CN116576780A - 一种悬臂施工桥梁的自动线形监测装置 - Google Patents

一种悬臂施工桥梁的自动线形监测装置 Download PDF

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郭宏哲
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Abstract

本发明公开一种悬臂施工桥梁的自动线形监测装置，包括：基准点组件，若干基准点组件固定安装在基准箱梁顶端中线上；测点组件，若干测点组件固定安装在待测箱梁中线，位于同一轴线的测点组件对应设置与同轴设置的基准点组件对应设置；测点组件上固定安装有反射板；自动读数组件，自动读数组件固定安装在基准点组件上，自动读数组件包括激光测量器，激光测量器与同轴的测点组件对应设置。本发明能实现对悬臂施工桥梁的自动监测，无需人工测量，减少人工测量的误差，避免了人工测量的危险性，快速、准确、安全、高效，对保证桥梁施工安全有重要意义。

Description

一种悬臂施工桥梁的自动线形监测装置
技术领域
本发明属于桥梁施工监控技术领域，尤其涉及一种悬臂施工桥梁的自动线形监测装置。
背景技术
桥梁施工过程中一般要进行施工过程模拟分析、变形监测以及误差识别与预测，对桥梁施工过程中的受力性能进行监控，以保证桥梁施工过程和施工完成后达到设计要求的成桥结构受力状态与线形要求。通过监测施工过程中桥梁截面混凝土的应力和结构变形，不断优化和调整桥梁施工状态，保证桥梁施工顺利。
目前桥梁悬臂施工中均采用人工测量方法进行线形监控，其原理如图1-2所示，首先在桥梁的0号块布设基准测量点，作为桥梁变形的测量的基点，然后通过在每个阶段的梁端布设变形测点，变形测点的位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点，为了在浇筑混凝土时进行预抛高设置和模板定位，一般在梁底布设立模定位测点Ⅳ和Ⅴ，施工监控过程中通过人工采用高精度水准仪或者全站仪测量这些测点的相对变形和设置预抛高值来对桥梁线形进行施工控制。
但是，当桥梁跨度较大，施工周期长时或者桥墩较高时，这种施工测量方法成本高，且测量人员危险性较大，测量误差难以控制，测量精度很难保证。
因此，研发一种悬臂施工桥梁的自动线形监测装置来解决上述的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种悬臂施工桥梁的自动线形监测装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种悬臂施工桥梁的自动线形监测装置，包括：
基准点组件，若干所述基准点组件固定安装在基准箱梁顶端中线上；
测点组件，若干所述测点组件固定安装在待测箱梁中线，位于同一轴线的所述测点组件对应设置与同轴设置的基准点组件对应设置；所述测点组件上固定安装有反射板；
自动读数组件，所述自动读数组件固定安装在所述基准点组件上，所述自动读数组件包括激光测量器，所述激光测量器与同轴的所述测点组件对应设置。
优选的，所述基准点组件包括若干预埋在所述基准箱梁顶端的连接管，所述连接管顶端伸出所述基准箱梁顶面并插接有定位螺栓，若干所述定位螺栓的顶端固接有同一水平调节板，所述激光测量器固定安装在所述水平调节板上。
优选的，所述定位螺栓上螺纹连接有调整旋钮，所述调整旋钮与所述连接管顶端抵接；所述水平调节板上设置有水平仪。
优选的，所述测点组件包括预埋在待测箱梁内的连接螺栓，所述连接螺栓与对应的所述连接管同轴设置，所述连接螺栓上螺纹连接有内螺套，所述反射板固定安装在所述内螺套的顶端，所述反射板的反射面朝向所述激光测量器。
优选的，所述激光测量器包括激光发射器和激光接收器，所述激光发射器和所述激光接收器，所述激光发射器和所述激光接收器分别与所述反射板对应设置；所述激光发射器与所述反射板之前设置有准直棱镜组，所述激光接收器与所述反射板之间设置有滤光片。
优选的，所述激光测量器电性连接有信号放大器，所述信号放大器电性连接有整形器，所述整形器电性连接有触发器，所述触发器电性连接有计时器。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：本发明使用时，通过基准点组件、测点组件及自动读数组件的相互配合，使用激光测量器和反射板测量悬臂施工桥梁箱梁顶部测点在施工过程中的位移变化情况，实现自动测量，无需人工操作，减少了人工测量的误差，同时避免了人工测量的危险性；其中基准点组件埋设在桥梁悬臂施工的基准箱梁内，先固定基准点组件，然后通过测量设备确定基准点高程；基准点组件上安装激光测量器，通过发射激光至测点组件的反射板，接收反射回的激光并测量测点竖向变形；桥梁悬臂施工过程中，需要在每一段的待测箱梁上设置测点组件，反射板安装在测点组件上，随待测箱梁沉降，通过反射激光至激光测量器来测量距离，再通过距离变化计算测点的变形。
