CN111854708A - 双向棱镜支架和基于该双向棱镜支架的塔柱监测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种双向棱镜支架和基于该双向棱镜支架的塔柱监测方法，涉及塔柱的测量技术领域，所述双向棱镜支架包括架体，所述架体包括：两个附着杆，其平行间隔设置，所述附着杆的一端用于与所述塔柱的侧壁连接；一个双向棱镜杆，其与两个所述附着杆的另一端连接，所述双向棱镜杆的两端分别用于安装一个棱镜；其中，所述附着杆用于将所述棱镜伸出所述塔柱周侧的设施外。本申请能够快速可靠地供全站仪进行监测，且准确地测量并反映塔柱的变形是否在正常范围内。

Description

双向棱镜支架和基于该双向棱镜支架的塔柱监测方法

技术领域

本申请涉及塔柱监测的技术领域，特别涉及一种双向棱镜支架和基于该双向棱镜支架的塔柱监测方法。

背景技术

塔柱在施工过程中，存在多种塔柱变形的因素，比如塔柱和梁体同步施工时，梁体提前施工造成斜拉桥的索力不完全对称而导致塔柱发生变形；或者在分节浇注施工超高塔柱时，处于较高位置的塔柱节段由于节段施工误差而发生主塔的平面偏移和竖向偏移。因此，塔柱施工过程中对塔柱进行空间监测是非常有必要的。

相关技术中，塔柱的监测多采用单向观测方式来反映塔柱的偏移或变形情况。其中，该单向观测方式采用将测量仪器全站仪安置在塔柱的测量施工控制点上，然而，该方式涉及的测量施工控制网点少，测量的数据少且单一。

并且，为了保证测量结果的准确性，常常需要测量仪器全站仪的测量范围内视野不受遮挡，而与测量仪器全站仪搭配的目标棱镜紧邻塔柱设置，由于塔柱的周侧具有一些施工设施，因此，全站仪监测的目标棱镜多设置在已完工节段塔柱的顶部，但是，在塔柱施工完成前，每施工完成部分节段塔柱均需要对安装在已完工节段塔柱的顶部的棱镜进行安装和拆除，费时费力，且在全站仪对棱镜进行监测时，塔柱需停止施工，降低塔柱的监测效率和塔柱的施工效率。

