CN203758500U - 一种靶心式测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于测量技术领域，涉及靶心式测量仪，主体结构包括包括竖管、通道导管和相对高程测量仪三个功能部分，用于建筑、构筑物基础的大范围连续沉降观测，特别是对于变化率较大的不均匀沉降场合的观测效果更为突出，根据两端液面高度相同的原理设计而成，其中的相对高程测量仪包括球形器、桶体和输液管，球形器被牵引在通道导管中移动，桶体的反馈系统引导桶体在竖管中移动，间接保证球形器内相对液面高度不变，通过对不同水平位置球形器等液面高程的测定，绘出全断面沉降曲线；其结构简单新颖，原理可靠，操作方便，观测精度高，数据科学可靠，节省人力，可自动计算和绘制观测结构。

Description

一种靶心式测量仪

技术领域：

本实用新型属于测量技术领域，涉及靶心式测量仪，用于建筑、构筑物基础的大范围连续沉降观测，如道路或坝体纵横断面沉降观测，特别是对于变化率较大的不均匀沉降场合时，其观测效果更为突出。

背景技术：

目前，在道路施工和各种建筑物基础建设中，用于观测建筑基础沉降方面的设备和仪器以及观测技术方法主要包括单点式沉降观测和全断面沉降观测两大类；单点式沉降观测仪主要有沉降板、分层沉降仪和水管式沉降仪，前两种测量精度较高，但需要不断接管，与填土工程冲突大，设施容易被损毁，对局部压实度有负面影响，特别是道路运营阶段这些仪器难以继续观测；水管式沉降仪的缺点是水管的埋设要求比较高，如果埋设不平顺，容易形成气泡阻塞水管，使测试无法进行，同时水管式沉降仪对稳定性要求较高，施工过程中的扰动容易造成沉降观测头的倾斜；全断面式沉降观测典型设备是测斜仪，测斜仪可以不干扰地测量全断面沉降，但其主要缺点包括一是轴向刚度较大，可能测斜管“切土”，即在沉降量足够大时，由于管的刚度大于土体刚度，测斜管的变形与土体变形不同步，存在精度问题；二是当沉降变形量过大时，沉降管可能折断等。归结起来，现有的沉降观测仪普遍存在着结构原理复杂，使用操作条件要求高，应用范围小，测量稳定性差，观测效果不理想，测试精度低，且价格高，移动不方便等缺点。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种新型结构原理的，可以替代现有的各种沉降仪并具有自动化处理功能的变位连通器式沉降观测仪。

为了实现上述目的，本实用新型的主体结构包括竖管、球形器、桶体、桶体导轮、激光发射器、拖板、反光镜、操控绳、操控螺钮、靶纸、标尺、输液管、通道导管、通气管、牵引绳、配重器、液体存储球和套网；竖管入土端封闭且不透水，外露端制有防水帽，竖管上安装有桶体，竖管埋深大于预估沉降量与桶体设备总长度；桶体的一端与操控绳连接，桶体的下侧壁处焊接一段金属质短管并连接输液管；桶体的外壁挂有二层三向并互成120°夹角的弹簧式桶体导轮，桶体导轮套在桶体上并滑动支撑在竖管上用于加强桶体的稳定；激光发射器固定在桶体侧壁上，高度与反光镜匹配；输液管一端接在桶体底部的金属质短管上，另一端插入球形器底部；通道导管埋置于观测断面，通道导管内腔能够使球形器在其中自由穿行；通气管一端与球形器顶部连接，保证球形器腔内外大气连通，通气管另一端自由或固定在输液管上；牵引绳带刻度的一端与球形器外部的套网连接，另一端自由；当被观测构筑物不能两端工作时，在不能工作端安装滑轮，在安装竖管端拉绳工作；球形器由通气管、配重器、液体存储球和套网组成；配重器胶接在液体存储球底部，起降低重心作用；通过液体存储球的容量液面标高的测定获得同位置通道导管的标高；套网是液体存储球的平衡支架，要有一定刚度，确保液体存储球在 其内自由转动；拖板浮在桶体内部液体顶面，能够随液体自由上下移动；反光镜的滑杆上端在桶体内壁滑道中上下移动，下部与拖板铰接，反光镜的镜片固定在滑杆上与铅直面成45°夹角；操控绳下端与桶体顶部连接，上端缠绕在操控螺钮的卷轴上；操控螺钮支撑在竖管上，通过调节操控绳的长度来调节桶体的升降；滑动式靶纸通过支架安装在竖管的口部处，靶纸与激光发射器同方向，靶纸上设有靶心与刻度，用于校对液面位置；标尺插在桶体的外壁卡槽上且其下端与桶体的液面标高重合。

