CN113418505A - 一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置，包括透明的半球刻度板（1）、半球稳定装置（4）和倾斜度指向装置（2），半球刻度板（1）用于测量桥梁墩柱的倾斜度和倾斜方向的数据读取，倾斜度指向装置（2）用于测量桥梁墩柱的倾斜度和倾斜方向的指向，半球稳定装置（4）用于稳固放置半球刻度板（1）和半球稳定装置（4）。本发明还提供一种适用于长期监测的桥梁墩柱全测面倾斜度测量方法，简单实用。本发明还提供一种适用于短期快速监测的桥梁墩柱全测面倾斜度测量方法，方便快捷。本发明解决现有技术测量误差大的问题，便于现场检测人员准确获取数据。

Description

一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及桥梁检测、监测领域，具体涉及一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置。

背景技术

桥梁在长期运营状态下，因荷载作用、材料老化、桥下环境变化(尤其是河床变动)等原因，墩柱可能产生不均匀沉降，引发墩柱倾斜，造成严重的安全隐患。如不及时通过检测发现问题，任其发展，有可能造成严重的安全事故。

及时发现墩柱倾斜问题，并能够长期跟踪观测、监测，采集墩柱倾斜发展变化数据，对判断墩柱结构变化，桥梁周边环境稳定性，制定切实可行的科学养护决策具有极大的意义。

目前，桥梁运营期通过日检、巡检、定检的人工检测手段发现疑似墩柱倾斜问题后，需要通过垂球法，全站仪平距法对墩柱进行倾斜度测量，根据测量结果，结合规范判断墩柱倾斜现状。垂球法存在每次测量测点不固定，垂球测线长度不固定，导致对同一墩柱跟踪监测数据会产生误差。全站仪平距法的问题在于无法保证每次测量的仪器位置保持不变，无法精确定位墩柱倾斜方向等问题。监测用倾斜仪需要供电(电池或额外的电力系统)，造价昂贵，安装不方便等问题，难以大范围使用。

且以上方法，都是对墩柱某一测线的测量。但墩柱(尤其是圆柱形墩柱)受桥梁分布荷载影响，周边地质、环境影响，导致其最大倾斜度可能在360°范围内变化。在实际测量过程中，无法直接测量墩柱倾斜的最大角度和方向，常通过测量墩柱顺桥向，横桥向倾斜度变化，通过计算得出墩柱实际最大倾斜方向及最大倾斜度。而垂球法、全站仪平距法对于墩柱顺桥向、横桥向的定位，目前主要是由人工根据经验，肉眼或辅助测距仪、卷尺等工具进行定位，难以保证倾斜度顺桥向测线和横桥向测线的垂直。因是人工定测点位置，难以保证顺桥向测点与横桥向测点在同一水平截面上，所以所测量的倾斜度最大值和最大倾斜方向存在人工误差影响，无法保证数据的精确性。

目前已有的检测墩柱倾斜度的装置，也是根据垂球法的原理，对墩柱某一测线进行倾斜度检测，对墩柱倾斜度测线定位，没有更加准确的方式方法，存在与垂球法、全站仪平距法相同的测量误差影响问题。

发明内容

本申请提供一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置，解决现有技术测量误差大的问题，便于现场检测人员准确获取数据。

进一步的，本发明还提供一种适用于长期监测以及一种短期快速检测的桥梁墩柱全测面倾斜度测量方法，与顺桥向、横桥向墩柱竖直测线倾斜度换算后的检测数据进行比对修正，使测量的墩柱倾斜度、倾斜方向能够真实反映墩柱实际现状，安装简单，容易操作。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置，包括透明的半球刻度板、半球稳定装置和倾斜度指向装置，所述半球刻度板上等距间隔设置有若干水平方向的圆环刻度线和上下方向的圆弧刻度线，若干所述圆环刻度线的圆心均落在所述半球刻度板垂直方向的半径上，若干所述圆弧刻度线在所述半球刻度板的顶点处相交，所述半球刻度板的下方可拆卸连接半球稳定装置，所述半球稳定装置的底部开口，所述半球稳定装置内设有滚球轴承滑动装置，所述滚球轴承滑动装置包括滑动滚球轨迹限定装置，所述滑动滚球轨迹限定装置内设有一圈在所述滑动滚球轨迹限定装置自由滑动的滑动滚球，所述倾斜度指向装置包括位移球，所述位移球放置于一圈所述滑动滚球的中间位置，所述位移球的直径大于若干所述滑动滚球所包围的内圈的直径，所述位移球的上下段分别设有上连接杆和下连接杆，所述上连接杆和所述下连接杆的连线穿过所述位移球的球心位置，所述下连接杆从所述半球稳定装置底部的开口处伸出，所述上连接杆的上延长线上设有指示指针，所述下连接杆的下延长线上设有重力垂球。

