CN114754738A - 一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置及测量方法，涉及工程测量的技术领域，其包括支撑机构、连接在支撑机构上的测距系统以及调整测距系统在支撑机构上水平度的调平机构；测距系统包括用于水平距离测试的水平激光测距仪、用于斜向距离测试和竖直距离测试的活动激光测距仪、安装底座以及用于活动激光测距仪的角度调节机构，水平激光测距仪、活动激光测距仪和角度调节机构均连接于安装底座上，角度调节机构调节活动激光测距仪绕两个激光测距仪的激光延长线交点转动。本申请测量装置结构简单，测量方法简单快捷，测量精度更高。

Description

一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置及测量方法

技术领域

本申请涉及工程测量的技术领域，尤其是涉及一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置及测量方法。

背景技术

桥梁墩柱通常以受压为主，其垂直度对受力影响较大，桥墩的垂直度检测是桥梁交工实体检测的必测项目，桥墩的垂直度公路标准一般是竖直度不大于0.3%H且不大于20mm。目前桥墩的垂直度测量方法常用的有两类，即接触式和非接触式，接触式以垂线法为代表，非接触式以全站仪为代表。

垂线法：沿结构物测试部位吊下线锤，待线锤稳定后，用量尺量取测试范围内的结构物上部表面到垂线的水平距离a1和下部表面到垂线的水平距离a2，准确至1mm，同时测量测试范围内结构物的高度H，准确至1mm。垂线法虽然测试方法简单、设备价格低廉、应用最广，但是受环境的影响较大，精度较低，且测试高度有限。

全站仪平距法：在结构物测试正面架设全站仪，利用全站仪免棱镜的测距功能，测量结构物测试范围内的上部表面到仪器的水平距离a1，和下部表面到仪器的水平距离a2，准确至1mm，同时用全站仪测量测试范围内结构物的高度H，准确至1mm。全站仪多采用免棱镜模式测试，其精度受测点反射影响较大，反射点的选取直接影响到精度，且仪器昂贵，操作复杂。

为解决以上不足，本发明提出了一种结构简单、测试精度高的非接触式桥墩垂直度测试装置及测试方法。

发明内容

本申请的目的是提供一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置及测量方法，测量装置结构简单，测量方法简单快捷，测试精度更高。

第一方面，本申请提供的一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置，采用如下的技术方案：

一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置，包括支撑机构、连接在支撑机构上的测距系统以及调整测距系统在支撑机构上水平度的调平机构；

所述测距系统包括用于水平距离测试的水平激光测距仪、用于斜向距离测试和竖直距离测试的活动激光测距仪、安装底座以及用于活动激光测距仪的角度调节机构，所述水平激光测距仪、活动激光测距仪和角度调节机构均连接于安装底座上，所述角度调节机构调节活动激光测距仪绕两个激光测距仪的激光延长线交点转动。

通过采用上述技术方案，测量装置通过支撑机构放置在工作面上，利用调平机构调整测距系统的水平，使水平激光测距仪测量装置到墩柱的水平距离，利用角度调节机构调节活动激光测距仪的活动角度，得到高度距离，进而垂直度计算需要的数据，方便计算垂直度，整个装置结构简单，调整方便，实用性强，能够测量不同高度的墩柱垂直度。

可选的，所述活动激光测距仪绕激光延长线交点旋转的角度为30°-90°，所述活动激光测距仪上设置有竖直指示器。

通过采用上述技术方案，活动激光测距仪的旋转角度合理，范围大，能够适用不同长度的盖梁，使整个装置能够调节与墩柱的距离，不需要与墩柱接触，使用更方便安全。

可选的，所述安装底座的上表面为平面，水平激光测距仪和活动激光测距仪位于同一平面上，所述水平激光测距仪发出的激光与安装底座的上表面平行。

通过采用上述技术方案，通过调整安装底座的水平度就可使水平激光测距仪发出水平激光，水平激光测距仪和活动激光测距仪位于同一平面上，能够降低因为视角不同造成的测量误差，提高测量精度。

可选的，所述角度调节机构包括垂直固定于安装底座上表面的支撑件、绕两个激光测距仪的激光延长线交点转动的转动件以及调节转动件转动的调节件，所述调节件活动连接在支撑件上，端部与转动件连接。

通过采用上述技术方案，支撑件作为基础支撑与安装底座连接，转动件绕着两个激光测距仪的激光延长线交点转动，带动活动激光测距仪一起转动进行角度调节，也能够保证活动激光测距仪的激光延长线通过两条激光延长线的交汇点。

