装有水准管。

进一步的，所述带刻度横杆一用直钢尺0点与竖杆一侧面对齐，并点焊焊接形成测量刻度或者将直钢尺直接粘贴于横杆上形成测量刻度。

进一步的，所述带刻度横杆二用直钢尺0点与钢角尺顶面对齐，并点焊焊接形成测量刻度或者将直钢尺直接粘贴于横杆上形成测量刻度。

进一步的，所述吊线组合中的不锈钢管和线坠通过f纺织线连接。

本发明还提供了一种确定圆形拱肋轴线实际位置的测量方法，采用上述一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置，具体包括以下步骤：

步骤1)，测量圆形截面拱肋的外径D，具体为：a)通过水准管调整带刻度横杆一使其水平；b)通过水准管调整竖杆一、竖杆二使其竖直；c)反复多次于带刻度横杆一读取测量结果，并取最小值即为圆形截面拱肋外径D；

步骤2)，确定圆形截面拱肋外径D的测量状态，在带刻度横杆一的D/2位置处使用吊线组合在拱肋顶确定拱肋轴线在该截面的平面位置(X、Y)，并做好点位标记；

步骤3)，通过步骤2)中标记好的点位，配合全站仪通过在该点位架立反光镜，精确测定出该点位的三维坐标值(X、Y、Z’)，则该点位到竖直平面内投影于拱肋轴线位置的高度差H为已知值；

步骤4)，根据该点位到拱肋轴线的位置，即可得拱肋轴线上该截面对应点的坐标(X、Y、Z)，其中Z＝Z’-H。

进一步的，步骤2)中圆形截面拱肋外径D的测量状态为带刻度横杆一、竖杆一、竖杆二组成的竖直测量平面与拱肋轴线平面垂直时，即测值最小状态。

进一步的，步骤3)中所述反光镜为棱镜。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置及其测量方法，在任何空间状态，均能够较精确确定圆形拱肋轴线的实际位置(对应于坐标系中的X、Y、Z)。具体是通过水准管调整带刻度横杆一使其水平；通过水准管调整竖杆一、竖杆二使其竖直；反复多次于带刻度横杆一读取测量结果，并取最小值即为圆形截面拱肋外径D；然后在带刻度横杆一的D/2位置处使用吊线组合在拱肋顶确定拱肋轴线在该截面的平面位置(X、Y)，并做好点位标记；根据标记好的点位，配合全站仪通过在该点位架立反光镜，精确测定出该点位的坐标值(X、Y、Z’)，因点位确定则该点位到拱肋轴线的竖直高度差H也为已知值；根据该点位到拱肋轴线的位置关系Z＝Z’-H，即可得拱肋轴线上该截面对应点的坐标(X、Y、Z)。根据本发明提供的定位装置及其测量方法，测量结果准确度高，可靠性好。

(2)本发明提供的一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置及其测量方法，可以确定拱肋其他构件(如吊杆、风撑等)的位置。具体通过前面所述方法按需要确定出圆形拱肋各截面拱肋顶(D/2处)位置，由点连成线，拱肋其他构件(如吊杆、风撑等)位置则以该拱肋顶连线为参照，即可在现场确定其具体位置。

(3)本发明提供的一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置及其测量方法，可以确定圆形截面拱肋轴线位置，施工现场放样和纠偏。具体通过确定出圆形截面拱肋轴线位置对应点位，采用全站仪可得点位坐标(X、Y、Z)，与理论值(设计图纸提供)对比即可得到拱肋轴线偏位值，指导现场将拱肋轴线位置调整到满足设计或施工要求。同时，通过带刻度的横杆二和放置在带刻度的横杆二上的吊线组合，可以将拱肋顶位置点(亦即拱轴线)吊线投影到拱肋下方系杆等构件，从而确定拱肋轴线竖直平面内投影到系杆的位置，即可确定拱肋轴线与系杆轴线的相对偏位值，确定各吊杆上下端分别在拱肋和系杆的预留位置相对偏位值。

(4)本发明提供的一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置及其测量方法，同样适用于截面为哑铃形拱肋。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是圆形截面拱肋纵桥向拱肋轴线位置示意图；