进一步的，所述滑动滚球轨迹限定装置包括对称设置完全一样的滑动滚球轨迹限定上半体和滑动滚球轨迹限定下半体固定连接，所述滑动滚球轨迹限定上半体包括大圆环和小圆环，所述小圆环的圆心在所述大圆环投影面上的投影点与所述大圆环的圆心重合。

进一步的，所述指示指针包括圆形底座，所述圆形底座上固定设有4个指向辅助定位圆形指针边缘并与所述辅助定位圆形指针边缘相连的辅助指针，相邻两个所述指向辅助定位圆形指针的圆心角为90度，所述辅助定位圆形指针的圆心在所述圆形底座上的投影点与所述圆形底座的圆心相重合，所述辅助定位圆形指针和所述圆形底座的圆心的连线的延长线上设有主指针。

进一步的，所述全测面稳定主框架装置包括固定环装置、挡板和支撑单元，所述固定环装置上设有一圈卡槽，所述卡槽与所述半球稳定装置底部固定设置的一圈凸环相匹配，所述固定环装置上设有挡板，所述挡板和所述凸环构成的空腔用于容纳所述半球稳定装置，所述固定环装置通过支撑单元与垂直放置的墩柱测线固定装置相连，所述墩柱测线固定装置包括主框架榫卯滑轨组件，所述支撑单元包括倒置的直角三角形板，所述直角三角形板与墩柱测线榫卯滑轨组件固定连接，并且所述直角三角形板的一条直角边与所述主框架榫卯滑轨组件固定连接，所述主框架榫卯滑轨组件与墩柱测线榫卯滑轨组件可拆卸连接，所述墩柱测线榫卯滑轨组件包括竖直板，所述竖直板的前侧的中上部至底端设有上下方向的条形卡槽，所述条形卡槽的中部及上部镂空，所述墩柱测线榫卯滑轨组件与所述主框架榫卯滑轨组件通过所述条形卡槽卡接，所述墩柱测线榫卯滑轨组件上位于所述条形卡槽的上方设有固定螺口，所述墩柱测线榫卯滑轨组件与待测体通过螺钉在所述固定螺口处固定连接。

进一步的，所述半球稳定装置放置在手持组件上，所述手持组件包括多边形底板，所述多边形底板的各条边上垂直设有侧板，所述半球稳定装置同时与所有侧板相接触，任一所述侧板上设有把手。

进一步的，所述墩柱测线固定装置通过辅助定位装置定位，所述辅助定位装置包括角度呈90度的L型连接块，所述L型连接块的两端分别设有第一连接框，两个所述第一连接框夹角为90度，所述第一连接框内滑动设有矩形滑块，所述矩形滑块与设置在所述第一连接框内的滑轨滑动连接，所述矩形滑块上设有定位孔，所述L型连接块内侧设有两个平行设置的第二连接框，所述第二连接框的水平边为伸缩杆，所述第二连接框的另外一端分别连接两个矩形块，两个矩形块之间的距离等于所述墩柱测线榫卯滑轨组件的宽度。

本发明还提供一种适用于长期监测的桥梁墩柱全测面倾斜度测量方法，包括如下步骤：

步骤1：辅助定位装置靠近待测物放置，使得两个第一连接框同时与待测物相接触，固定一个第一连接框，调整另一个第一连接框的高度，使得L型连接块的顶部处于水平状态；

步骤2：将矩形滑块调整至合适的位置，在定位孔内插入定位螺栓，定位螺栓预留一定距离便于后续拔出；

步骤3：调整第二连接框的长度，使得两个矩形块与待测物相接触；

步骤4：在两个矩形块之间放置墩柱测线榫卯滑轨组件，并在固定螺口处通过将墩柱测线榫卯滑轨组件和待测物通过螺钉连接；

步骤5：取出定位螺栓，并将辅助定位装置移开；

步骤6：在墩柱测线榫卯滑轨组件内卡接全测面稳定主框架装置，卡接稳定后，在全测面稳定主框架装置上插接半球稳定装置，在半球稳定装置上安装半球刻度板；

步骤7：通过主指针指向半球刻度板的位置，读取待测物倾斜方向和直接倾斜角度；

步骤8：分别读取4个辅助定位圆形指针的角度，通过三角关系换算出间接主指针倾斜度；

步骤9：当间接主指针倾斜度和直接倾斜角度偏差在允许误差范围内，记录主指针读取的待测物倾斜方向和直接倾斜角度作为最终测量结果；当间接主指针倾斜度和直接倾斜角度偏差在允许误差范围之外时，调整观察角度，重复步骤7-步骤9。