发明内容

本申请实施例提供一种双向棱镜支架和基于该双向棱镜支架的塔柱监测方法，能够快速可靠地供全站仪进行监测，且准确地测量并反映塔柱的变形是否在正常范围内。

一方面，本申请实施例提供了一种双向棱镜支架，用于安装在塔柱的侧壁上；所述双向棱镜支架包括架体，所述架体包括：

两个附着杆，其平行间隔设置，所述附着杆的一端用于与所述塔柱的侧壁连接；

一个双向棱镜杆，其与两个所述附着杆的另一端连接，所述双向棱镜杆的两端分别用于安装一个棱镜；

其中，所述附着杆用于将所述棱镜伸出所述塔柱周侧的设施外。

在本实施例中，优选地，所述双向棱镜支架为对称结构。

优选地，所述双向棱镜杆包括：

杆身，其与所述附着杆焊接；

两个安装部，其相向设置在所述杆身的两端，所述安装部用于安装所述棱镜。

优选地，所述双向棱镜支架还包括一用于遮挡所述棱镜的挡板。

优选地，所述挡板架设在所述双向棱镜杆的上方；所述双向棱镜支架还包括：

至少一根竖直设置的支撑杆，其顶端与所述挡板连接，底端与所述架体连接。

优选地，所述支撑杆的数量为三个，一个所述支撑杆与所述双向棱镜杆相连，另外两个所述支撑杆分别连接一个所述附着杆。

另一方面，本申请实施例还提供了一种基于如上述的双向棱镜支架的塔柱监测方法，所述塔柱监测方法包括以下步骤：

预制双向棱镜支架，并在双向棱镜杆的两端安装一个棱镜；

在塔柱两侧的施工控制点各设置一个全站仪；

将所述双向棱镜支架安装在所述塔柱的侧壁上，使所述附着杆垂直于所述塔柱，且所述双向棱镜杆水平设置；

使用两个所述全站仪监测同侧的棱镜的空间位置，确定两个所述棱镜的实际中心距；

根据两个所述棱镜的实际中心距和理论中心距，确定所述塔柱是否异常。

优选地，所述塔柱监测方法还包括以下步骤：

预制多个双向棱镜支架，并在每个双向棱镜杆的两端均安装一个棱镜；

沿所述塔柱的竖直方向间隔安装多个所述双向棱镜支架；

使用两个所述全站仪监测同侧的多个棱镜的空间位置，并确定每个所述双向棱镜杆两端的两个棱镜的实际中心距；

当出现至少一个所述双向棱镜杆两端的两个棱镜的实际中心距与理论中心距的差值超过预设的阈值时，判断所述塔柱异常。

优选地，部分双向棱镜支架靠近所述塔柱的底部，部分双向棱镜支架位于所述塔柱的中部，部分双向棱镜支架靠近所述塔柱的顶部。

优选地，所述塔柱监测方法还包括以下步骤：

当判断所述塔柱在不同工况下均正常时，比较不同工况下的同一个棱镜的空间位置差异；

根据所述塔柱上不同高度的棱镜的空间位置差异，分析所述塔柱在不同高度的变形规律。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种双向棱镜支架，该双向棱镜支架能够通过附着杆直接附着在塔柱侧壁上，并将双向棱镜杆伸出至塔柱周侧的遮挡设施外，使得安装在双向棱镜杆上的棱镜在空旷的区域以供监测，且不干扰塔柱的正常施工，解决了塔柱监测的技术难题，提高工作效率，本申请安装便捷，还有利于通过该双向棱镜支架双向测量以提高塔柱监测中的测量精度。

本申请实施例还提供了一种基于双向棱镜支架的塔柱监测方法，通过在塔柱上设置安装有棱镜的双向棱镜支架，根据两个棱镜与两个全站仪在需要测量时进行通视，测量每个双向棱镜支架上的两个棱镜的实际中心距，并根据该实际中心距判断塔柱是否异常，其操作简单，测量精度高，且作业时间短。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种双向棱镜支架的立面图；

图2为本申请实施例提供的一种双向棱镜支架的左视图；

图3为本申请实施例提供的一种双向棱镜支架的俯视图；

图4为本申请实施例提供的两个全站仪与安装有棱镜的一个双向棱镜支架的分布示意图；

图5为本申请实施例提供的一种塔柱监测方法中在塔柱的上下游方向上的多个双向棱镜支架分布在塔柱上的示意图；

图6为本申请实施例提供的一种塔柱监测方法中在塔柱的大小里程侧的多个双向棱镜支架分布在塔柱上的示意图；

图7为本申请实施例提供的一种塔柱监测方法中两个全站仪与所有棱镜的分布示意图；

图中：1、塔柱；2、附着杆；3、双向棱镜杆；31、杆身；32、安装部；4、棱镜；5、挡板；6、支撑杆。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1～3所示，本申请实施例提供一种双向棱镜支架，用于安装在塔柱1的侧壁上；所述双向棱镜支架包括架体，所述架体包括：

两个附着杆2，其平行间隔设置，所述附着杆2的一端用于与所述塔柱1的侧壁连接；

一个双向棱镜杆3，其与两个所述附着杆2的另一端连接，所述双向棱镜杆3的两端分别用于安装一个棱镜4；

其中，所述附着杆2用于将所述棱镜4伸出所述塔柱1周侧的设施外。

在本申请实施例中，双向棱镜杆3的侧面安装两根附着杆2，通过这两根附着杆2与塔柱1相接，能够将所述双向棱镜杆3装设在塔柱1 的侧壁上，且双向棱镜杆3与塔柱1相距一段距离，能够使得塔柱1 两侧的两个全站仪与塔柱1上双向棱镜杆3两端安装的两个棱镜4通视，其中双向棱镜支架的安装位置根据实际需求设置，且本申请实施例结构简单，安装方便。

