一种钢箱拱桥主桁高程的测量装置及方法与流程

1.本技术涉及桥梁工程测量施工技术领域，特别涉及一种钢箱拱桥主桁高程的测量装置及方法。


背景技术：

2.由于钢箱桁架拱桥既适用于跨江、跨峡谷等山区河谷及复杂地形，又适用于城市跨江桥梁等繁华的都市区且造型美观，因此，被广泛应用于桥梁的建设中。其中，钢箱桁架拱桥既可悬臂单根弦杆散拼架设，也可节段或节间单片吊装，若在通航条件满足的情况下，还可整节段吊装。不过，无论采取何种方式进行钢箱桁架拱桥的架设，均需对其线形变化进行监测，以保证桥梁的结构质量和安全性，而高程测量则是线形变化监测的关键环节之一。
3.相关技术中，针对高空中主拱的高程测量通常采用测距三角高程法和单向三角高程法实现，而在稳定的混凝土桥梁中，还可以通过对向三角高程测量方法和水准测量方法实现主拱的高程测量。
4.不过，由于在大跨度钢拱桥的悬臂架设中，其最前端是最不稳定的结构，高差非常大，而传统三角高程法又存在数据波动性大、稳定性差的缺陷，若采用传统三角高程法进行钢桁拱主拱的高程测量，会存在测量误差大、精度低的问题；且在钢桁拱主拱的线形监测中，对其两桁片高差的要求非常高，即高程之差不能大于3公分，但是在采用传统三角高程法进行主拱两侧桁片的高程测量时，需要将测量仪器进行两次不同位置的架设，以致存在设站误差，且由于拱顶的测量竖直角过大，会进一步增大测量误差，导致主拱的高程测量存在误差大、精度低的问题，而对于悬臂结构的安装而言，若主拱的测量精度无法满足要求，极易导致主拱出现线形偏差，进而造成不可调整的安装误差。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种钢箱拱桥主桁高程的测量装置及方法，以解决相关技术中存在的高程测量误差大、精度低的问题。
6.第一方面，提供了一种钢箱拱桥主桁高程的测量装置，包括：一胶管和两测量组件，两所述测量组件分别用于设于两待吊装弦杆上，两所述测量组件通过所述胶管连接；
7.所述测量组件包括：
8.对中件，所述对中件一侧固定于一所述待吊装弦杆的特征点上，另一侧上设有指针，所述对中件上设有第一沉孔；
9.棱镜件，所述棱镜件固定于所述对中件上；
10.移动件，所述移动件滑动固定于所述待吊装弦杆上并位于所述对中件的下方，所述移动件上设有第二沉孔；
11.量筒件，所述量筒件用于容纳液体，其上设有刻度标识，所述量筒件一端竖直穿过所述第一沉孔后与所述移动件连接，所述量筒件可在所述第一沉孔内上下移动；
12.其中，所述胶管一端穿过所述第二沉孔后与所述量筒件连接，所述胶管用于供所
述量筒件内的液体流动。
13.一些实施例中，所述棱镜件的中心、所述指针和所述待吊装弦杆的特征点位于同一水平线上。
14.一些实施例中，所述对中件可拆卸固定于所述待吊装弦杆的特征点上。
15.一些实施例中，所述测量组件还包括第一磁铁，所述第一磁铁固定于所述待吊装弦杆的特征点上，所述对中件可磁吸于所述第一磁铁上。
16.一些实施例中，所述第一磁铁上设有对中通孔，所述对中通孔的直径与所述特征点上的冲眼直径相等。
17.一些实施例中，所述测量组件还包括第二磁铁，所述第二磁铁固定于所述待吊装弦杆上并位于所述第一磁铁的下方，所述移动件可磁吸于所述第二磁铁上。
18.一些实施例中，所述胶管与所述量筒件的连接处设有防水胶。
19.一些实施例中，所述棱镜件可拆卸固定于所述对中件上。
20.一些实施例中，所述棱镜件为磁力棱镜转接头。
21.第二方面，提供了一种钢箱拱桥主桁高程的测量方法，所述测量方法基于前述的钢箱拱桥主桁高程的测量装置实现，所述测量方法包括以下步骤：
22.滑动调整上游侧待吊装弦杆上的移动件的位置，使上游侧的量筒件内的液面与上游侧的指针位于同一水平线；
23.读取下游侧待吊装弦杆上的量筒件内的液面与下游侧的指针之间的高差，并使测量仪器朝向下游侧的棱镜件测量下游侧待吊装弦杆的第一高程；
24.根据所述第一高程和所述高差计算上游侧待吊装弦杆的第二高程。
25.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：可有效提高高程测量的准确度和精度。
26.本技术实施例提供了一种钢箱拱桥主桁高程的测量装置及方法，包括一胶管和两测量组件，两测量组件分别设于两待吊装弦杆上并通过胶管连接，其中，测量组件包括对中件、棱镜件、移动件和量筒件，由于两侧的量筒件内均容纳有液体，当调整移动件的位置时，若两待吊装弦杆之间存在高差，那么两侧量筒件内的液体会通过胶管进行流动，使得量筒件内的液面与指针之间出现高差，而该高差代表了两待吊装弦杆之间的绝对高差，其不受竖直角大小的影响，因此只需通过调整上游侧移动件的位置使该侧量筒件内的液面与指针位于同一水平线上，即可通过直接读取下游侧量筒件内的液面与该侧指针之间的高差获知两待吊装弦杆之间的高差，并基于差分高程的方法，使测量仪器朝向下游侧棱镜件测量出下游侧待吊装弦杆的第一高程，然后再根据高差和第一高程计算出上游侧待吊装弦杆的第二高程，有效提高了钢箱拱桥主桁高程测量的准确度和精度，避免了传统方法中需两次设站和竖直角过大而导致的误差。因此，本技术实施例可有效提高高程测量的准确度和精度。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域传统技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本技术实施例提供的一种钢箱拱桥主桁高程的测量装置的结构示意图；