本发明还提供一种适用于短期快速检测的桥梁墩柱全测面倾斜度测量方法，包括如下步骤：

步骤A：观测者手持的把手，将手持组件上与把手相对面与待测物体相接触；

步骤B：在手持组件上放置半球稳定装置，在半球稳定装置上安装半球刻度板；

步骤C：调整手持组件的角度，目测使得手持组件与待测物平行；

步骤D：通过主指针指向半球刻度板的位置，读取待测物倾斜方向和直接倾斜角度；

步骤E：分别读取4个辅助定位圆形指针的角度，通过三角关系换算出间接主指针倾斜度；

步骤F：当间接主指针倾斜度和直接倾斜角度偏差在允许误差范围内，记录主指针读取的待测物倾斜方向和直接倾斜角度作为最终测量结果；当间接主指针倾斜度和直接倾斜角度偏差在允许误差范围之外时，调整观察角度，重复步骤D-步骤F。

本发明的有益效果：

本申请提供一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置，解决现有技术测量误差大的问题，便于现场检测人员准确获取数据。

进一步的，本发明还提供一种适用于长期监测以及一种短期快速检测的桥梁墩柱全测面倾斜度测量方法，与顺桥向、横桥向墩柱竖直测线倾斜度换算后的检测数据进行比对修正，使测量的墩柱倾斜度、倾斜方向能够真实反映墩柱实际现状，安装简单，容易操作。

1、本发明采用不锈钢材质，不用电力等动力系统驱动，成本低廉，可用于桥梁墩柱(尤其时圆柱形墩柱)、盖梁、桥台等表面竖直的结构物、或其它难以测定其两个垂直向位置的不规则结构物的倾斜度检测、长期跟踪监测工作，安装简便。

2、本发明改变了目前以人工目测定位倾斜度测点位置，估测顺桥向、横桥向测点位置的现状，通过研发本发明中的辅助定位装置，实现了精确定位，保证了顺桥向、横桥向及全测面倾斜度测量装置的测点在待测结构物的同一个截面上，因此相对于现在人工定位的测量方式，能够更加准确的测量墩柱在该截面圆的真实倾斜度，其测量值消除了人工定位测点的误差，优于目前已有的测量方法及仪器设备。

3、本发明中全测面倾斜度测量装置，能够直接测量墩柱倾斜度和倾斜方向，通过与顺桥向、横桥向测点换算最大倾斜度进行对比修正后，能够真实反映墩柱实际倾斜情况。全面优于现在人工定位测量，估测定位顺桥向、横桥向后，所测的换算倾斜度。

5、本发明通过辅助定位装置的标准件之间的组合，可以在非规则结构物(椭圆形截面的结构物等)上精确定位，便捷安装。适用于特大、大、中、小桥等各类桥梁的桥梁墩柱(尤其是圆柱形墩柱)、盖梁、桥台等表面竖直的结构物、或其它难以测定其两个垂直向位置的不规则结构物倾斜度倾斜度长期跟踪监测，通过日检、巡检、定检等方式，在一段时间内进行跟踪监测,人工采集结构物倾斜变化数据，有利于判断结构物受力后倾斜度变化趋势，为桥梁维护、维修与管理决策提供数据支撑。

6、本发明为桥梁墩柱等结构物倾斜度检测、长期跟踪监测专用装置，有较强的针对性，也适用于房屋、厂房、高塔、烟筒等等其它工民建建筑物倾斜度检测，可以较为准确的测量结构物测点数据，反映出结构物截面的倾斜变化情况。本装置操作简便，单人操作即可，可作为结构物倾斜度变化长期跟踪监测的低成本设备，大大提高了数据的全面性，精确性，为指导后续处理措施提供依据。。

7、本发明装置设计的主体结构材质为不锈材质，整体重量不足300g，可单人安装、调试、开展监测工作，方便快捷。除了需要在墩柱上锚固需要动用电钻外，其它安装均采用标准件榫卯组合安装，大大减少了安装难度。