本发明能实现对悬臂施工桥梁的自动监测，无需人工测量，减少人工测量的误差，避免了人工测量的危险性，快速、准确、安全、高效，对保证桥梁施工安全有重要意义。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为现有技术桥梁悬臂施变形监测方式示意图；
图2为现有技术桥梁悬臂施变形监测测点布置图；
图3为本发明悬臂施工桥梁的自动线形监测装置布置侧视图；
图4为本发明悬臂施工桥梁的自动线形监测装置布置俯视图；
图5为本发明基准点组件结构示意图；
图6为本发明测点组件结构示意图；
图7为本发明自动读数组件电路图；
图8为本发明信号源示意图；
图9为本发明装置的工作原理图；
图10为本发明装置的侧点布置图；
图11为本发明装置测量得到的桥梁线形图；
图中：1、基准点组件；2、测点组件；3、自动读数组件；4、基准箱梁；5、待测箱梁；11、连接管；12、定位螺栓；13、水平调节板；14、调整旋钮；15、水平仪；21、反射板；22、连接螺栓；23、内螺套；31、激光测量器；32、激光发射器；33、激光接收器；34、准直棱镜组；35、滤光片；36、信号放大器；37、整形器；38、触发器；39、计时器；310、PBS偏振分束器；311、信号发生器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-9所示，本实施例提供一种悬臂施工桥梁的自动线形监测装置，包括：
基准点组件1，若干基准点组件1固定安装在基准箱梁4顶端中线上；
测点组件2，若干测点组件2固定安装在待测箱梁5中线，位于同一轴线的测点组件2对应设置与同轴设置的基准点组件1对应设置；测点组件2上固定安装有反射板21；
自动读数组件3，自动读数组件3固定安装在基准点组件1上，自动读数组件3包括激光测量器31，激光测量器31与同轴的测点组件2对应设置。
本发明使用时，通过基准点组件1、测点组件2及自动读数组件3的相互配合，使用激光测量器31和反射板21测量悬臂施工桥梁箱梁顶部测点在施工过程中的位移变化情况，实现自动测量，无需人工操作，减少了人工测量的误差，同时避免了人工测量的危险性；其中基准点组件1埋设在桥梁悬臂施工的基准箱梁内，先固定基准点组件1，然后通过测量设备确定基准点高程；基准点组件1上安装激光测量器31，通过发射激光至测点组件2的反射板21，接收反射回的激光并测量测点竖向变形；桥梁悬臂施工过程中，需要在每一段的待测箱梁5上设置测点组件2，反射板21安装在测点组件2上，随待测箱梁5沉降，通过反射激光至激光测量器31来测量距离，再通过距离变化计算测点的变形。
进一步优化方案，基准点组件1包括若干预埋在基准箱梁4顶端的连接管11，连接管11顶端伸出基准箱梁4顶面并插接有定位螺栓12，若干定位螺栓12的顶端固接有同一水平调节板13，激光测量器31固定安装在水平调节板13上。若干定位管预埋在基准箱内，其中若干个为一组，共设置三组，其中一组位于基准箱梁的顶面中心，另外两组对称布置在基准向箱梁的顶面中心，定位螺栓12先安装在水平调节板13上，然后再对应插入定位管内，使得水平调节板13定位在基准箱梁上。
进一步优化方案，定位螺栓12上螺纹连接有调整旋钮14，调整旋钮14与连接管11顶端抵接；水平调节板13上设置有水平仪15。调节旋钮螺纹连接在定位螺栓12上，通过旋转调节其高度，进而控制定位螺栓12伸出的长度，进而调节水平调节板13的水平度，本实施例的水平仪15为常规的气泡式水平尺，直观的显示水平调节板13的平衡度，使激光测量器31安装水平，提高精度。
进一步优化方案，测点组件2包括预埋在待测箱梁5内的连接螺栓22，连接螺栓22与对应的连接管11同轴设置，连接螺栓22上螺纹连接有内螺套23，反射板21固定安装在内螺套23的顶端，反射板21的反射面朝向激光测量器31。连接螺栓22预埋在待测箱梁5内，连接螺栓22与定位管对应，再通过反射板21底端的内螺套23将反射板21安装好，使反射板21的反射面正对激光测量器31，用于接收激光测量器31的激光，然后反射后由激光测量器31再次接收，实现测距。