可选的，所述转动件包括自由端设置的安装座，所述活动激光测距仪连接在安装座中。

通过采用上述技术方案，活动激光测距仪连接在安装座中，使活动激光测距仪能够安装牢固，同时也使活动激光测距仪激光能够快速与转动件的轴线对应并穿过激光延长线的交汇点。

可选的，所述支撑件上连接有转角指示盘，所述安装座上连接有与活动激光测距仪发出的激光平行的转角指示杆。

通过采用上述技术方案，转角指示盘配合转角指示杆，能够显示活动激光测距仪的激光角度和偏转角度，从而方便得出垂直度计算需要的数据。

可选的，所述调节件设置为固定在转动件或安装座上的弧形杆，弧形杆的中心线穿过两个激光测距仪的激光延长线交点，支撑件上设置有与调节件滑动连接的限位件以及将调节件固定的定位件。

通过采用上述技术方案，弧形杆能够绕两个激光测距仪的激光延长线交点转动，来调节转动件的角度，然后用定位件进行定位，使活动激光测距仪转动方便，定位牢固，降低测量误差，提高精度。

可选的，所述安装底座设置为磁力底座，所述调平机构包括与安装底座上表面平行的铁质面板，所述安装底座通过磁力固定在铁质面板上。

通过采用上述技术方案，测距系统采用磁力底座与调平机构连接，能够随时调整二者的相对位置，整个装置能够进行拆解，方便携带。

可选的，所述支撑机构设置为三脚架，顶端设置有与铁质面板连接的连接头。

通过采用上述技术方案，三脚架作为支撑机构，对使用环境要求低，适应性强，调平方便。

第二方面，本申请提供的一种桥梁墩柱垂直度的测量方法，采用如下的技术方案：

一种桥梁墩柱垂直度的测量方法，包括以下步骤：

将支撑机构摆放在盖梁下方，将调平机构安装在支撑机构上，然后将调平机构上表面调致水平；

将测距系统放置在调平机构上并进行固定，水平激光测距仪指向墩柱；

打开水平激光测距仪，读取水平激光测距仪的读数△；

打开活动激光测距仪，通过角度调节机构转动活动激光测距仪，使激光投射在墩柱与盖梁底面交接处，读取活动激光测距仪读数L；

继续调整活动激光测距仪的角度到竖直位置，活动激光测距仪的激光垂直于盖梁底面，读取活动激光测距仪读数H；

计算垂直度为：，围绕墩柱多角度测量，取最大值。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请测量装置通过支撑机构放置在工作面上，利用调平机构调整测距系统的水平，使水平激光测距仪测量装置到墩柱的水平距离，利用角度调节机构调节活动激光测距仪的活动角度，得到高度距离，进而垂直度计算需要的数据，方便计算垂直度，整个装置结构简单，调整方便，实用性强，能够测量不同高度的墩柱垂直度。

2.本申请的测量方法通过两个激光测距仪组成的测距系统，可以测试墩柱自支架高度以上长度范围的垂直度，测试方法简单、快捷。

3.本申请的装置构造简单，造价低廉，使用便捷，为非接触式测试方法，对高墩垂直度测试优势显著，具有很高的推广价值。

附图说明

图1是本申请实施例1的整体结构示意图；

图2是本申请实施例1中测距系统的结构示意图；

图3是本申请实施例2中测量装置的使用状态示意图。

图中，1、支撑机构；2、测距系统；21、水平激光测距仪；22、活动激光测距仪；221、竖直指示器；23、安装底座；24、角度调节机构；241、支撑件；242、转动件；243、调节件；244、安装座；245、转角指示盘；246、转角指示杆；247、限位件；248、定位件；3、调平机构；31、铁质面板。

具体实施方式

以下结合附图1-附图3，对本申请作进一步详细说明。

实施例1：本申请提出一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置，参照图1，该装置包括支撑机构1、测距系统2和调平机构3。

支撑机构1作为支撑主体，放置在桥墩一侧的地面上、并位于改良下方的位置，本实施例中支撑机构1选用三脚架，每个支腿能够单独调节高度，三脚架顶部设置有上端带螺纹的连接头，连接头与三脚架顶部球铰接，连接头用于与调平机构3连接。

调平机构3可拆卸连接在支撑机构1上，调平机构3包括圆形的铁质面板31和螺纹连接在铁质面板31下表面的三个调平螺栓，三个调平螺栓抵接在三脚架顶部表面，铁质面板31下表面固定有加劲板，中心处开设有螺纹孔，铁质面板31通过螺纹孔与连接头螺纹连接，再通过三个调平螺栓将铁质面板31调至水平。为了方便调平，铁质面板31上设置有调水平气泡，便于观测。

