一种斜拉桥索塔轴线垂直度的测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种斜拉桥索塔轴线垂直度的测量方法及系统，方法包括以下步骤：基于主梁顶面的中心点O，获得中心点O在塔顶顶面上的映射点O＇；从映射点O＇朝锚固区塔柱内腔内竖直投射一光线；在钢锚梁上放置活动标尺，转动四个直尺，使其中两个直尺的连线与钢锚梁的横轴平行，另外两个直尺的连线与钢锚梁的纵轴平行；移动活动标尺，以使光线投射在中心圆盘的圆心；读取横轴上两个参考点的读数，计算并得到钢锚梁的中心的横向偏移量ΔX；并读取纵轴上两个参考点的读数，计算并得到钢锚梁的中心的纵向偏移量ΔY；结合钢锚梁距离主梁顶面的高度H，以及ΔX和ΔY，计算并得到钢锚梁与主梁顶面之间的索塔轴线的垂直度。

A measuring method and system for verticality of cable tower axis of cable-stayed bridge

【技术实现步骤摘要】
一种斜拉桥索塔轴线垂直度的测量方法及系统
本专利技术涉及桥梁工程测量领域，具体涉及一种斜拉桥索塔轴线垂直度的测量方法及系统。
技术介绍
索塔是斜拉桥最关键的承力结构，索塔的垂直度关系斜拉桥的结构安全，索塔垂直度测量难度大，精度要求高。参见图1所示，索塔上塔柱锚固区是索塔的核心，锚固区采用多层钢锚梁6锚固斜拉索，多层钢锚梁6自上而下横向支撑于空心塔柱的内部的塔壁上，塔顶和每层钢锚梁6上均开设有通孔，所有通孔相互连通并形成锚固区塔柱内腔4；且每个钢锚梁6在工厂预制时标记有横轴60和纵轴61，安装钢锚梁6时，横轴60和纵轴61分别与索塔沿横桥向和沿纵桥向的轴线平行，横轴60和纵轴61的交点为钢锚梁6的中心点，该中心点位于钢锚梁的通孔内，在钢锚梁6的横轴60和纵轴61上均标记有两个参考点，位于横轴60上的两个参考点和位于纵轴61上的两个参考点均分设在钢锚梁6中心点的两侧。随着斜拉索的安装和张拉，锚固区塔柱的索塔轴线变形更加复杂，需要经常测量其轴线垂直度。传统的索塔垂直度的测量一般采用交会法或者GPS静态法等控制测量方法精密测量塔顶坐标，然后计算出塔顶这一个断面相对于主梁顶面的变形量，得到索塔垂直度，显然这种方法没有反映整个锚固区各层钢锚梁断面的索塔轴线垂直度。然而采用极坐标测量法测量塔柱锚固区各层钢锚梁断面的索塔轴线垂直度，一般是在各层钢锚梁断面对应的塔柱外壁预先埋设棱镜，通过测量棱镜的坐标，得到各层钢锚梁断面轴线的垂直度，这种测量方法因高空塔柱外壁没有脚手架很难架设仪器，而且锚固区塔柱内腔与主梁顶面不通视，所以只能通过主梁顶面向塔顶的方向测量棱镜的坐标，而不能从塔顶往桥梁顶面的方向测量棱镜的坐标，这种单向测量的方式导致测量误差大，其测量精度无法满足索塔轴线垂直度的测量精度要求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种斜拉桥索塔轴线垂直度的测量方法及系统，能测量各层钢锚梁相对于主梁顶面的变形量，并获得位于各层钢锚梁与主梁顶面之间的索塔轴线的垂直度。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：本专利技术提供一种斜拉桥索塔轴线垂直度的测量方法，包括以下步骤：基于主梁顶面的中心点O，获得所述中心点O在塔顶顶面上的映射点O＇，且所述中心点O与所述映射点O＇的连线与经过中心点O的铅垂线重合；从所述映射点O＇朝锚固区塔柱内腔内竖直投射一光线；在钢锚梁上放置活动标尺，所述活动标尺包括中心圆盘和沿所述中心圆盘的外圆周方向分布的四个直尺，四个所述直尺可绕所述中心圆盘转动；转动四个所述直尺，使其中两个直尺的连线与所述钢锚梁的横轴平行，另外两个所述直尺的连线与所述钢锚梁的纵轴平行；并移动所述活动标尺，以使所述光线投射在所述中心圆盘的圆心；读取所述横轴上两个参考点的读数，根据预设的第一算法计算并得到所述钢锚梁的中心的横向偏移量ΔX；并读取所述纵轴上两个参考点的读数，根据预设的第二算法计算并得到所述钢锚梁的中心的纵向偏移量ΔY；结合所述钢锚梁距离所述主梁顶面的高度H，以及ΔX和ΔY，根据预设的第三算法计算并得到所述钢锚梁与所述主梁顶面之间的索塔轴线的垂直度；以此类推，计算所有钢锚梁与所述主梁顶面之间的索塔轴线的垂直度。