进一步地，所述双向棱镜支架为对称结构。对称设置的双向棱镜支架受力更为均衡，在利用双向棱镜支架获取两个棱镜之间的实际中心距时得到的结果更为准确。

更进一步地，所述双向棱镜杆3包括杆身31和两个安装部32，所述杆身31与所述附着杆2焊接；两个所述安装部32相向设置在所述杆身31的两端，所述安装部32用于安装所述棱镜4。

优选地，所述双向棱镜支架还包括一用于遮挡所述棱镜4的挡板5。所述挡板5能够在棱镜4的上方阻止塔柱1上侧的掉落物掉落在棱镜4上，以保证测量结果的准确性。

进一步地，所述挡板5架设在所述双向棱镜杆3的上方；所述双向棱镜支架还包括：

至少一根竖直设置的支撑杆6，其顶端与所述挡板5连接，底端与所述架体连接。

具体地，所述支撑杆6的数量为三个，一个所述支撑杆6与所述双向棱镜杆3相连，另外两个所述支撑杆6分别连接一个所述附着杆 2。

在本实施例中，所述支撑杆6结构简单轻便，且能够有效支撑挡板5遮挡所述架体上的棱镜4。

本申请实施例提供的一种双向棱镜支架，其结构简单，能够附着安装在塔柱1的任何位置，尤其是可伴随塔柱1的向上施工而在塔柱的已施工部分搭设双向棱镜支架，其操作简单，且在塔柱上在不同的高度设置双向棱镜支架，还可以进一步地了解塔柱在不同高度的变形情况。

参见图4所示，本申请实施例还提供了一种基于上述的双向棱镜支架的塔柱监测方法，所述塔柱监测方法包括以下步骤：

步骤S1：预制双向棱镜支架，并在双向棱镜杆3的两端安装一个棱镜4；

步骤S2：在塔柱1两侧的施工控制点各设置一个全站仪；

步骤S3：将所述双向棱镜支架安装在所述塔柱1的侧壁上，使所述附着杆2垂直于所述塔柱1，且所述双向棱镜杆3水平设置；

步骤S4：使用两个所述全站仪监测同侧的棱镜4的空间位置，确定两个所述棱镜4的实际中心距；

步骤S5：根据两个所述棱镜4的实际中心距和理论中心距，确定所述塔柱1是否异常。

如图5～7所示，优选地，为了进一步提高监测的准确性，所述塔柱监测方法还包括以下步骤：

预制多个双向棱镜支架，并在每个双向棱镜杆3的两端均安装一个棱镜4；

沿所述塔柱1的竖直方向间隔安装多个所述双向棱镜支架；

使用两个所述全站仪监测同侧的多个棱镜4的空间位置，并确定每个所述双向棱镜杆3两端的两个棱镜的实际中心距；

当出现至少一个所述双向棱镜杆3两端的两个棱镜的实际中心距与理论中心距的差值超过预设的阈值时，判断所述塔柱1异常。具体地，该差值超过预设的阈值指的是该差值在最大阈值和最小阈值范围内，若超出该范围，即差值超过预设的阈值。

优选地，部分双向棱镜支架靠近所述塔柱1的底部，部分双向棱镜支架位于所述塔柱1的中部，部分双向棱镜支架靠近所述塔柱1的顶部。

进一步地，所述塔柱监测方法还包括以下步骤：

当判断所述塔柱1在不同工况下均正常时，比较不同工况下的同一个棱镜4的空间位置差异；

根据所述塔柱1上不同高度的棱镜4的空间位置差异，分析所述塔柱1在不同高度的变形规律。

在本实施例中，工况指的是塔柱的施工状态，在塔柱完成施工前，具备多个工况，比如，施工完成塔柱第一节段、塔柱上的斜拉索张拉后等。比较不同工况下的同一个棱镜4的空间位置差异，可以以某一个工况为基准，之后的工况均与基准工况时的测量数据进行比较分析。