29.图2为本技术实施例提供的测量装置与待吊装弦杆的连接示意图；
30.图3为本技术实施例提供的测量组件的结构示意图；
31.图4为本技术实施例提供的对中件的结构示意图；
32.图5为本技术实施例提供的移动件的结构示意图；
33.图6为本技术实施例提供的棱镜件的结构示意图；
34.图7为本技术实施例提供的一种钢箱拱桥主桁高程的测量方法的流程示意图。
35.图中：1
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测量组件，11
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对中件，111
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指针，112
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第一沉孔，113
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圆水准气泡，114
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第三磁铁，12
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棱镜件，121
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支撑架，122
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棱镜安装件，123
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棱镜，13
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移动件，131
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第二沉孔，14
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量筒件，141
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刻度标识，142
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量筒本体，143
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量筒塞，15
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第一磁铁，16
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第二磁铁，2
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胶管，3
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待吊装弦杆，31
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特征点。
具体实施方式
36.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域传统技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
37.本技术实施例提供了一种钢箱拱桥主桁高程的测量装置及方法，以解决相关技术中存在的高程测量误差大、精度低的问题。
38.图1是本技术实施例提供的一种钢箱拱桥主桁高程的测量装置的结构示意图，其包括一胶管2和两测量组件1，参见图2所示，两所述测量组件1分别用于设于两待吊装弦杆3上，两待吊装弦杆3分别位于上游侧和下游侧，两所述测量组件1通过所述胶管2连接；参见图3所示，所述测量组件1包括对中件11、棱镜件12、移动件13和量筒件14，所述对中件11一侧固定于一所述待吊装弦杆3的特征点31上，另一侧上设有指针111，其中，该特征点31位于待吊装弦杆3的环口或节点的侧方，参见图4所示，所述对中件11上设有第一沉孔112，该第一沉孔112的孔径与量筒件14的直径相匹配，便于量筒件14进行穿设与上下移动；所述棱镜件12固定于所述对中件11上，其中，所述棱镜件12的中心、所述指针111和所述待吊装弦杆3的特征点位于同一水平线上，其可以进一步保证高程测量的准确度；
39.所述移动件13滑动固定于所述待吊装弦杆3上并位于所述对中件11的下方，参见图5所示，所述移动件13上设有第二沉孔131，该第二沉孔131的孔径略大于胶管2的直径，便于胶管2在该第二沉孔131内滑动，且当胶管2受到风吹而出现摆动时，给予了胶管2摆动的空间，避免胶管2与移动件13之间出现频繁摩擦，进而有效防止胶管2被损坏；
40.所述量筒件14用于容纳液体，可优选采用透明材质制备，便于测量人员查看量筒件14内的液体位置，其上设有刻度标识141，该刻度标识141为长度计量单位，所述量筒件14包括量筒本体142和量筒塞143，量筒本体142一端竖直穿过所述第一沉孔112后与量筒塞143的一端固定连接，量筒塞143的另一端卡接于所述移动件13上，所述量筒件14可在所述第一沉孔112内上下移动；其中，所述胶管2一端依次穿过所述第二沉孔131、量筒塞143后伸入量筒本体142内，并与所述量筒塞143固定连接，且所述胶管2与所述量筒塞143的连接处设有防水胶，防止出现漏水问题，提高了测量装置的密封性，进而保证了测量的精度，所述
胶管2用于供所述量筒件14内的液体流动。
41.由于两侧的量筒件14内均容纳有液体，当调整移动件13的位置时，若两待吊装弦杆3之间存在高差，那么两侧量筒件14内的液体会通过胶管2进行流动，使得量筒件14内的液面与指针111之间出现高差，而该高差代表了两待吊装弦杆3之间的绝对高差，其不受竖直角大小的影响，因此只需通过调整上游侧移动件13的位置使该侧量筒件14内的液面与该侧指针111位于同一水平线上，即可通过直接读取下游侧量筒件14内的液面与该侧指针111之间的高差获知两待吊装弦杆3之间的高差，并基于差分高程的方法，使测量仪器朝向下游侧棱镜件12测量出下游侧待吊装弦杆3的第一高程，然后再根据高差和第一高程计算出上游侧待吊装弦杆3的第二高程，有效提高了钢箱拱桥主桁高程测量的准确度和精度，避免了传统方法中需两次设站和竖直角过大而导致的误差。因此，本技术实施例可有效提高高程测量的准确度和精度。
42.更进一步的，在本技术实施例中，对中件11可拆卸固定于所述待吊装弦杆3的特征点31上，优选的，所述测量组件1还包括第一磁铁15，所述第一磁铁15固定于所述待吊装弦杆3的特征点31上，所述对中件11可磁吸于所述第一磁铁15上，便于对中件11的拆装和位置调整，提高测量装置的安装效率。其中，所述第一磁铁15上设有对中通孔，所述对中通孔的直径与所述特征点31上的冲眼直径相等，可方便对中件11与特征点31对齐设置，使对中件11可准确连接于特征点31上，由于特征点31是用于高程定位的设计点位，是主拱线形构成的重要参数，于是在工厂内加工弦杆时，会在弦杆的节点处标记好特征点31，因此，本技术实施例只需在高程计算前，将对中件11精确对准特征点31后，再根据测量的特征点31高程计算主拱线形，即可使得所计算得到的线形参数的精度更高，进而提高拱肋的线形精度。
43.更进一步的，在本技术实施例中，所述测量组件1还包括第二磁铁16，所述第二磁铁16固定于所述待吊装弦杆3上并位于所述第一磁铁15的下方，所述移动件13可磁吸于所述第二磁铁16上，便于移动件13的移动与拆装。其中，移动件13可以由具有磁性的材质制备，也可以在移动件13上设置不同数量的磁铁片，使得移动件13可磁吸于第二磁铁16上。
44.更进一步的，在本技术实施例中，所述棱镜件12可拆卸固定于所述对中件11上，所述棱镜件12优选为磁力棱镜转接头，对中件11上设有第三磁铁114，该第三磁铁114、第一磁铁15优选与指针位于同一条水平线上，磁力棱镜转接头可磁吸于该第三磁铁114上，便于棱镜件12的拆装。其中，参见图6所示，棱镜件12(该棱镜件12为磁力棱镜转接头)包括支撑架121、棱镜安装件122和棱镜123，支撑架121包括横向设置的底座和连接在底座同侧的两个纵向设置的支撑杆，两个支撑杆上均设有安装孔，底座底部可拆卸连接有磁铁；棱镜安装件122包括横向设置的转轴和套装在转轴上的棱镜外框，棱镜外框上设有棱镜安装槽，棱镜123安装在棱镜安装槽上，棱镜安装件122的转轴安装于两个安装孔内，在桥梁施工全过程中，棱镜件12可以任意布置，不受施工、地形影响，而且设计上能够更加灵活的考虑视线因素，结构简单，制造成本低。
45.更进一步的，在本技术实施例中，所述对中件11上还设有圆水准气泡113，不仅可保证对中件11处于水平状态，且在调整移动件13的位置时，还可通过圆水准气泡判断测量装置是否处于水平状态，进而保证测量的准确度。