进一步优化方案，激光测量器31包括激光发射器32和激光接收器33，激光发射器32和激光接收器33，激光发射器32和激光接收器33分别与反射板21对应设置；激光发射器32与反射板21之前设置有准直棱镜组34，激光接收器33与反射板21之间设置有滤光片35；激光测量器31电性连接有信号放大器36，信号放大器36电性连接有整形器37，整形器37电性连接有触发器38，触发器38电性连接有计时器39。激光发射器32发射激光，经过准直棱镜组34后照射到反射板21上，经过反射板21反射后由激光接收器33进行接收，滤光片35的设置目的是为了使反射的激光保持单一性；激光发射器32激发和接收到反射回来的激光信号后，其信号通过信号放大器36进行放大，输出放大信号，然后竞购整形器37后输出信号，再经过触发器38后信号进入计时器39后输出信号，本实施例中，计时器39与信号发生器311电性连接，信号发生器311发射高频时钟脉冲，对激光信号的传递时间进行计时。
参照附图8，其中A为测量信号；B为反射后激光信号；C为放大光波；D为整形波；E为适中脉冲波；K为计数器信号。
进一步的，桥梁变形测点的竖向变形测量不受天气变化的影响，测量精度可满足桥梁施工监控的要求。且激光测量器31可通过远程APP控制实现自动测量，自动传送数据，克服了人工采用水准仪和全站仪测量导致的误差。
进一步的，本发明的测量激光和反射激光均经过PBS偏振分束器，此为常规设置，不再赘述。
使用方法：
在制作预制模块时，在基准箱梁上预制定位管，其他的箱梁作为待测箱梁5预制连接螺栓22；
基准箱梁安装后，通过定位螺栓12将水平调节板13安装到定位管内，通过调整旋钮14调节平衡，然后将激光测量器31安装到水平调节板13上；
施工其他的待测箱梁5，施工后将反射板21安装到连接螺栓22上，使得反射板21正对激光测量器31；
启动激光测量器31，发射激光A照射到反射板21上，激光被反射后形成反射激光B回到激光测量器31；测量从发射到接收到同一脉冲信号的时间间隔为t，可知距离为
可设置多次测量，初始距离为，第n次的距离为/>
根据计数器的输出可以计算出待测目标的距离为
则测点的竖向位移记为，
图2测点位移计算示意图
其中，c为光速；N为计算器计数值f0为计数脉冲频率；t0为激光达到反射板的第一次时间；l0为初始距离；tn为激光达到反射板的第n次时间；ln为第n次测得的距离；Δd为测点的竖向位移。
进一步的，本发明的测量装置具有自动数据处理模块(图中未显示)，根据桥梁设计图纸及桥面设计标高，测点编号，测点的测量数据，参见附图10，编制的软件可自动绘制桥梁施工变形曲线。绘制图形的基础数据如表1和表2所示例。根据桥梁设计高程，数据处理模块会在APP上自动绘制施工过程桥面线形和梁底线形如图11所示，该图可供桥梁监测人员实时观察施工过程桥梁的变形情况并与设计标高设计线形对比及时调整立模标高，保证桥梁线形达到设计线形。
表1高程计算(示例)
测点编号 64 63 62 61 60 59 58 57 56
设计高程(m) 46.767 46.753 46.783 46.723 46.708 46.693 46.676 46.659 46.641
施工预拱度(m) 0.056 0.064 0.074 0.082 0.093 0.094 0.096 0.096 0.096
设计预拱度(m) 0.006 0.012 0.022 0.032 0.034 0.033 0.032 0.032 0.032
挂篮变形(m) 0.012 0.012 0.012 0.011 0.011 0.011 0.012 0.012 0.012
节段纠偏量(m) 0.000 0.005 0.006 0.002 0.000 0.000 0.002 0.002 0.002
立模高程(m) 37.242 37.653 38.047 38.41 38.75 39.059 39.382 39.677 39.942
梁底设计高程(m) 37.095 37.462 37.806 38.125 38.422 38.697 38.988 39.240 39.478
测点变形量(m) 0.079 0.072 -0.003 0.064 0.066 0.025 0.013 0.013 0.013
张拉后高程(m) 46.758 46.756 46.751 46.778 46.774 46.757 46.673 46.731 46.720
表2高程算表(示例)
测点编号 64 63 62 61 60 59 58 57 56
设计高程(m) 48.837 46.851 46.812 46.871 46.900 46.918 46.930 46.848 46.950