测距系统2可拆卸连接在铁质面板31上，随着铁质面板31的调平也保持水平。

参照图1和2，测距系统2包括水平激光测距仪21、活动激光测距仪22、安装底座23和角度调节机构24。其中，安装底座23采用磁力底座，上表面为平面，磁力开启时，通过磁力吸附在铁质面板31上，断开磁力则能够将安装底座23从铁质面板31上取下；水平激光测距仪21发射激光并能够显示距离的读数，用于测量装置到桥梁墩柱的水平距离，水平激光测距仪21可通过胶粘或者螺栓等形式固定在安装底座23上，发出的激光与安装底座23上表面平行；活动激光测距仪22与水平激光测距仪21的型号相同，并连接在角度调节机构24上，由角度调节机构24控制活动激光测距仪22转动，活动激光测距仪22与水平激光测距仪21位于垂直安装底座23上表面的同一个平面上，两个激光测距仪的激光延长线形成一个交点，并且交点的位置不变，活动激光测距仪22以交点所在的直线为轴线旋转。活动激光测距仪22绕两条激光的延长线交点旋转的角度为30°-90°，使活动激光测距仪22有足够的转动空间，为了方便活动激光测距仪22达到竖直的状态，活动激光测距仪22上连接有竖直指示器221，本实施例中竖直指示器221采用竖直观测气泡，在本申请的另一种实施方式中也可以在角度调节机构24设置限位挡件，使活动激光测距仪22稳定在与安装底座23上表面垂直的状态。

角度调节机构24包括支撑件241、转动件242和调节件243。支撑件241设置为垂直固定在安装底座23上表面的立柱，立柱下部连接铰接板；转动件242设置为与铰接板通过转动轴转动连接的杆体，转动件242的转动轴中轴线穿过两条激光的延长线交点，转动件242的自由端连接有安装座244，本实施例中安装座244设置为一端开口的筒体，封口一端与转动件242固定，开口一端背离两条激光的延长线交点，活动激光测距仪22嵌入到安装座244，随着转动件242一起转动，为了使转动件活动激光测距仪22固定更稳定，安装座244内壁设置有一圈橡胶层，用于挤压活动激光测距仪22。

调节件243设置为固定在转动件242或安装座244上的弧形杆，本实施例中弧形杆固定在安装座244上，弧形杆的圆弧中心线穿过两条激光的延长线交点，支撑件241侧面固定有限位件247，本实施例中限位件247设置为开口或者闭环的套筒，调节件243穿设在套筒中，并在套筒中滑动，限位件247上连接有定位件248，定位件248用于将调节件243固定在某一旋转角度，本实施例中定位件248采用锁紧螺栓，与限位件247螺纹连接，与调节件243抵接。在本申请的另一种实施方式中，定位件248也可以采用套设在限位件247内圈的橡胶套，利用自身摩擦力将调节件进行定位。

参照图2，支撑件241上部连接有转角指示盘245，转角指示盘245设置为弧形板，与活动激光测距仪22的转动平面平行，转角指示盘245上设置有角度刻度，安装座244上连接有转角指示杆246，转角指示杆246与活动激光测距仪22发出的激光平行，并且转角指示杆246和活动激光测距仪22发出的激光在转角指示盘245上的投影重合。转角指示盘245配合转角指示杆246，能够显示活动激光测距仪22激光当前的角度和偏转角度，从而方便得出垂直度计算需要的数据。

实施例2：本申请提出一种桥梁墩柱垂直度的测量方法，包括以下步骤：

将支撑机构1摆放在盖梁下方，调整至合适高度，高度不宜太高，1.2米左右为宜，将调平机构3安装在支撑机构1上，然后将调平机构3上表面调致水平，保持固定；

将测距系统2放置在调平机构的铁质面板31上，调整测距系统2的方向，使水平激光测距仪21指向墩柱的中心线方向，也可以打开水平激光测距仪21进行定位，目测中心线的方向，然后打开安装底座23的磁力，将测距系统2固定在铁质面板31上；

打开水平激光测距仪21，读取水平激光测距仪21得到读数△，本实施例中的读数△为两条激光的延长线交点到墩柱的距离，可以先测量出水平激光测距仪21距两条激光的延长线交点的距离，再加上水平激光测距仪21的读数；