附图说明

图1为本发明的基础结构图；

图2为本发明的基础结构的立体构造及局部分解图；

图3为本发明提供的倾斜度指向装置的局部放大图；

图4为本发明提供的全测面稳定主框架装置的示意图；

图5为本发明提供的全测面稳定主框架装置的分解图；

图6为本发明提供的手持组件的结构示意图；

图7为本发明提供的手持组件与基础结构结合的结构示意图；

图8为本发明提供的辅助定位装置的示意图；

图9为本发明提供的辅助定位装置与基础结构结合的示意图；

图10为本发明提供的辅助指针测量读数设置和三角换算示意图；

图11为本发明提供的圆形指针装置的投影示意图；

图12为本发明提供的圆形指针测量读数设置和三角换算的示意图；

图13为本发明提供的圆形指针定位方向的示意图；

1-半球刻度板、2-倾斜度指向装置、3-重力垂球、4-半球稳定装置、5-滚球轴承滑动装置、6-滑动滚球、7-滑动滚球轨迹限定装置、8-上连接杆、9-下连接杆、10-位移球、11-指示指针、12-主指针、13-辅助定位圆形指针、14-辅助指针、15-全测面稳定主框架装置、16-凸环、17-墩柱测线固定装置、18-固定环装置、19-挡板、20-支撑单元、21-墩柱测线榫卯滑轨组件、22-固定螺口、23-主框架榫卯滑轨组件、24-手持组件、25-多边形底板、26-侧板、27-把手、28-辅助定位装置、29-L型连接块、30-第一连接框、31-矩形滑块、32-定位孔、33-第二连接框、34-矩形块。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方法对本发明一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置和测量方法作进一步详细说明。

实施例1：

一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置，如图1-图3所示，包括透明的半球刻度板1、半球稳定装置4和倾斜度指向装置2，所述半球刻度板1上等距间隔设置有若干水平方向的圆环刻度线和上下方向的圆弧刻度线，若干所述圆环刻度线的圆心均落在所述半球刻度板1垂直方向的半径上，若干所述圆弧刻度线在所述半球刻度板1的顶点处相交，所述半球刻度板1的下方可拆卸连接半球稳定装置4，所述半球稳定装置4的底部开口，所述半球稳定装置4内设有滚球轴承滑动装置5，所述滚球轴承滑动装置5包括滑动滚球轨迹限定装置7，所述滑动滚球轨迹限定装置7内设有一圈在所述滑动滚球轨迹限定装置7自由滑动的滑动滚球6，所述倾斜度指向装置2包括位移球10，所述位移球10放置于一圈所述滑动滚球6的中间位置，所述位移球10的直径大于若干所述滑动滚球6所包围的内圈的直径，所述位移球10的上下段分别设有上连接杆8和下连接杆9，所述上连接杆8和所述下连接杆9的连线穿过所述位移球10的球心位置，所述下连接杆9从所述半球稳定装置4底部的开口处伸出，所述上连接杆8的上延长线上设有指示指针11，所述下连接杆9的下延长线上设有重力垂球3。

优选的，所述滑动滚球轨迹限定装置7包括对称设置完全一样的滑动滚球轨迹限定上半体和滑动滚球轨迹限定下半体固定连接，所述滑动滚球轨迹限定上半体包括大圆环和小圆环，所述小圆环的圆心在所述大圆环投影面上的投影点与所述大圆环的圆心重合。

半球刻度板1含有东南西北方向定位，使用时可先用指南针定出实际方位，然后根据实际方位进行旋转，将半球刻度板1的方向定位旋转至与实际定位重合，即可测量实际方向。

这几者的实际尺寸，是需要根据实际情况制作。半球刻度板1：滑动滚球6：位移球10：半球稳定装置4的尺寸比例可以设为100：19：24：100，其中半球稳定装置4内侧面与半球刻度板1尺寸一致，形成一共完整的球形。

滑动滚球轨迹限定装置7与半球稳定装置4是相切的关系，可通过卡槽连接。

滑动滚球轨迹限定装置7为保证中的滑动滚球6能够自由转动，因此设计轨道截面直径与半球稳定装置4的比例为19.2：100。

进一步的，所述指示指针11包括圆形底座，所述圆形底座上固定设有4个指向辅助定位圆形指针13边缘并与所述辅助定位圆形指针13边缘相连的辅助指针14，相邻两个所述指向辅助定位圆形指针13的圆心角为90度，所述辅助定位圆形指针13的圆心在所述圆形底座上的投影点与所述圆形底座的圆心相重合，所述辅助定位圆形指针13和所述圆形底座的圆心的连线的延长线上设有主指针12。

这里，辅助指针14的结构也可以不需要，直接用主指针12读数，检测人员注意读数角度尽可能与主指针12共面既可。这是读取指针指示的刻度板，因刻度板是随墩柱倾斜的，有一定的倾斜量，指针是竖直向上的，其差值，即使该结构物的倾斜度。偏移的方向即倾斜方向。

半球刻度板1是主要的刻度装置，每一圈代表一个倾斜量值。该装置与本发明全测面倾斜度测量装置整体结构是相对固定不动的，与待测结构物通过滑轨连接，保持一致，即：墩柱倾斜、半球刻度板和本发明全测面倾斜度测量装置同时倾斜。

主指针通过重物保持竖直向上，一旦墩柱出现倾斜，带动半球刻度板1出现倾斜变动，主指针12指示刻度，即使墩柱倾斜度和倾斜方向。

辅助指针14，与辅助定位圆形指针13的设计，是为了修正主指针12测量结果，因为是人工读数，且是半球刻度板1，不同的人读主指针难免会出现结果不同，除非读数时人眼完全竖直瞄准主指针12，否则可能会出现视觉误差。