46.参见图7所示，本技术实施例还提供了一种钢箱拱桥主桁高程的测量方法，所述测量方法基于前述的钢箱拱桥主桁高程的测量装置实现，其包括以下步骤：
47.s1：滑动调整上游侧待吊装弦杆上的移动件的位置，使上游侧的量筒件内的液面与上游侧的指针位于同一水平线；
48.s2：读取下游侧待吊装弦杆上的量筒件内的液面与下游侧的指针之间的高差，并使测量仪器朝向下游侧的棱镜件测量下游侧待吊装弦杆的第一高程；
49.s3：根据所述第一高程和所述高差计算上游侧待吊装弦杆的第二高程。
50.由于两侧的量筒件14内均容纳有液体，当调整移动件13的位置时，若两待吊装弦杆3之间存在高差，那么两侧量筒件14内的液体会通过胶管2进行流动，使得量筒件14内的液面与指针111之间出现高差，而该高差代表了两待吊装弦杆3之间的绝对高差，其不受竖直角大小的影响，因此只需通过调整上游侧移动件13的位置使该侧量筒件14内的液面与该侧指针111位于同一水平线上，即可通过直接读取下游侧量筒件14内的液面与该侧指针111之间的高差获知两待吊装弦杆3之间的高差，并基于差分高程的方法，使测量仪器朝向下游侧棱镜件12测量出下游侧待吊装弦杆3的第一高程，然后再根据高差和第一高程计算出上游侧待吊装弦杆3的第二高程，有效提高了钢箱拱桥主桁高程测量的准确度和精度，避免了传统方法中需两次设站和竖直角过大而导致的误差。因此，本技术实施例可有效提高高程测量的准确度和精度。
51.具体的，在待吊装弦杆3未安装前，在两待吊装弦杆3的特征点31处分别设置一块第一磁铁15；将设有第一磁铁15的两待吊装弦杆3根据线形参数分别安装至上游侧和下游侧；将一个测量组件1安装至上游侧的待吊装弦杆3上，另一个测量组件1安装至下游侧的待吊装弦杆3上，使得两侧的对中件11分别对应磁吸于两侧的第一磁铁15上，下游侧的棱镜件12朝向全站仪；将胶管2一端穿过下游侧移动件13的第二沉孔131后与该侧的量筒塞143固结，并在胶管2内装满液体，用卷线盘收好，然后采用拱上吊机或无人机将胶管2的另一端从下游侧牵引至上游侧，并依次穿过上游侧移动件13的第二沉孔后与该侧的量筒塞143固结，形成连通管；分别从两侧的量筒本体142的顶部加入液体，直至液面大致对准指针111，即可停止加入液体；使液面静置10分钟左右，待液面无变化后，上下滑动调整上游侧的移动件13的位置，直至上游侧的量筒本体142内的液面与上游侧的指针111重合，停止移动件13的滑动；通过下游侧的刻度标识读取下游侧量筒本体142内的液面与下游侧指针111之间的高差，该高差即为两片主拱的相对高差，并做好记录；采用高精度全站仪并基于三角高程差分测量出差分基准点，然后根据差分基准点测量出下游侧的绝对高程，再将高差和下游侧的绝对高程进行相加即可得到上游侧的绝对高程，最后根据测量得到的绝对高程进行弦杆的位置调整，使其满足主拱线形要求。
52.由此可见，本技术实施例在弦杆未吊装之前，就将第一磁铁15安装在特征点31上，当弦杆被安装完成后，测量人员只需在主拱上安装本技术实施例中的测量装置，并通过本测量装置即可测量出高空悬臂状态的高程数据偏差在3mm之内，基于此再进行钢箱桁拱桥线形参数的计算，有效提高了测量精度，且无需测量人员手持棱镜对中杆上至钢箱桁拱桥上进行测量，减少了测量工作量和测量人数，提高了测量效率和测量过程中的安全性，降低了测量成本；而在垂直高差大、距离远的悬臂端也可精确测量主拱两侧的高差，提高了测量精度。
53.更进一步的，在本技术实施例中，测量装置在首次使用之前，科用水准仪进行鉴定，将两个测量组件1分别吸附在离地面1米高度的弦杆侧面，将量筒本体142内补足液体，
使液面大致在刻度标识的中心，移动移动件13，使对中件11上的指针111对准液面，然后用水准仪分别测量两个量筒本体142内液面的高差，棱镜件12的高差，指针111的高差，所有高差均小于1毫米即为合格，进而可有效保证测量精度。
54.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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技术和简化描述，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技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的传统技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
55.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
56.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。