本实用新型用于观测时，先将桶体与液体存储球对齐，并保持两者的刻 度线在同一水平面，往相对高程测量仪内注入体积为V的蒸馏水或防冻液，待两者液面平稳后，两者液面都位于各自的刻度线位置，其桶体中水的体积为V1，输液管中水的体积为V2，球形器中水的体积为V3，即V1+V2+V3＝V；当球形器位置发生变化后，通过连通器原理可知，桶体与球形器球内的液体高程也会保持相同；相对高程测量仪的反馈系统应用反光镜原理，反光镜与桶体中的液面呈45°夹角，初始时，即桶体中水的体积为V1，激光反射器水平发出的光线通过反光镜发射垂直打到竖管顶部的靶纸上的靶心位置；当球形器移动后，球底高度发生变化，连通器内液体发生流动，桶体中液面随之发生变化，激光在靶纸上的投射位置会脱离靶心，通过观察激光在靶纸上位置来调节操控螺钮从而调节桶体的高程，指导激光投射位置回到靶心位置，此时桶体中水的体积为V1，输液管中水的体积为V2，球形器中水的体积为V3，又回到初始状态；测量过程即通过反馈系统间接测量球形容器内等体积液面高程，进而推算通道导管内壁高程。

本实用新型应用于对观测断面进行第i次观测时，球形器在通道导管内被第j次拉动后与球形器所对应位置处的通道导管内壁的高程H_ij为：

H_ij＝h_i-a_ij-b (式1)

式中：h_i为对观测断面进行第i次观测时，竖管管口的高程(m)；a_ij为对观测断面进行第i次观测时，球形器在通道导管内被第j次拉动后桶体上钢尺读数，即桶体内液面至竖管管口的垂直距离(m)；b为球形器内液面至通道导管内壁的垂直距离(m)；

当对观测断面进行第i次观测时，球形器在通道导管内被第j次拉动后球形器距初始点得水平距离X_ij计算如下：

(式2)

式中：x_ij为对观测断面进行第i次观测时，球形器在通道导管内被第j次拉动后，球形器距初始点的水平距离(m)；l_ik为对观测断面进行第i次观测时，球形器在通道导管内被第k(k≤j)次拉动后，球 形器上牵引绳的牵引长度读数(m)；l_i(k-1)为对观测断面进行第i次观测时，球形器在通道导管内被第k-1次拉动后，球形器上牵引绳的牵引长度读数(m)；H_ik为对观测断面进行第i次观测时，球形器在通道导管内被第k(k≤j)次拉动后与球形器所对应位置处的通道导管内壁的高程(m)；H_i(k-1)为对观测断面进行第i次观测时，球形器在通道导管内被第k-1次拉动后与球形器所对应位置处的通道导管内壁的高程(m)。

本实用新型采用轴向刚度小的通道导管，可消除通道导管与土体间的相对位移，消除大刚度导管因抗变形性而产生的误差，观测点在构筑物外，与构筑物的施工和使用无冲突，用于长期观测；其仪器结构简 单新颖，原理可靠，使用操作方便，观测精度高，数据科学可靠，节省人力，自动计算和绘制观测结构。