所以，设计辅助指针14，时同时再读取4个相互垂直的数据，每两个相互垂直的辅助指针14，可以通过三角关系换算出主指针读数，这样两者如果一致，即可记录读数，如果不一致，测量人员可以换个角度，再此观测指针读数，直至两个读数一致为止。

辅助定位圆形指针13的设计，是因为半球形刻度板的刻度间，是存在间隙的，如果出现主指针、辅助指针14都没有指向到刻度线的情况，那可以通过辅助定位圆形指针的边线与那条刻度线相切，然后通过读取相切的刻度线，再通过三角关系换算成主指针读数。

半球刻度板，以度为单位，刻画同心圆刻度，每一刻度为1°，但实际上对于设计为竖直的结构物，其倾斜度非常微小，因此设计辅助指针，对竖直度微小变量再进行换算。以图10为例：

主指针相对于半球形刻度板圆心出现偏离，但不到1°，因整个指针装置时通过轴承进行变化，可以将指针装置进行旋转，使两个成相互垂直的辅助指针分别与两个同心圆重合，R1为固定值(圆形指针的半径)，R2，R3分别为两个同心圆刻度至半球刻度板圆心的半径，因半球形刻度板的同心圆刻度是一定的，因此R2，R3也是固定值。L1为偏移值，L1、R1、R2成直角三角形关系。因此计算公式为：

最大同心圆半径为R，其与半球形刻度板圆心角度为90°，因此，结构物最大倾斜度a为：

半球刻度板，以度为单位，刻画同心圆刻度，每一刻度为1°，但实际上对于设计为竖直的结构物，其倾斜度非常微小，因此设计圆形指针，对竖直度微小变量再进行换算。圆形指针是由表面刻度由经过圆形的半径直线组成，直线间夹角为固定值。

以图11和图12为例：

主指针相对于半球形刻度板圆心出现偏离L2，但不到1°，因整个指针装置时通过轴承进行变化，可以将指针装置进行旋转，使圆形指针的两个半径刻度直线，分别与两个同心圆重合(如图示两个R1直线与同心圆刻度重合)，R1为固定值(圆形指针的半径)，R4为同心圆刻度至半球刻度板圆心的半径，因半球形刻度板的同心圆刻度是一定的，因此R4是固定值。L2为偏移值，L3为辅助换算值(即：主指针至圆形指针与半球形刻度板相交处连接线间的距离)，L4为连接R1与同心圆接触点的辅助线，因圆形指针刻度一定，所以，可读取两个R1间的夹角b，

L3＝R1sinb (3)

最大同心圆半径为R，其与半球形刻度板圆心角度为90°，因此，结构物最大倾斜度a为：

如图12所示，同时，半球形刻度板标注由东南西北方向(ESWN)，使用时先用指南针定位实际方向，然后旋转半球形刻度板，使其与真实方向一致。

圆形指针也标注由东南西北方向(ESWN)，主指针与半球形刻度板圆心延长线，与圆形指针刻度线重合后，和半球形刻度板所成夹角，即为与结构物最大偏移方向。(读取时，可读取北偏东多少度)。

实施例2：

实施例2和实施例1的区别仅在于，在实施例1的基础上，增加了全测面稳定主框架装置，便于桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置可以稳定的放置在待测物体上。该设计是为了能够在现场快速组装，且如果任意部件有损坏，可以及时更换、维修，通过卡槽连接快速便捷，卡槽、榫卯的设计贯彻本装置的始终。

具体的，如图3-图4所示，所述全测面稳定主框架装置15包括固定环装置18、挡板19和支撑单元20，所述固定环装置18上设有一圈卡槽，所述卡槽与所述半球稳定装置4底部固定设置的一圈凸环16相匹配，所述固定环装置18上设有挡板19，所述挡板19和所述凸环16构成的空腔用于容纳所述半球稳定装置4，所述固定环装置18通过支撑单元20与垂直放置的墩柱测线固定装置17相连，所述墩柱测线固定装置17包括主框架榫卯滑轨组件23，所述支撑单元20包括倒置的直角三角形板，所述直角三角形板与墩柱测线榫卯滑轨组件21固定连接，并且所述直角三角形板的一条直角边与所述主框架榫卯滑轨组件23固定连接，所述主框架榫卯滑轨组件23与墩柱测线榫卯滑轨组件21可拆卸连接，所述墩柱测线榫卯滑轨组件21包括竖直板，所述竖直板的前侧的中上部至底端设有上下方向的条形卡槽，所述条形卡槽的中部及上部镂空，所述墩柱测线榫卯滑轨组件21与所述主框架榫卯滑轨组件23通过所述条形卡槽卡接，所述墩柱测线榫卯滑轨组件21上位于所述条形卡槽的上方设有固定螺口22，所述墩柱测线榫卯滑轨组件21与待测体通过螺钉在所述固定螺口22处固定连接。

