CN219777110U - 一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统，包括待沉管节模型、已沉管节模型、GNSS天线头、GNSS固定设备、惯性导航仪和吊车，所述已沉管节模型位于待沉管节模型的一侧，所述GNSS天线头的数量为多个，各个GNSS天线头分别通过对应的GNSS固定设备固定在待沉管节模型上，所述惯性导航仪安装在所述待沉管节模型顶板上，所述吊车通过绳索连接所述待沉管节模型。与现有技术相比，本实用新型整体上实现对管节不同位姿的切换试验以及三维姿态的数据采集，可以更加方便地进行沉管隧道施工过程的室内模型试验。
Description
技术领域
本实用新型涉及沉管隧道技术领域，尤其是涉及一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统。
背景技术
随着科技发展及满足人民生产生活需要，沉管隧道被广泛应用于水上交通中。沉管法是在干坞内制作管节后，管节由拖船浮运至指定地点后，通过压载水箱将其沉放至基槽，并在水中与相邻管节拼接形成一体的施工工法。管节的浮运及沉放是隧道整个施工过程中最为关键的工序。管节在波浪、水流、风等荷载条件下极易发生运动，导致管节偏离拖航路线，无法精准对接等问题的发生。
对管节位置及姿态进行实时监控，并及时控制管节运动对于沉管隧道顺利施工具有重要意义。在以往工程建设中，多采用人工全站仪进行监控，此方法受测量距离影响大，在超大沉管隧道施工中往往存在误差大，精度低等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统，方便对管节位置及姿态进行模拟，且操作方便。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统，包括待沉管节模型、已沉管节模型、GNSS天线头、GNSS固定设备、惯性导航仪和吊车，所述已沉管节模型位于待沉管节模型的一侧，所述GNSS天线头的数量为多个，各个GNSS天线头分别通过对应的GNSS固定设备固定在待沉管节模型上，所述惯性导航仪安装在所述待沉管节模型顶板上，所述吊车通过绳索连接所述待沉管节模型。
进一步地，所述已沉管节模型位于待沉管节模型的对接端，多个所述GNSS天线头包括第一GNSS天线头、第二GNSS天线头和第三GNSS天线头，所述第一GNSS天线头和第二GNSS天线头分别位于所述待沉管节模型对接端的两侧，所述第三GNSS天线头位于所述待沉管节模型的尾部。
进一步地，所述系统还包括全站仪和处理器，所述全站仪正对所述待沉管节模型，所述处理器分别连接全站仪、惯性导航仪和各个GNSS天线头。
进一步地，所述待沉管节模型包括但不限于以下的至少一种：集装箱、钢壳混凝土模型箱、钢筋混凝土模型箱。
进一步地，所述已沉管节模型包括但不限于以下的至少一种：钢架、集装箱、钢壳混凝土模型箱、钢筋混凝土模型箱。
进一步地，所述GNSS固定设备包括但不限于以下的至少一种：角钢、槽钢、混凝土柱。
进一步地，所述GNSS天线头包括但不限于以下的至少一种：GPS系统、GLONASS系统、GALILEO系统及北斗卫星系统。
进一步地，所述惯性导航仪包括但不限于以下的至少一种：捷联式惯性导航系统、解析式惯性导航系统、半解析式惯性导航系统。
进一步地，所述惯性导航仪安装在所述待沉管节模型顶板内侧平面形心位置。
进一步地，所述已沉管节模型与所述待沉管节模型的大小相配合，所述已沉管节模型和待沉管节模型的端部均设有对接点。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型通过采用吊车将模型箱吊起并移动至任意设定的位置，可以实现管节浮运及沉放过程中管节任意姿态的动态模拟；
通过安装于模型集装箱顶板内侧平面形心的惯性导航仪，可以测量管节在不同姿态下的倾斜角度；通过设置在管节上的多个GNSS天线头可以在试验过程中测量管节的位置，可结合位置和倾斜角度得到管节的三维姿态；
由此整体上实现对管节不同位姿的切换试验以及三维姿态的数据采集，可以更加方便地进行沉管隧道施工过程的室内模型试验。
附图说明
图1为本实用新型实施例中提供的一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统的结构示意图；
图中，1、待沉管节模型，2、已沉管节模型，3、GNSS固定设备，4、GNSS天线头，5、惯性导航仪。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统，包括待沉管节模型1、已沉管节模型2、GNSS天线头4、GNSS固定设备3、惯性导航仪5和吊车，已沉管节模型2位于待沉管节模型1的一侧，GNSS天线头4的数量为多个，各个GNSS天线头4分别通过对应的GNSS固定设备3固定在待沉管节模型1上，惯性导航仪5安装在待沉管节模型1顶板内侧平面形心位置，吊车通过绳索连接待沉管节模型1。