图2是圆形截面拱肋横桥向拱肋轴线位置示意图；

图3是全站仪测量的拱肋轴线位置示意图；

图4是本发明优选实施例的定位装置示意图；

图5是本发明优选实施例的吊线组合示意图；

图6是图4中C-C位置处横杆一与竖杆二的侧面连接示意图；

图7是图4中D-D位置处横杆二与竖杆一的侧面连接示意图；

其中，1、带刻度横杆一，2、带刻度横杆二，3、竖杆一，4、竖杆二，5、水准管，6、第一钢角尺，6.1、第一钢角尺A肢，6.2、第一钢角尺B肢，7、第二钢角尺，7.1、第二钢角尺A肢，7.2、第二钢角尺B肢，8、第三钢角尺，8.1、第三钢角尺A肢，8.2、第三钢角尺B肢，9、吊线组合，9.1、不锈钢管，9.2、线坠，100、圆形截面拱肋，110、拱肋轴线，120、测量位置，130、棱镜，140、全站仪，150、吊杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图4至图7，一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置，包括带刻度横杆一1、带刻度横杆二2、竖杆一3、竖杆二4、第一钢角尺6、第二钢角尺7、第三钢角尺8和作为辅助测量的吊线组合9；所述带刻度横杆一1、竖杆一3、带刻度横杆二2、竖杆二4均处于同一竖直平面内且依次相互垂直。所述带刻度横杆一1、带刻度横杆二2、竖杆一3、竖杆二4均为不锈钢方管，且均装有水准管5，确保横杆水平，竖杆竖直。在一个具体实施方式中，所述带刻度横杆一1的不锈钢方管规格为40×20×0.6mm，长度为1.5m；所述带刻度横杆二2的不锈钢方管规格为50×25×0.6mm，长度为1m；所述竖杆一3的不锈钢方管规格为20×20×0.6mm，长度为1.5m；所述竖杆二4的不锈钢方管规格为25×25×0.6mm，长度为1.5m。所述吊线组合9包括第二不锈钢管9.1和线坠9.2，所述吊线组合9中的第二不锈钢管9.1和线坠9.2通过f纺织线连接(如图5所示)。其中，吊线组合9中的第二不锈钢方管9.1的规格为25×25×0.6mm，长度为0.04m，线坠重0.3Kg。

所述带刻度横杆一1与竖杆一3通过第一钢角尺6焊接并处于同一平面内且相互垂直，具体的，所述带刻度横杆一1左端与第一钢角尺A肢焊6.1接并处于同一平面内，所述竖杆一3上端与第一钢角尺B肢6.2焊接并处于同一平面内。所述竖杆二4上端与第二钢角尺A肢7.1焊接并处于同一平面内且第二钢角尺A肢7.1与竖杆二4轴线平行，竖杆二4上设有将带刻度横杆一1套入其中的开孔，开孔大小为42×23mm，第二钢角尺B肢7.2可在带刻度横杆一1底面平行于横杆一1轴线自由滑动；第二钢角尺B肢7.2与带刻度横杆一1底面紧贴时，竖杆二4与带刻度横杆一1处于垂直状态，带刻度横杆一1水平，竖杆二4竖直；所述带刻度横杆二2左端与第三钢角尺A肢8.1焊接并处于同一平面内且第三钢角尺A肢8.1与带刻度横杆二2轴线平行，带刻度横杆二2设有将竖杆一3套入其中的开孔，开孔大小为22×22mm，第三钢角尺B肢8.2可在竖杆二4侧面平行于竖杆二4轴线自由滑动；第三钢角尺B肢8.2与竖杆二4侧面紧贴时，带刻度横杆二2与竖杆一3处于垂直状态，带刻度横杆二2水平，竖杆一3竖直。所述吊线组合9为手持，使用时分别放置在带刻度横杆一1、带刻度横杆二2顶面。

所述带刻度横杆一1用直钢尺0点与竖杆一3侧面对齐，并点焊焊接形成测量刻度或者将直钢尺直接粘贴于横杆上形成测量刻度。

所述带刻度横杆二2用直钢尺0点与钢角尺6顶面对齐，并点焊焊接形成测量刻度或者将直钢尺直接粘贴于横杆上形成测量刻度。

一种确定圆形拱肋轴线实际位置的测量方法，采用上面所述的确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置，包括以下步骤：

步骤1)，测量圆形截面拱肋的外径D；

具体为：a)通过水准管5调整带刻度横杆一1使其水平；b)通过水准管5调整竖杆一3、竖杆二4使其竖直；c)反复多次于带刻度横杆一1读取测量结果，并取最小值即为圆形截面拱肋外径D。因带刻度横杆一1、竖杆一3、竖杆二4组成的测量平面与拱肋轴线平面垂直时测量值最小且该值即为圆形截面拱肋外径D。

步骤2)，确定圆形截面拱肋外径D的测量状态，带刻度横杆一1、竖杆一3、竖杆二4组成的测量平面与拱肋轴线平面垂直时，也即测值最小状态。然后，在带刻度横杆一1的D/2位置处使用吊线组合在拱肋顶确定拱肋轴线在该截面的平面位置(X、Y)，并做好点位标记；

步骤3)，通过步骤2)中标记好的点位，配合全站仪通过在该点位架立棱镜，精确测定出该点位的三维坐标值(X、Y、Z’)，则该点位到竖直平面内投影于拱肋轴线位置的高度差H也为已知值。

步骤4)，根据该点位到拱肋轴线的位置，即可得拱肋轴线上该截面对应点的坐标(X、Y、Z)，其中Z＝Z’-H。

本发明提供的一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置及其测量方法，在任何空间状态，均能够较精确确定圆形拱肋轴线的实际位置(对应于坐标系中的X、Y、Z)，而且测量的准确度高，可靠性好。另外，该方法同样适用于截面为哑铃形拱肋。