打开活动激光测距仪22，通过角度调节机构24转动活动激光测距仪22，使激光投射在墩柱与盖梁底面交接处，读取活动激光测距仪22得到读数L，本实施例中的读数L为两条激光的延长线交点到墩柱与盖梁底面交接处的距离，读数获取方式与读数△的获取方式相同；

继续调整活动激光测距仪22的角度到激光竖直位置，与转角指示盘245上90°的刻度对应，活动激光测距仪22的激光垂直于盖梁底面，读取活动激光测距仪22得到读数H，本实施例中读数H为两条激光的延长线交点到盖梁底面的竖直距离，读数H的获取方式与读数L的获取方式相同；

然后计算垂直度为：，为了使测量结果更准确，可围绕墩柱多角度测量，取最大值为墩柱的垂直度。

当活动激光测距仪22的条件受限无法调至与盖梁底面垂直时，可通过读取活动激光测距仪22得到读数值H′和对应活动激光测距仪22与转角指示盘245上90°的读数θ′来计算H值，′。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置，其特征在于，包括支撑机构（1）、连接在支撑机构（1）上的测距系统（2）以及调整测距系统（2）在支撑机构（1）上水平度的调平机构（3）；

所述测距系统（2）包括用于水平距离测试的水平激光测距仪（21）、用于斜向距离测试和竖直距离测试的活动激光测距仪（22）、安装底座（23）以及用于活动激光测距仪（22）的角度调节机构（24），所述水平激光测距仪（21）、活动激光测距仪（22）和角度调节机构（24）均连接于安装底座（23）上，所述角度调节机构（24）调节活动激光测距仪（22）绕两个激光测距仪的激光延长线交点转动。

2.根据权利要求1所述的一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置，其特征在于，所述活动激光测距仪（22）绕激光延长线交点旋转的角度为30°-90°，所述活动激光测距仪（22）上设置有竖直指示器（221）。

3.根据权利要求1所述的一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置，其特征在于，所述安装底座（23）的上表面为平面，水平激光测距仪（21）和活动激光测距仪（22）位于同一平面上，所述水平激光测距仪（21）发出的激光与安装底座（23）的上表面平行。

4.根据权利要求1所述的一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置，其特征在于，所述角度调节机构（24）包括垂直固定于安装底座（23）上表面的支撑件（241）、绕两个激光测距仪的激光延长线交点转动的转动件（242）以及调节转动件（242）转动的调节件（243），所述调节件（243）活动连接在支撑件（241）上，端部与转动件（242）连接。

5.根据权利要求4所述的一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置，其特征在于，所述转动件（242）包括自由端设置的安装座（244），所述活动激光测距仪（22）连接在安装座（244）中。

6.根据权利要求5所述的一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置，其特征在于，所述支撑件（241）上连接有转角指示盘（245），所述安装座（244）上连接有与活动激光测距仪（22）发出的激光平行的转角指示杆（246）。

7.根据权利要求5所述的一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置，其特征在于，所述调节件（243）设置为固定在转动件（242）或安装座（244）上的弧形杆，弧形杆的中心线穿过两个激光测距仪的激光延长线交点，支撑件（241）上设置有与调节件（243）滑动连接的限位件（247）以及将调节件（243）固定的定位件（248）。

8.根据权利要求1所述的一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置，其特征在于，所述安装底座（23）设置为磁力底座，所述调平机构（3）包括与安装底座（23）上表面平行的铁质面板（31），所述安装底座（23）通过磁力固定在铁质面板（31）上。

9.根据权利要求8所述的一种简易型桥梁墩柱垂直度测量装置，其特征在于，所述支撑机构（1）设置为三脚架，顶端设置有与铁质面板（31）连接的连接头。

10.一种桥梁墩柱垂直度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

将支撑机构（1）摆放在盖梁下方，将调平机构（3）安装在支撑机构（1）上，然后将调平机构（3）上表面调致水平；

将测距系统（2）放置在调平机构（3）上并进行固定，水平激光测距仪（21）指向墩柱；

打开水平激光测距仪（21），读取水平激光测距仪（21）得到读数△；

打开活动激光测距仪（22），通过角度调节机构（24）转动活动激光测距仪（22），使激光投射在墩柱与盖梁底面交接处，读取活动激光测距仪（22）得到读数L；

继续调整活动激光测距仪（22）的角度到竖直位置，活动激光测距仪（22）的激光垂直于盖梁底面，读取活动激光测距仪（22）得到读数H；

计算垂直度为：，围绕墩柱多角度测量，取最大值。

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