已沉管节模型2与待沉管节模型1的大小相配合，已沉管节模型2位于待沉管节模型1的对接端，待沉管节模型1和已沉管节模型2的对接区域均设有多个对接点，系统还包括全站仪和处理器，全站仪正对待沉管节模型1，可测量待沉管节模型1上各个对接点的三维工程坐标值，便于进行数据标定，处理器分别连接全站仪、惯性导航仪5和各个GNSS天线头4，可在实际试验过程中进行相关数据采集。
GNSS天线头4的数量优选为至少三个，即包括第一GNSS天线头、第二GNSS天线头和第三GNSS天线头，第一GNSS天线头和第二GNSS天线头分别位于待沉管节模型1对接端的两侧，第三GNSS天线头位于待沉管节模型1的尾部。
本实施例中，第一GNSS天线头和第二GNSS天线头布置在待沉管节模型1对接端且二者相距4m。
待沉管节模型1包括但不限于以下的至少一种：集装箱、钢壳混凝土模型箱、钢筋混凝土模型箱。
已沉管节模型2包括但不限于以下的至少一种：钢架、集装箱、钢壳混凝土模型箱、钢筋混凝土模型箱。
GNSS固定设备3包括但不限于以下的至少一种：角钢、槽钢、混凝土柱。
GNSS天线头4包括但不限于以下的至少一种：GPS系统、GLONASS系统、GALILEO系统及北斗卫星系统。
惯性导航仪5包括但不限于以下的至少一种：捷联式惯性导航系统、解析式惯性导航系统、半解析式惯性导航系统。
本实施例中，待沉管节模型1选用6m×3m×2.7m规格的集装箱，已沉管节模型2选用3m×3m钢架，GNSS固定设备3选用长度为4m的角钢，GNSS天线头4的高度为2.8m；该设置基本能满足沉管施工过程的模型试验要求。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统，其特征在于，包括待沉管节模型(1)、已沉管节模型(2)、GNSS天线头(4)、GNSS固定设备(3)、惯性导航仪(5)和吊车，所述已沉管节模型(2)位于待沉管节模型(1)的一侧，所述GNSS天线头(4)的数量为多个，各个GNSS天线头(4)分别通过对应的GNSS固定设备(3)固定在待沉管节模型(1)上，所述惯性导航仪(5)安装在所述待沉管节模型(1)顶板上，所述吊车通过绳索连接所述待沉管节模型(1)。
2.根据权利要求1所述的一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统，其特征在于，所述已沉管节模型(2)位于待沉管节模型(1)的对接端，多个所述GNSS天线头(4)包括第一GNSS天线头、第二GNSS天线头和第三GNSS天线头，所述第一GNSS天线头和第二GNSS天线头分别位于所述待沉管节模型(1)对接端的两侧，所述第三GNSS天线头位于所述待沉管节模型(1)的尾部。
3.根据权利要求1所述的一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统，其特征在于，所述系统还包括全站仪和处理器，所述全站仪正对所述待沉管节模型(1)，所述处理器分别连接全站仪、惯性导航仪(5)和各个GNSS天线头(4)。
4.根据权利要求1所述的一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统，其特征在于，所述待沉管节模型(1)包括但不限于以下的至少一种：集装箱、钢壳混凝土模型箱、钢筋混凝土模型箱。
5.根据权利要求1所述的一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统，其特征在于，所述已沉管节模型(2)包括但不限于以下的至少一种：钢架、集装箱、钢壳混凝土模型箱、钢筋混凝土模型箱。
6.根据权利要求1所述的一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统，其特征在于，所述GNSS固定设备(3)包括但不限于以下的至少一种：角钢、槽钢、混凝土柱。
7.根据权利要求1所述的一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统，其特征在于，所述GNSS天线头(4)包括但不限于以下的至少一种：GPS系统、GLONASS系统、GALILEO系统及北斗卫星系统。
8.根据权利要求1所述的一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统，其特征在于，所述惯性导航仪(5)包括但不限于以下的至少一种：捷联式惯性导航系统、解析式惯性导航系统、半解析式惯性导航系统。
9.根据权利要求1所述的一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统，其特征在于，所述惯性导航仪(5)安装在所述待沉管节模型(1)顶板内侧平面形心位置。
10.根据权利要求1所述的一种沉管隧道施工过程的室内模型试验系统，其特征在于，所述已沉管节模型(2)与所述待沉管节模型(1)的大小相配合，所述已沉管节模型(2)和待沉管节模型(1)的端部均设有对接点。
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