跨海高铁桥梁沉降观测装置及其观测方法与流程

1.本发明涉及桥梁沉降观测领域，尤其是涉及一种跨海高铁桥梁沉降观测装置及其观测方法。


背景技术：

2.桥梁的沉降观测对后期轨道铺设的平顺性起到关键的作用，轨道的不平顺对快速列车引起的列车振动也远比相同条件下普通列车的严重，即旅客感受到的舒适度程度因速度的提高而降低，因此高速铁路对轨道的高平顺性提出了更高的要求。在高速铁路工程的设计与施工中，桥梁沉降观测是测量工程中重要的管理项目之一，对于工程项目整体质量的实现具有重要的意义。
3.沉降观测一般采用二等水准测量，由于海域桥梁大多数属于3*70米大跨径连续梁，无法满足二等要求。首先，桥墩间距超过50米，超出二等水准视距。再者，桥梁在海域中长达9.8公里，没有合适、稳定的工作基点，水准测量根本无从谈起。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种跨海高铁桥梁沉降观测装置及其观测方法，解决海上没有工作基点，无法沉降观测难题的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种跨海高铁桥梁沉降观测装置，包括多个棱镜和全站仪，多个棱镜均设置在桥墩两侧，多个棱镜安装的高度不同，其中多个桥墩靠近中间位置的桥墩两侧上设置全站仪，全站仪设置在升降杆上，升降杆与固定座套接，固定座设置在桥墩墩体上，桥墩中部还设有高度尺，全站仪上设有高度指示灯，高度指示灯指示在高度尺上控制全站仪的高度。
6.优选方案中，固定座一侧设有侧固定板，侧固定板固定在桥墩上，固定座上设有安装套，安装套与侧固定板连接。
7.优选方案中，棱镜下端杆体与固定杆滑动连接，固定杆设置在滑块上，滑块与滑动座滑动连接，滑动座固定在桥墩上。
8.优选方案中，滑块上设有多个固定螺母，固定螺母穿过滑块抵靠在滑动座上固定滑块的位置。
9.该方法包括：s1、对工作基点的测设：桥墩施工到一定高度，隔几个桥墩上设置工作基点的全站仪，利用岸上控制点通过三角高程对向观测法对墩身上的工作基点进行测量；s2、精密三角高程测量，即全站仪+高、低棱镜法，主要采用在两台全站仪手柄上安装高、低棱镜对向观测的方法来避免量取仪器高、棱镜高及消除球气差的影响，从而提高测量精度；s3、在每次测量的要选择合适的天气，即无风、低潮位的情况，观测进行10-12个测回，观测完成后通过往返高差计算闭合差，在闭合差满足要求的情况下进行下一项工作；
s4、根据第一个工作基点的高程同理测出每个工作基点高程；s5、沉降观测点的布设及测设：在每个工作基地的位置架设全站仪后，依次对前后墩身上的棱镜进行测量，每次测量过程中只记录两点间的高程；s6、求出待测点的高程，从而计算出待测的沉降量。
10.该方法包括：高程计算方法为：a1、已知点全站仪的高程，棱镜为待定点，待求高程为h；a2、全站仪照准点棱镜，测得竖直角α；a3、量取全站仪高i和棱镜高v；a4、测得全站仪与棱镜之间距离为d，则全站仪、棱镜点的高差为：h=dsinα+i-v。
11.本发明提供了一种跨海高铁桥梁沉降观测装置及其观测方法，测量工程师提出了三角高程测量法进行沉降观测，在墩身侧面安装墩旁托架，利用墩旁托架上的全站仪进行三角高程测量。在墩身施工到一定高度后，在墩身上安装上全站仪托架或者棱镜，利用岸上的控制点对安装全站仪的墩身测量出标高，然后再通过全站仪对前后各7个墩身进行沉降观测。这项技术既填补了海上没有工作基点，无法沉降观测难题，有对以后轨道平顺性奠定了基础。
附图说明
12.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1是本发明70米连续梁部分安装全站仪和棱镜示意图；图2是本发明桥墩的操作平台示意图；图3是本发明全站仪布设示意图；图4是本发明棱镜布设示意图；图5是本发明全站仪具体安装示意图；图6是本发明棱镜具体安装示意图；图7是本发明跨海高铁桥梁沉降观测具体流程；图8是本发明高程计算示意图。