实施例3：

实施例3和实施例1的区别仅在于，增加了手持组件，便于快速对待测物体进行监测。

具体的，如图6-图7，所述半球稳定装置4放置在手持组件24上，所述手持组件24包括多边形底板25，所述多边形底板25的各条边上垂直设有侧板26，所述半球稳定装置4同时与所有侧板26相接触，任一所述侧板上设有把手27。

进一步的，为了使半球稳定装置4和侧板26连接更加牢固，可以在所有侧板26上增设侧板凹槽，并在半球稳定装置4内增设与侧板凹相适配的半球凸起，使用时，只需要将半球稳定装置4和侧板26卡接既可增加稳定性。

如需测量结构物倾斜度时，可将手持组件24与装置通过卡槽组合，检测人员手持把手27，将测量仪器与待测结构物接触，进行检测。

实施例4：

实施例4和实施例1的区别仅在于，增加了辅助定位装置，便于桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置与待测物与地面的倾斜角度一致，便于准确测量。

具体的，如图8-图9所示，所述墩柱测线固定装置17通过辅助定位装置28定位，所述辅助定位装置28包括角度呈90度的L型连接块29，所述L型连接块29的两端分别设有第一连接框30，两个所述第一连接框30夹角为90度，所述第一连接框30内滑动设有矩形滑块31，所述矩形滑块31与设置在所述第一连接框30内的滑轨滑动连接，所述矩形滑块31上设有定位孔32，所述L型连接块29内侧设有两个平行设置的第二连接框33，所述第二连接框33的水平边为伸缩杆，所述第二连接框33的另外一端分别连接两个矩形块34，两个矩形块34之间的距离等于所述墩柱测线榫卯滑轨组件21的宽度。

进一步的，第一连接框30既可以采用伸缩杆结构，也可以通过卡接结构实现多个第一第一连接框30的链接，增加辅助定位装置28的长度。

实施例5：

实施例5，在包含实施例2和实施例4所有技术特征的基础上，给出了一种适用于长期监测的桥梁墩柱全测面倾斜度测量方法。

具体的，包括如下步骤：

步骤1：辅助定位装置28靠近待测物放置，使得两个第一连接框30同时与待测物相接触，固定一个第一连接框30，调整另一个第一连接框30的高度，使得L型连接块29的顶部处于水平状态，可以通过水平仪放置在L型连接块29的顶部确保L型连接块29处于水平状态；

步骤2：将矩形滑块31调整至合适的位置，在定位孔32内插入定位螺栓，定位螺栓预留一定距离便于后续拔出；

步骤3：调整第二连接框33的长度，使得两个矩形块34与待测物相接触；

步骤4：在两个矩形块34之间放置墩柱测线榫卯滑轨组件21，并在固定螺口22处通过将墩柱测线榫卯滑轨组件21和待测物通过螺钉连接；

步骤5：取出定位螺栓，并将辅助定位装置28移开；

步骤6：在墩柱测线榫卯滑轨组件21内卡接全测面稳定主框架装置15，卡接稳定后，在全测面稳定主框架装置15上插接半球稳定装置4，在半球稳定装置4上安装半球刻度板1；

步骤7：通过主指针12指向半球刻度板1的位置，读取待测物倾斜方向和直接倾斜角度；

步骤8：分别读取4个辅助定位圆形指针13的角度，通过三角关系换算出间接主指针12倾斜度；

步骤9：当间接主指针12倾斜度和直接倾斜角度偏差在允许误差范围内，记录主指针12读取的待测物倾斜方向和直接倾斜角度作为最终测量结果；当间接主指针12倾斜度和直接倾斜角度偏差在允许误差范围之外时，调整观察角度，重复步骤7-步骤9。

测量时，整个装置与待测墩柱同时变动，如果墩柱倾斜，装置也就倾斜，带动这半球形刻度板1倾斜，倾斜度指向装置2通过与滑动滚球6的两个球面接触，形成轴承，受重锤影响，竖直向下。因为使两个球面轴承接触，最大程度上消除摩擦力，使倾斜度指向装置2一直保持竖直向下的状态。