在本实施例中，在塔柱1的小里程侧的施工控制点设置第一全站仪，在塔柱1的大里程侧的施工控制点设置第二全站仪，并在塔柱1 已施工部分的上游侧由下自上依次安装四个预装了棱镜的双向棱镜架，四个双向棱镜架相同，多个双向棱镜架上的两个棱镜的理论中心距均相同，如图6所示，四对棱镜从下向上依次为S1、S2、S3、S4，如图6～7所示，靠近小里程侧的棱镜从下向上依次为S1小、S2小、 S3小、S4小，靠近大里程侧的棱镜从下向上依次为S1大、S2大、S3 大、S4大，所述第一全站仪监测S1小、S2小、S3小、S4小的三维坐标，所述第二全站仪监测S1大、S2大、S3大、S4大的三维坐标，同步使用第一全站仪和第二全站仪依次监测各自对应的所有棱镜，并根据一对棱镜中的两个棱镜的三维坐标计算出这两个棱镜的实际中心距离，得到四个实际中心距，并分别与理论中心距离进行差值分析，若四个差值均在预设的阈值范围内，则确定塔柱1正常，该阈值根据实际经验选取。

下面，结合一具体的实施例对塔柱监测方法进行详细地阐述。

预先安装两个棱镜4在双向棱镜支架的双向棱镜杆3上，并测量此刻两个棱镜4的中心距，即理论中心距。

在塔柱1两侧的施工控制点各设置一个全站仪。

焊接附着杆2在塔柱1的侧壁上的不同高度的预埋件上，以将所述棱镜4安装到需要监测的位置，以保证所有的棱镜4与大小里程侧的第一全站仪和第二全站仪对应通视。

在第一全站仪、第二全站仪中输入现场的温度、气压和湿度，核对施工控制点平面坐标和高程是否正确，若均正确，则进行全站仪设站。

在小里程侧利用第一全站仪分别对上游双向棱镜支架上的代号为“S1小、S2小、S3小、S4小”四个棱镜在某一工况时进行测量；在大里程侧利用第二全站仪分别对上游双向棱镜支架上的代号为“S1大、 S2大、S3大、S4大”四个棱镜进行测量；第一全站仪和第二全站仪同时测量得到的结果如表1所示，作为初始值，其中，单位为米。

表1所有棱镜的三维坐标初始值

根据第一全站仪、第二全站仪测量得到的结果计算两个棱镜的实际中心距，并比较同一个双向棱镜杆3上的两个所述棱镜4的实际中心距和理论中心距的差值，如表2所示。

表2根据初始值测量结果计算棱镜的实际中心距和差值

编号	实际中心距(m)	理论中心距(m)	差值(m)
				S1小—S1大	0.2798	0.2800	-0.0002
S2小—S2大	0.2805	0.2800	+0.0005
				S3小—S3大	0.2798	0.2800	-0.0002
S4小—S4大	0.2793	0.2800	-0.0007

根据四个双向棱镜杆上的棱镜的差值分析，测量误差很小，使用棱镜的三维坐标结果，不足以影响此刻塔柱的监测效果。

之后，在另一工况下对塔柱上的所有棱镜再次进行测量。同时在大小里程侧，利用第一全站仪和第二全站仪对棱镜进行测量，得到新的三维坐标。

表3所有棱镜的新的三维坐标的测量结果

在另一工况下，依据表3所示，根据第一全站仪、第二全站仪测量得到的结果计算两个棱镜的实际中心距，并比较同一个双向棱镜杆3 上的两个所述棱镜4的实际中心距和理论中心距的差值，如表4所示。

表4根据新的测量结果计算棱镜的实际中心距和差值

编号	实际中心距(m)	理论中心距(m)	差值(m)
				S1小—S1大	0.2799	0.2800	-0.0001
S2小—S2大	0.2804	0.2800	+0.0004
				S3小—S3大	0.2795	0.2800	-0.0005
S4小—S4大	0.2796	0.2800	-0.0004