13.图中：桥墩1；全站仪2；棱镜3；固定杆301；滑块302；滑动座303；栈桥4；施工平台5；操作平台6；高度尺7；高度指示灯8；安装架9；升降杆10；侧固定板11；安装套12；固定座13。
具体实施方式
14.实施例1如图1~8所示，一种跨海高铁桥梁沉降观测装置，包括多个棱镜3和全站仪2，多个棱镜3均设置在桥墩1两侧，多个棱镜3安装的高度不同，其中多个桥墩1靠近中间位置的桥墩1两侧上设置全站仪2，全站仪2设置在升降杆10上，升降杆10与固定座13套接，固定座13设置在桥墩1墩体上，桥墩1中部还设有高度尺7，全站仪2上设有高度指示灯8，高度指示灯8指示在高度尺7上控制全站仪2的高度。可以通过升降杆10调节全站仪2的高度，固定座13固定在桥墩1底部，方便拆卸和安装整个固定座13，也方便调节全站仪2的高度和位置。
15.优选方案中，固定座13一侧设有侧固定板11，侧固定板11固定在桥墩1上，固定座13上设有安装套12，安装套12与侧固定板11连接。安装套12和固定板11连接，将整个固定座
13固定在桥墩1一侧，防止大风吹到全站仪2。
16.优选方案中，棱镜3下端杆体与固定杆301滑动连接，固定杆301设置在滑块302上，滑块302与滑动座303滑动连接，滑动座303固定在桥墩1上。方便调节整个棱镜3高低位置。
17.优选方案中，滑块302上设有多个固定螺母，固定螺母穿过滑块302抵靠在滑动座303上固定滑块302的位置。能够固定棱镜3的位置。
18.实施例2结合实施例1进一步说明，如图1-8所示结构，对工作基点的测设：桥墩1施工到一定高度，隔几个桥墩1上设置工作基点的全站仪2，利用岸上控制点通过三角高程对向观测法对墩身上的工作基点进行测量；精密三角高程测量，即全站仪+高、低棱镜法，主要采用在两台全站仪2手柄上安装高、低棱镜3对向观测的方法来避免量取仪器高、棱镜高及消除球气差的影响，从而提高测量精度；在每次测量的要选择合适的天气，即无风、低潮位的情况，观测进行10-12个测回，观测完成后通过往返高差计算闭合差，在闭合差满足要求的情况下进行下一项工作；根据第一个工作基点的高程同理测出每个工作基点高程；沉降观测点的布设及测设：在每个工作基地的位置架设全站仪2后，依次对前后墩身上的棱镜3进行测量，每次测量过程中只记录两点间的高程；求出待测点的高程，从而计算出待测的沉降量。
19.针对桥梁在海域中的长达9.8公里及大跨径连续梁数量较多的情况下，我们采用精密三角高程测量“全站仪+高、低棱镜法”。主要内容分以下几点：1、平台的搭建根据现场具体情况，在70米连续梁部分按照7个墩身安装一个安装一个墩旁托架，即工作基点和操作平台，见图1。
20.在墩身左右两侧，高度统一比栈桥高出1米，便于观测视线不被遮挡，利用喷长螺丝固定三角托架。在托架下方1米的位置从桥墩施工平台焊接两个槽钢，表面上平铺花纹钢板，见图2-6。作为人员操作平台。
21.沉降观测一般采用二等水准测量，由于海域桥梁大多数属于3*70米大跨径连续梁，无法满足二等要求。首先，桥墩间距超过50米，超出二等水准视距。再者，桥梁在海域中长达9.8公里，没有合适、稳定的工作基点，水准测量根本无从谈起，测量工程师提出了三角高程测量法进行沉降观测，在墩身侧面安装墩旁托架，利用墩旁托架上的全站仪进行三角高程测量。在墩身施工到一定高度后，在墩身上安装上全站仪托架或者棱镜，利用岸上的控制点对安装全站仪的墩身测量出标高，然后再通过全站仪对前后各7个墩身进行沉降观测。这项技术既填补了海上没有工作基点，无法沉降观测难题，有对以后轨道平顺性奠定了基础。
22.2、沉降观测点搭建除工作基点外的墩身墩身分别安装一个可以拆卸的棱镜。高度跟工作基点的高度一致，在墩身上打孔，预埋一个螺栓。为了以后便于安装棱镜。
23.高程计算方法为：已知点全站仪2的高程，棱镜3为待定点，待求高程为h；全站仪2照准点棱镜3，测得竖直角α；量取全站仪2高i和棱镜3高v；测得全站仪2与棱镜3之间距离为
d，则全站仪2、棱镜3点的高差为：h=dsinα+i-v。
24.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。