实施例6：

实施例6，在实施例3的基础上，给出了一种适用于短期临时监测的桥梁墩柱全测面倾斜度测量方法。

具体的，包括如下步骤：

步骤A：观测者手持的把手27，将手持组件24上与把手27相对面与待测物体相接触；

步骤B：在手持组件24上放置半球稳定装置4，在半球稳定装置4上安装半球刻度板1；

步骤C：调整手持组件24的角度，目测使得手持组件24与待测物平行；

步骤D：通过主指针12指向半球刻度板1的位置，读取待测物倾斜方向和直接倾斜角度；

步骤E：分别读取4个辅助定位圆形指针13的角度，通过三角关系换算出间接主指针12倾斜度；

步骤F：当间接主指针12倾斜度和直接倾斜角度偏差在允许误差范围内，记录主指针12读取的待测物倾斜方向和直接倾斜角度作为最终测量结果；当间接主指针12倾斜度和直接倾斜角度偏差在允许误差范围之外时，调整观察角度，重复步骤D-步骤F。

通过加装手持组件24，测量人员先清洁待测结构物表面，然后手持该装置，使其与结构物接触，即可直接测量最大倾斜度，快捷方便。

此外，手持组件24也可以通过设置插条放置在实施例4中的两个矩形块34之间，操作步骤类似实施例5，同样方便快捷，并有较高的精确度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置，其特征在于，包括透明的半球刻度板（1）、半球稳定装置（4）和倾斜度指向装置（2），所述半球刻度板（1）上等距间隔设置有若干水平方向的圆环刻度线和上下方向的圆弧刻度线，若干所述圆环刻度线的圆心均落在所述半球刻度板（1）垂直方向的半径上，若干所述圆弧刻度线在所述半球刻度板（1）的顶点处相交，所述半球刻度板（1）的下方可拆卸连接半球稳定装置（4），所述半球稳定装置（4）的底部开口，所述半球稳定装置（4）内设有滚球轴承滑动装置（5），所述滚球轴承滑动装置（5）包括滑动滚球轨迹限定装置 （7），所述滑动滚球轨迹限定装置 （7）内设有一圈在所述滑动滚球轨迹限定装置 （7）自由滑动的滑动滚球（6），所述倾斜度指向装置（2）包括位移球（10），所述位移球（10）放置于一圈所述滑动滚球（6）的中间位置，所述位移球（10）的直径大于若干所述滑动滚球（6）所包围的内圈的直径，所述位移球（10）的上下段分别设有上连接杆（8）和下连接杆（9），所述上连接杆（8）和所述下连接杆（9）的连线穿过所述位移球（10）的球心位置，所述下连接杆（9）从所述半球稳定装置（4）底部的开口处伸出，所述上连接杆（8）的上延长线上设有指示指针（11），所述下连接杆（9）的下延长线上设有重力垂球（3）。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置，其特征在于，所述滑动滚球轨迹限定装置 （7）包括对称设置完全一样的滑动滚球轨迹限定上半体和滑动滚球轨迹限定下半体固定连接，所述滑动滚球轨迹限定上半体包括大圆环和小圆环，所述小圆环的圆心在所述大圆环投影面上的投影点与所述大圆环的圆心重合。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置，其特征在于，所述指示指针（11）包括圆形底座，所述圆形底座上固定设有4个指向辅助定位圆形指针（13）边缘并与所述辅助定位圆形指针（13）边缘相连的辅助指针（14），相邻两个所述指向辅助定位圆形指针（13）的圆心角为90度，所述辅助定位圆形指针（13）的圆心在所述圆形底座上的投影点与所述圆形底座的圆心相重合，所述辅助定位圆形指针（13）和所述圆形底座的圆心的连线的延长线上设有主指针（12）。

4.根据权利要求3所述的一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置，其特征在于，所述半球稳定装置（4）可拆卸设置在全测面稳定主框架装置（15）上，所述全测面稳定主框架装置（15）包括固定环装置（18）、挡板（19）和支撑单元（20），所述固定环装置（18）上设有一圈卡槽，所述卡槽与所述半球稳定装置（4）底部固定设置的一圈凸环（16）相匹配，所述固定环装置（18）上设有挡板（19），所述挡板（19）和所述凸环（16）构成的空腔用于容纳所述半球稳定装置（4），所述固定环装置（18）通过支撑单元（20）与垂直放置的墩柱测线固定装置（17）相连，所述墩柱测线固定装置（17）包括主框架榫卯滑轨组件（23），所述支撑单元（20）包括倒置的直角三角形板，所述直角三角形板与墩柱测线榫卯滑轨组件（21）固定连接，并且所述直角三角形板的一条直角边与所述主框架榫卯滑轨组件（23）固定连接，所述主框架榫卯滑轨组件（23）与墩柱测线榫卯滑轨组件（21）可拆卸连接，所述墩柱测线榫卯滑轨组件（21）包括竖直板，所述竖直板的前侧的中上部至底端设有上下方向的条形卡槽，所述条形卡槽的中部及上部镂空，所述墩柱测线榫卯滑轨组件（21）与所述主框架榫卯滑轨组件（23）通过所述条形卡槽卡接，所述墩柱测线榫卯滑轨组件（21）上位于所述条形卡槽的上方设有固定螺口（22），所述墩柱测线榫卯滑轨组件（21）与待测体通过螺钉在所述固定螺口（22）处固定连接。