在上述技术方案的基础上，基于主梁顶面的中心点O，获得所述中心点O在塔顶顶面上的映射点O＇，具体包括以下步骤：在所述主梁顶面上设置四个基准点A、B、C、D，且A与C关于所述中心点O对称，B与D关于所述中心点O对称；将四个基准点A、B、C、D向所述塔顶顶面竖直投影，获得四个映射点A＇、B＇、C＇、D＇；将A＇与C＇连线以及B＇与D＇连线，得到所述映射点O＇。在上述技术方案的基础上，将四个基准点A、B、C、D向所述塔顶顶面竖直投影，获得四个映射点A＇、B＇、C＇、D＇，具体包括以下步骤：在所述塔顶顶面的两侧分别设置两个测量标尺，两个所述测量标尺的长度不小于A与B之间的距离；将四个基准点A、B、C、D向所述塔顶顶面竖直投影，调整两个测量标尺的位置，以使其中一个测量标尺的两端分别接收A和B的投影，并形成所述映射点A＇和B＇；另外一个测量标尺的两端分别接收C和D的投影，并形成所述映射点C＇和D＇。在上述技术方案的基础上，所述测量标尺的两端分别设有两个用于接收映射的接收靶。在上述技术方案的基础上，所述预设的第一算法为：ΔX＝/2其中，X1和X2分别为所述横轴上两个参考点的读数。在上述技术方案的基础上，所述预设的第二算法为：ΔY＝/2其中，Y1和Y2分别为所述纵轴上两个参考点的读数。在上述技术方案的基础上，所述垂直度包括横向垂直度和纵向垂直度，所述预设的第三算法为：本专利技术还提供一种斜拉桥索塔轴线垂直度的测量系统，包括：投影装置，其用于组设于所述主梁顶面上，且基于主梁顶面的中心点O，获得中心点O在塔顶顶面上的映射点O＇，且中心点O与映射点O＇的连线与经过中心点O的铅垂线重合；光源，其用于设于所述映射点O＇上，并从所述映射点O＇朝锚固区塔柱内腔内竖直投射一光线；活动标尺，所述活动标尺包括中心圆盘和沿所述中心圆盘的外圆周方向间隔分布的四个直尺，四个所述直尺可绕所述中心圆盘转动；所述活动标尺具有使用状态，当处于使用状态时，所述活动标尺放置于钢锚梁上，且所述光线投射在所述中心圆盘的圆心；且四个所述直尺中的两个直尺的连线与所述钢锚梁的横轴平行，另外两个所述直尺的连线与所述钢锚梁的纵轴平行。在上述技术方案的基础上，所述主梁顶面上设置有四个基准点A、B、C、D，且A与C关于所述中心点O对称，B与D关于所述中心点O对称；所述投影装置包括四个全站仪，四个全站仪用于分别设于四个基准点A、B、C、D上，并向所述塔顶顶面竖直投影，以获得四个投影点A＇、B＇、C＇、D＇。在上述技术方案的基础上，所述光源为激光垂准仪。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的斜拉桥索塔轴线垂直度的测量方法可以测量塔顶与主梁顶面之间的索塔轴线的垂直度，以及各层钢锚梁与主梁顶面之间的索塔轴线的垂直度，而且采用的是往返测量的方式，即先从下往上，由主梁顶面往塔顶顶面测量塔顶顶面与主梁顶面之间的索塔轴线的垂直度，再从上往下，由塔顶顶面往各层钢锚梁测量各层钢锚梁与主梁顶面之间的索塔轴线的垂直度，能够连续测量各层钢锚梁与主梁顶面之间的索塔轴线的垂直度，相对与单向测量，即只能从主梁顶面往塔顶顶面测量塔顶顶面与主梁顶面之间的索塔轴线的垂直度，测量的精确更高，而且利用锚固区塔柱内腔，朝下测量的方式更好的保障了测量人员的作业安全。附图说明图1为锚固区钢锚梁的结构示意图；图2为本专利技术实施例中一种斜拉桥索塔轴线垂直度的测量方法的流程图；图3为本专利技术实施例中一种斜拉桥索塔的结构示意图；图4为本专利技术实施例中一种斜拉桥索塔的锚固区的结构示意图；图5为本专利技术实施例中活动标尺的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斜拉桥索塔轴线垂直度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：/n基于主梁顶面(1)的中心点O，获得所述中心点O在塔顶顶面(2)上的映射点O＇，且所述中心点O与所述映射点O＇的连线与经过中心点O的铅垂线(10)重合；/n从