附图说明：

图1为本实用新型的主体结构原理示意图。

图2为本实用新型涉及的球形器组成结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图作进一步说明。

实施例：

本实施例的主体结构包括竖管1、桶体2、桶体导轮3、激光发射器4、拖板5、反光镜6、操控绳7、操控螺钮8、靶纸9、标尺10、输液管11、通道导管12、通气管13、牵引绳14、球形器15、配重器16、液体存储球17和套网18；竖管1作为桶体的安装基座、移动通道和高程测量基点，其入土端封闭且不透水，外露端制有防水帽，埋深大于预估沉降量与桶体设备总长度；桶体2的一端与操控绳7连接，桶体2的下侧壁处焊接一段金属质的短管并连接输液管11；桶体2的外壁挂有二层三向并互成120°的弹簧式桶体导轮3，桶体导轮3套在桶体2上，并滑动支撑在竖管1上，用于加强桶体2的稳定；标尺10插在桶体2的外壁卡槽上，其下端与桶体2的液面标高重合，标尺10为折尺或条码尺，另配读数和记录设备；输液管11一端接在桶体2底部的金属质短管上，另一端插入球形器15底部；通道导 管12埋置于观测断面，通道导管12内腔能够使球形器15在其中自由穿行；通气管13一端与球形器15顶部连接，保证球形器15腔内外大气连通，通气管13另一端自由或固定在输液管11上；牵引绳14带刻度的一端与球形器15外部的套网18连接，另一端自由；当被观测构筑物不能两端工作时，在不能工作端安装滑轮，在安装竖管1端拉绳工作；球形器15由通气管13、配重器16、液体存储球17和套网18组成；配重器16胶接在液体存储球17底部，起降低重心作用；通过液体存储球17等容量液面标高的测定获得同位置通道导管12的标高；套网18是液体存储球17的平衡支架，要有一定刚度，确保液体存储球17在其内自由转动；激光发射器4固定在桶体2的侧壁上，高度与反光镜6匹配；拖板5浮在桶体2内部液体顶面，能够随液体自由上下移动；反光镜6的反光镜滑杆上端在桶体2内壁滑道中上下移动，下部与拖板5铰接，反光镜6的镜片固定在滑杆上与铅直面成45°夹角；操控绳7下端与桶体2顶部连接，上端缠绕在操控螺钮8的卷轴上；操控螺钮8支撑在竖管1上，通过调节操控绳7的长度来调节桶体2的升降；滑动式靶纸9通过支架安装在竖管1的口部处，靶纸9与激光发射器4同方向，靶纸9上设有靶心以及刻度，用于校对液面位置。

本实施例根据两端液面高度相同的原理设计而成，包括竖管1、通道导管12和相对高程测量仪三个功能部分，通道导管12具有一定的环刚度以及较小的轴向刚度；相对高程测量仪包括球形器15、桶体2和输液管11，球形器15被牵引在通道导管12中移动，桶体2的反馈系统引导桶体2在竖管1中移动，间接保证球形器15内相对液面高度不变，通过对不同水平位置球形器15等体积水液面高程的测定，绘出全断面沉降曲线。

Claims (1)

1.靶心式测量仪，其特征在于：主体结构包括竖管、球形器、桶体、桶体导轮、激光发射器、拖板、反光镜、操控绳、操控螺钮、靶纸、标尺、输液管、通道导管、通气管、牵引绳、配重器、液体存储球和套网；竖管入土端封闭且不透水，外露端制有防水帽，竖管上安装有桶体，竖管埋深大于预估沉降量与桶体设备总长度；桶体的一端与操控绳连接，桶体的下侧壁处焊接一段金属质短管并连接输液管；桶体的外壁挂有二层三向并互成120°夹角的弹簧式桶体导轮，桶体导轮套在桶体上并滑动支撑在竖管上用于加强桶体的稳定；激光发射器固定在桶体侧壁上，高度与反光镜匹配；输液管一端接在桶体底部的金属质短管上，另一端插入球形器底部；通道导管埋置于观测断面，通道导管内腔能够使球形器在其中自由穿行；通气管一端与球形器顶部连接，保证球形器腔内外大气连通，通气管另一端自由或固定在输液管上；牵引绳带刻度的一端与球形器外部的套网连接，另一端自由；当被观测构筑物不能两端工作时，在不能工作端安装滑轮，在安装竖管端拉绳工作；球形器由通气管、配重器、液体存储球和套网组成；配重器胶接在液体存储球底部，起降低重心作用；通过液体存储球的容量液面标高的测定获得同位置通道导管的标高；套网是液体存储球的平衡支架，要有一定刚度，确保液体存储球在 其内自由转动；拖板浮在桶体内部液体顶面，能够随液体自由上下移动；反光镜的滑杆上端在桶体内壁滑道中上下移动，下部与拖板铰接，反光镜的镜片固定在滑杆上与铅直面成45°夹角；操控绳下端与桶体顶部连接，上端缠绕在操控螺钮的卷轴上；操控螺钮支撑在竖管上，通过调节操控绳的长度来调节桶体的升降；滑动式靶纸通过支架安装在竖管的口部处，靶纸与激光发射器同方向，靶纸上设有靶心与刻度，用于校对液面位置；标尺插在桶体的外壁卡槽上且其下端与桶体的液面标高重合。