5.根据权利要求3所述的一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置，其特征在于，所述半球稳定装置（4）放置在手持组件（24）上，所述手持组件（24）包括多边形底板（25），所述多边形底板（25）的各条边上垂直设有侧板（26），所述半球稳定装置（4）同时与所有侧板（26）相接触，远离待测物的所述侧板上设有把手（27）。

6.根据权利要求4所述的一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置，其特征在于，所述墩柱测线固定装置（17）通过辅助定位装置（28）定位，所述辅助定位装置（28）包括角度呈90度的L型连接块（29），所述L型连接块（29）的两端分别设有第一连接框（30），两个所述第一连接框（30）夹角为90度，所述第一连接框（30）内滑动设有矩形滑块（31），所述矩形滑块（31）与设置在所述第一连接框（30）内的滑轨滑动连接，所述矩形滑块（31）上设有定位孔（32），所述L型连接块（29）内侧设有两个平行设置的第二连接框（33），所述第二连接框（33）的水平边为伸缩杆，所述第二连接框（33）的另外一端分别连接两个矩形块（34），两个矩形块（34）之间的距离等于所述墩柱测线榫卯滑轨组件（21）的宽度。

7.使用权利要求6所述的一种适用于长期监测的桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置的测量方法，其特征在于， 包括如下步骤：

步骤1：辅助定位装置（28）靠近待测物放置，使得两个第一连接框（30）同时与待测物相接触，固定一个第一连接框（30），调整另一个第一连接框（30）的高度，使得L型连接块（29）的顶部处于水平状态；

步骤2：将矩形滑块（31）调整至合适的位置，在定位孔（32）内插入定位螺栓，定位螺栓预留一定距离便于后续拔出；

步骤3：调整第二连接框（33）的长度，使得两个矩形块（34）与待测物相接触；

步骤4：在两个矩形块（34）之间放置墩柱测线榫卯滑轨组件（21），并在固定螺口（22）处通过将墩柱测线榫卯滑轨组件（21）和待测物通过螺钉连接；

步骤5：取出定位孔（32）内的定位螺栓，并将辅助定位装置（28）移开；

步骤6：在墩柱测线榫卯滑轨组件（21）内卡接全测面稳定主框架装置（15），卡接稳定后，在全测面稳定主框架装置（15）上插接半球稳定装置（4），在半球稳定装置（4）上安装半球刻度板（1）；

步骤7：通过主指针（12）指向半球刻度板（1）的位置，读取待测物倾斜方向和直接倾斜角度；

步骤8：分别读取4个辅助定位圆形指针（13）的角度，通过三角关系换算出间接主指针（12）倾斜度；

步骤9：当间接主指针（12）倾斜度和直接倾斜角度偏差在允许误差范围内，记录主指针（12）读取的待测物倾斜方向和直接倾斜角度作为最终测量结果；当间接主指针（12）倾斜度和直接倾斜角度偏差在允许误差范围之外时，调整观察角度，重复步骤7-步骤9。

8.使用权利要求5所述的一种适用于短期现场快速检测的桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置的测量方法，其特征在于， 包括如下步骤：

步骤A：观测者手持的把手（27），将手持组件（24）上与把手（27）相对面与待测物体相接触；

步骤B：在手持组件（24）上放置半球稳定装置（4），在半球稳定装置（4）上安装半球刻度板（1）；

步骤C：调整手持组件（24）的角度，目测使得手持组件（24）与待测物平行；

步骤D：通过主指针（12）指向半球刻度板（1）的位置，读取待测物倾斜方向和直接倾斜角度；

步骤E：分别读取4个辅助定位圆形指针（13）的角度，通过三角关系换算出间接主指针（12）倾斜度；

步骤F：当间接主指针（12）倾斜度和直接倾斜角度偏差在允许误差范围内，记录主指针（12）读取的待测物倾斜方向和直接倾斜角度作为最终测量结果；当间接主指针（12）倾斜度和直接倾斜角度偏差在允许误差范围之外时，调整观察角度，重复步骤D-步骤F。

9.根据权利要求1-6任一所述的一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量装置，其特征在于，所述装置适用于桥梁墩柱、房屋、厂房、高塔和烟筒的倾斜度测量。

10.根据权利要求7-8任一所述的一种桥梁墩柱全测面倾斜度测量方法，其特征在于，所述测量方法适用于桥梁墩柱、房屋、厂房、高塔和烟筒的倾斜度测量。

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