施工预拱度(m) 0.056 0.064 0.074 0.082 0.093 0.094 0.096 0.096 0.096
设计预拱度(m) 0.006 0.012 0.022 0.032 0.034 0.033 0.032 0.032 0.032
挂篮变形(m) 0.012 0.012 0.012 0.011 0.011 0.011 0.012 0.012 0.012
节段纠偏量(m) 0.000 0.005 0.006 0.002 0.000 0.000 0.002 0.002 0.002
立模高程(m) 37.172 37.555 37.92 38.252 38.561 38.836 39.13 39.382 39.62
梁底设计高程(m) 37.165 37.560 37.933 38.283 38.610 38.915 39.240 39.535 39.800
测点变形量(m) -0.026 -0.040 -0.054 -0.010 0.004 0.007 0.020 0.003 0.005
张拉后高程(m) 46.811 46.815 46.812 46.871 46.900 46.918 46.930 46.948 46.950
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明，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发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种悬臂施工桥梁的自动线形监测装置，其特征在于，包括：
基准点组件(1)，若干所述基准点组件(1)固定安装在基准箱梁(4)顶端中线上；
测点组件(2)，若干所述测点组件(2)固定安装在待测箱梁(5)中线，位于同一轴线的所述测点组件(2)对应设置与同轴设置的基准点组件(1)对应设置；所述测点组件(2)上固定安装有反射板(21)；
自动读数组件(3)，所述自动读数组件(3)固定安装在所述基准点组件(1)上，所述自动读数组件(3)包括激光测量器(31)，所述激光测量器(31)与同轴的所述测点组件(2)对应设置。
2.根据权利要求1所述的悬臂施工桥梁的自动线形监测装置，其特征在于：所述基准点组件(1)包括若干预埋在所述基准箱梁(4)顶端的连接管(11)，所述连接管(11)顶端伸出所述基准箱梁(4)顶面并插接有定位螺栓(12)，若干所述定位螺栓(12)的顶端固接有同一水平调节板(13)，所述激光测量器(31)固定安装在所述水平调节板(13)上。
3.根据权利要求2所述的悬臂施工桥梁的自动线形监测装置，其特征在于：所述定位螺栓(12)上螺纹连接有调整旋钮(14)，所述调整旋钮(14)与所述连接管(11)顶端抵接；所述水平调节板(13)上设置有水平仪(15)。
4.根据权利要求2所述的悬臂施工桥梁的自动线形监测装置，其特征在于：所述测点组件(2)包括预埋在待测箱梁(5)内的连接螺栓(22)，所述连接螺栓(22)与对应的所述连接管(11)同轴设置，所述连接螺栓(22)上螺纹连接有内螺套(23)，所述反射板(21)固定安装在所述内螺套(23)的顶端，所述反射板(21)的反射面朝向所述激光测量器(31)。
5.根据权利要求1所述的悬臂施工桥梁的自动线形监测装置，其特征在于：所述激光测量器(31)包括激光发射器(32)和激光接收器(33)，所述激光发射器(32)和所述激光接收器(33)，所述激光发射器(32)和所述激光接收器(33)分别与所述反射板(21)对应设置；所述激光发射器(32)与所述反射板(21)之前设置有准直棱镜组(34)，所述激光接收器(33)与所述反射板(21)之间设置有滤光片(35)。
6.根据权利要求5所述的悬臂施工桥梁的自动线形监测装置，其特征在于：所述激光测量器(31)电性连接有信号放大器(36)，所述信号放大器(36)电性连接有整形器(37)，所述整形器(37)电性连接有触发器(38)，所述触发器(38)电性连接有计时器(39)。
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CN117124455A (zh) * 2023-10-23 2023-11-28 四川公路桥梁建设集团有限公司 一种梁的预制控制系统、控制方法、装置及介质

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