在另一工况时，根据四个双向棱镜杆上的棱镜的新的差值分析，测量误差很小，使用棱镜的新的三维坐标结果，不足以影响该时刻塔柱的监测效果。

在确定不同工况得到的同一双向棱镜杆上的两个棱镜之间的实际中心距与理论中心距的差值均在预设的阈值时，判定塔柱的塔形是正常的。

此后，根据另一工况下测量得到的所有棱镜的三维坐标，与初始的所有棱镜的三维坐标进行比较，得到每个棱镜的变形值，如表5所示。

表5所有棱镜在另一工况时相对于某一工况的变形值

从表5中的所有变形值结果可知，使用本申请实施例提供的双向棱镜支架上设置两个棱镜之后，能够有效反应塔柱在不同高度的变化规律。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种双向棱镜支架，用于安装在塔柱(1)的侧壁上；其特征在于，所述双向棱镜支架包括架体，所述架体包括：

两个附着杆(2)，其平行间隔设置，所述附着杆(2)的一端用于与所述塔柱(1)的侧壁连接；

一个双向棱镜杆(3)，其与两个所述附着杆(2)的另一端连接，所述双向棱镜杆(3)的两端分别用于安装一个棱镜(4)；

其中，所述附着杆(2)用于将所述棱镜(4)伸出所述塔柱(1)周侧的设施外。

2.如权利要求1所述的双向棱镜支架，其特征在于，所述双向棱镜支架为对称结构。

3.如权利要求1所述的双向棱镜支架，其特征在于，所述双向棱镜杆(3)包括：

杆身(31)，其与所述附着杆(2)焊接；

两个安装部(32)，其相向设置在所述杆身(31)的两端，所述安装部(32)用于安装所述棱镜(4)。

4.如权利要求1所述的双向棱镜支架，其特征在于，所述双向棱镜支架还包括一用于遮挡所述棱镜(4)的挡板(5)。

5.如权利要求4所述的双向棱镜支架，其特征在于，所述挡板(5)架设在所述双向棱镜杆(3)的上方；所述双向棱镜支架还包括：

至少一根竖直设置的支撑杆(6)，其顶端与所述挡板(5)连接，底端与所述架体连接。

6.如权利要求5所述的双向棱镜支架，其特征在于，所述支撑杆(6)的数量为三个，一个所述支撑杆(6)与所述双向棱镜杆(3)相连，另外两个所述支撑杆(6)分别连接一个所述附着杆(2)。

7.一种基于如权利要求1～6所述的双向棱镜支架的塔柱监测方法，其特征在于，所述塔柱监测方法包括以下步骤：

预制双向棱镜支架，并在双向棱镜杆(3)的两端安装一个棱镜(4)；

在塔柱(1)两侧的施工控制点各设置一个全站仪；

将所述双向棱镜支架安装在所述塔柱(1)的侧壁上，使所述附着杆(2)垂直于所述塔柱(1)，且所述双向棱镜杆(3)水平设置；

使用两个所述全站仪监测同侧的棱镜(4)的空间位置，确定两个所述棱镜(4)的实际中心距；

根据两个所述棱镜(4)的实际中心距和理论中心距，确定所述塔柱(1)是否异常。

8.如权利要求7所述的塔柱监测方法，其特征在于，所述塔柱监测方法还包括以下步骤：

预制多个双向棱镜支架，并在每个双向棱镜杆(3)的两端均安装一个棱镜(4)；

沿所述塔柱(1)的竖直方向间隔安装多个所述双向棱镜支架；

使用两个所述全站仪监测同侧的多个棱镜(4)的空间位置，并确定每个所述双向棱镜杆(3)两端的两个棱镜的实际中心距；

当出现至少一个所述双向棱镜杆(3)两端的两个棱镜的实际中心距与理论中心距的差值超过预设的阈值时，判断所述塔柱(1)异常。

9.如权利要求8所述的塔柱监测方法，其特征在于，部分双向棱镜支架靠近所述塔柱(1)的底部，部分双向棱镜支架位于所述塔柱(1)的中部，部分双向棱镜支架靠近所述塔柱(1)的顶部。

10.如权利要求8所述的塔柱监测方法，其特征在于，所述塔柱监测方法还包括以下步骤：

当判断所述塔柱(1)在不同工况下均正常时，比较不同工况下的同一个棱镜(4)的空间位置差异；

根据所述塔柱(1)上不同高度的棱镜(4)的空间位置差异，分析所述塔柱(1)在不同高度的变形规律。

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