本发明提供的一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置及其测量方法，可以确定拱肋其他构件(如吊杆150、风撑等)的位置。具体通过前面所述方法按需要确定出圆形拱肋各截面拱肋顶(D/2处)位置，由点连成线，拱肋其他构件(如吊杆150、风撑等)位置则以该拱肋顶连线为参照，即可在现场确定其具体位置。

本发明提供的一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置及其测量方法，还可以确定圆形截面拱肋轴线位置，施工现场放样和纠偏。具体通过确定出圆形截面拱肋轴线位置对应点位，采用全站仪可得点位坐标(X、Y、Z)，与理论值(设计图纸提供)对比即可得到拱肋轴线偏位值，指导现场将拱肋轴线位置调整到满足设计或施工要求。同时，通过带刻度的横杆二和放置在带刻度的横杆二上的吊线组合，可以将拱肋顶位置点(亦即拱轴线)吊线投影到拱肋下方系杆等构件，从而确定拱肋轴线竖直平面内投影到系杆的位置，即可确定拱肋轴线与系杆轴线的相对偏位值，确定各吊杆上下端分别在拱肋和系杆的预留位置相对偏位值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置，其特征在于，包括带刻度横杆一、带刻度横杆二、竖杆一、竖杆二、第一钢角尺、第二钢角尺、第三钢角尺和作为辅助测量的吊线组合；所述第一钢角尺、第二钢角尺、第三钢角尺均包括相互垂直的A肢和B肢，所述带刻度横杆一与竖杆一通过第一钢角尺A肢和B肢焊接并处于同一平面内且相互垂直，所述竖杆二上端与第二钢角尺A肢焊接并处于同一平面内且第二钢角尺A肢与竖杆二轴线平行，竖杆二上设有将带刻度横杆一套入其中的开孔，第二钢角尺B肢可在带刻度横杆一底面平行于横杆一轴线自由滑动；第二钢角尺B肢与带刻度横杆一底面紧贴，竖杆二与带刻度横杆一相互垂直；所述带刻度横杆二左端与第三钢角尺A肢焊接并处于同一平面内且第三钢角尺A肢与带刻度横杆二轴线平行，带刻度横杆二设有将竖杆一套入其中的开孔，第三钢角尺B肢可在竖杆二侧面平行于竖杆二轴线自由滑动；第三钢角尺B肢与竖杆二侧面紧贴，带刻度横杆二与竖杆一相互垂直，带刻度横杆二水平，竖杆一竖直；吊线组合包括第二不锈钢管和线坠，吊线组合为手持，放置在带刻度横杆一、带刻度横杆二顶面。

2.根据权利要求1所述的一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置，其特征在于，所述带刻度横杆一左端与第一钢角尺A肢焊接并处于同一平面内，所述竖杆一上端与第一钢角尺B肢焊接并处于同一平面内，带刻度横杆一与竖杆一相互垂直。

3.根据权利要求1所述的一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置，其特征在于，所述带刻度横杆一、带刻度横杆二、竖杆一、竖杆二均为不锈钢方管，且均装有水准管。

4.根据权利要求1所述的一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置，其特征在于，所述带刻度横杆一用直钢尺0点与竖杆一侧面对齐，并点焊焊接形成测量刻度或者将直钢尺直接粘贴于横杆上形成测量刻度。

5.根据权利要求1所述的一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置，其特征在于，所述带刻度横杆二用直钢尺0点与钢角尺顶面对齐，并点焊焊接形成测量刻度或者将直钢尺直接粘贴于横杆上形成测量刻度。

6.根据权利要求1所述的一种确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置，其特征在于，所述吊线组合中的不锈钢管和线坠通过f纺织线连接。

7.一种确定圆形拱肋轴线实际位置的测量方法，其特征在于，采用权利要求1-5中任一所述的确定圆形拱肋轴线实际位置的定位装置，具体包括以下步骤：

步骤1)，测量圆形截面拱肋的外径D，具体为：a)通过水准管调整带刻度横杆一使其水平；b)通过水准管调整竖杆一、竖杆二使其竖直；c)反复多次于带刻度横杆一读取测量结果，并取最小值即为圆形截面拱肋外径D；

步骤2)，确定圆形截面拱肋外径D的测量状态，在带刻度横杆一的D/2位置处使用吊线组合在拱肋顶确定拱肋轴线在该截面的平面位置(X、Y)，并做好点位标记；

步骤3)，通过步骤2)中标记好的点位，配合全站仪通过在该点位架立反光镜，精确测定出该点位的三维坐标值(X、Y、Z’)，则该点位到竖直平面内投影于拱肋轴线位置的高度差H为已知值；

步骤4)，根据该点位到拱肋轴线的位置，即可得拱肋轴线上该截面对应点的坐标(X、Y、Z)，其中Z＝Z’-H。

8.根据权利要求6所述的一种确定圆形拱肋轴线实际位置的测量方法，其特征在于，步骤2)中圆形截面拱肋外径D的测量状态为带刻度横杆一、竖杆一、竖杆二组成的竖直测量平面与拱肋轴线平面垂直时，即测值最小状态。

9.根据权利要求6所述的一种确定圆形拱肋轴线实际位置的测量方法，其特征在于，步骤3)中所述反光镜为棱镜。