所述映射点O＇朝锚固区塔柱内腔(4)内竖直投射一光线(30)；/n在钢锚梁(6)上放置活动标尺(5)，所述活动标尺(5)包括中心圆盘(50)和沿所述中心圆盘(50)的外圆周方向分布的四个直尺(51)，四个所述直尺(51)可绕所述中心圆盘(50)转动；/n转动四个所述直尺(51)，使其中两个直尺(51)的连线与所述钢锚梁(6)的横轴(60)平行，另外两个所述直尺(51)的连线与所述钢锚梁(6)的纵轴(61)平行；并移动所述活动标尺(5)，以使所述光线(30)投射在所述中心圆盘(50)的圆心；/n读取所述横轴(60)上两个参考点的读数，根据预设的第一算法计算并得到所述钢锚梁(6)的中心的横向偏移量ΔX；并读取所述纵轴(61)上两个参考点的读数，根据预设的第二算法计算并得到所述钢锚梁(6)的中心的纵向偏移量ΔY；/n结合所述钢锚梁(6)距离所述主梁顶面(1)的高度H，以及ΔX和ΔY，根据预设的第三算法计算并得到所述钢锚梁(6)与所述主梁顶面(1)之间的索塔轴线的垂直度；/n以此类推，计算所有钢锚梁(6)与所述主梁顶面(1)之间的索塔轴线的垂直度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种斜拉桥索塔轴线垂直度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于主梁顶面(1)的中心点O，获得所述中心点O在塔顶顶面(2)上的映射点O＇，且所述中心点O与所述映射点O＇的连线与经过中心点O的铅垂线(10)重合；
从所述映射点O＇朝锚固区塔柱内腔(4)内竖直投射一光线(30)；
在钢锚梁(6)上放置活动标尺(5)，所述活动标尺(5)包括中心圆盘(50)和沿所述中心圆盘(50)的外圆周方向分布的四个直尺(51)，四个所述直尺(51)可绕所述中心圆盘(50)转动；
转动四个所述直尺(51)，使其中两个直尺(51)的连线与所述钢锚梁(6)的横轴(60)平行，另外两个所述直尺(51)的连线与所述钢锚梁(6)的纵轴(61)平行；并移动所述活动标尺(5)，以使所述光线(30)投射在所述中心圆盘(50)的圆心；
读取所述横轴(60)上两个参考点的读数，根据预设的第一算法计算并得到所述钢锚梁(6)的中心的横向偏移量ΔX；并读取所述纵轴(61)上两个参考点的读数，根据预设的第二算法计算并得到所述钢锚梁(6)的中心的纵向偏移量ΔY；
结合所述钢锚梁(6)距离所述主梁顶面(1)的高度H，以及ΔX和ΔY，根据预设的第三算法计算并得到所述钢锚梁(6)与所述主梁顶面(1)之间的索塔轴线的垂直度；
以此类推，计算所有钢锚梁(6)与所述主梁顶面(1)之间的索塔轴线的垂直度。


2.如权利要求1所述的斜拉桥索塔轴线垂直度的测量方法，其特征在于，基于主梁顶面(1)的中心点O，获得所述中心点O在塔顶顶面(2)上的映射点O＇，具体包括以下步骤：
在所述主梁顶面(1)上设置四个基准点A、B、C、D，且A与C关于所述中心点O对称，B与D关于所述中心点O对称；
将四个基准点A、B、C、D向所述塔顶顶面(2)竖直投影，获得四个映射点A＇、B＇、C＇、D＇；
将A＇与C＇连线以及B＇与D＇连线，得到所述映射点O＇。


3.如权利要求2所述的斜拉桥索塔轴线垂直度的测量方法，其特征在于，将四个基准点A、B、C、D向所述塔顶顶面(2)竖直投影，获得四个映射点A＇、B＇、C＇、D＇，具体包括以下步骤：
在所述塔顶顶面(2)的两侧分别设置两个测量标尺(7)，两个所述测量标尺(7)的长度不小于A与B之间的距离；
将四个基准点A、B、C、D向所述塔顶顶面(2)竖直投影，调整两个测量标尺(7)的位置，以使其中一个测量标尺(7)的两端分别接收A和B的投影，并形成所述映射点A＇和B＇；另外一个测...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖根旺，庄小刚，葛永飞，朱顺生，李军堂，任其江，陈涛，黄红林，姜江华，刘银友，杨秀娟，李鹏，陈秋艳，
申请(专利权)人：中铁大桥局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42