一种超大跨径四缆悬索桥钢梁图像定位装置和方法制造方法及图纸

本申请涉及一种超大跨径四缆悬索桥钢梁图像定位装置和方法，属于桥梁施工测量技术领域，超大跨径四缆悬索桥钢梁图像定位装置和方法，包括量测摄影仪，量测摄影仪用于对待安装的钢梁的节段环口摄影测量，棱镜用于形成其绝对坐标辅助计算量测摄影仪的绝对坐标，两向倾斜仪用于测量凸头的倾斜度并传输，底座设置在量测摄影仪上并与两向倾斜仪连接，基座的一侧与缆索连接另一侧与量测摄影仪连接，使测量机构可以在缆索上进行测量；本发明专利技术通过全站仪与量测摄影仪协作同步测量，把瞬时图像相对数据转化为绝对图像坐标，使大量测点得到瞬时绝对测量坐标，克服了常规测量对长大钢梁进行绝对精密定位的缺陷，实现了超大跨径四缆悬索桥钢梁定位测量。梁定位测量。梁定位测量。

【技术实现步骤摘要】
一种超大跨径四缆悬索桥钢梁图像定位装置和方法


[0001]本申请涉及桥梁施工测量
，特别涉及一种超大跨径四缆悬索桥钢梁图像定位装置和方法。

技术介绍

[0002]超大跨径四缆悬索桥，比如燕矶长江大桥为跨径1860米四缆双层悬索桥，采用上下两层、内外各两根缆索作为主要承力载体的空间四缆索结构。超大跨径四缆悬索桥的钢梁吊挂受力横断面上由分布在四缆索上的四根吊杆吊挂，钢梁架设过程中，钢梁节段的一个吊挂受力横断面上，承受巨大四根吊杆的巨大结构受力，梁体节段受力很难平衡，巨大的不平衡受力可能造成钢梁扭曲变形和梁体位置偏差，需要反复测量四个吊点和大量形变特征点来调整位置和修正形变，这对钢梁环口定位测量提出了需要大量测点、高频率的观测要求；钢梁定位测量精度要求高，定位允许偏差仅为
±
2mm，这也对钢梁环口定位测量提出了高精度的观测要求；钢梁吊装架设过程中，梁体悬挂在空中，受施工和气象影响，处于晃动中，四吊杆不平衡吊挂使钢梁更加不稳定，这也对钢梁环口定位测量提出了快速定位测量的要求；在晃动中精密测量超大跨径四缆悬索桥钢梁扭曲变形量和梁体位置偏差，因钢梁安装距岸边和塔柱很远，更涉及远距离测量问题。
[0003]一般悬索桥采用双缆索结构，钢梁节段的一个吊挂受力横断面上，承受两根吊杆的结构受力，梁体节段受力是平衡的且变形小可以忽略，一般悬索桥钢梁架设时测量几个测点即可完成定位。传统上的悬索桥钢梁安装测量一般采用“全站仪极坐标+水准测量”方法，全站仪架设在稳固的地面或塔柱的控制点上，对平衡受力的钢梁节段进行很少点的定位测量，钢梁安装的平面坐标和高程测量分别进行，待安装钢梁节段的环口尺寸测量一般采用“坐标测量+对角线丈量”方法，占用测量时间长，测量效率低。传统上的悬索桥钢梁少测点安装测量不适应超大跨径四缆悬索桥大量测点、高频率的快速观测要求。
[0004]钢梁合龙段的环口尺寸测量也有采用近景相对摄影测量方法的，这种方法是在合龙前，在一岸大悬臂钢梁合龙口附近桥面上手持相机或者架设相机，近距离对另一岸钢梁合龙口进行相对摄影测量，相对摄影测量方法仅仅测量了钢梁合龙口的几何尺寸和特征点的相对位置关系，不能提供钢梁的绝对位置坐标，且不适合钢梁架设过程中远距离对钢梁节段环口测量，因为钢梁架设过程中，采用在一岸钢梁桥面上手持相机或者架设相机的测量方式，距离另一岸很远，远距离摄影测量精度很低；另外对钢梁架设定位需要进行绝对测量，但近景摄影测量一般采用相对测量，若采用绝对测量时，必须知道量测摄影仪的绝对坐标，但量测摄影仪自身没有绝对坐标测量功能；采用摄影全站仪进行绝对摄影测量，需要提供稳固不动的用于安置仪器的控制点且摄影测量视距不超过50米，否则摄影测量精度太低，但四缆索悬索桥钢梁架设过程中，一不具备在晃动桥面上安置摄影全站仪的稳固条件，二不具备近景摄影测量视距不超过50米的技术条件，因此摄影全站仪无法实现远距离钢梁精密定位测量。
[0005]综上所述，传统测量方法存在占用测量时间长，测量效率低，无法适应晃动环境下
大量测点精密测量的缺陷，近景摄影测量方法包括相对、绝对近景摄影测量方法，存在只能近距离才能高精度测量的缺陷，传统测量方法和近景摄影测量方法等常规测量方法不适合跨径近2000米的超大跨径四缆索悬索桥四吊杆不平衡受力钢梁晃动环境下，远距离瞬时精密定位钢梁的测量要求。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供一种超大跨径四缆悬索桥钢梁图像定位装置和方法，以解决相关技术中不便于远距离瞬时精密定位钢梁的问题。
[0007]本申请实施例第一方面提供了一种超大跨径四缆悬索桥钢梁图像定位装置，包括
[0008]测量机构，所述测量机构包括
[0009]量测摄影仪，所述量测摄影仪用于对待安装的钢梁的节段环口摄影测量，瞬时获取待安装的钢梁的节段环口数字图像；
[0010]棱镜，所述棱镜用于形成其绝对坐标辅助计算量测摄影仪的绝对坐标；
[0011]凸头，所述凸头的一端与棱镜连接并用于支撑棱镜；
[0012]两向倾斜仪，所述两向倾斜仪与凸头的另一端连接，所述两向倾斜仪用于测量凸头的倾斜度并传输；
[0013]底座，所述底座设置在量测摄影仪上并与两向倾斜仪连接；
[0014]基座，所述基座的一侧与缆索连接另一侧与量测摄影仪连接，使测量机构可以在缆索上进行测量；
[0015]还包括：
[0016]索载仪器架，所述索载仪器架与基座之间连接用于带动测量机构移动并使其移动至合适的测量位置；
[0017]全站仪，所述全站仪设置于控制点上，通过无线网络将棱镜的绝对坐标传输和将凸头的倾斜度传输；
[0018]中央控制器，所述中央控制器根据棱镜的绝对坐标和棱镜中心至量测摄影仪的焦点的斜距及凸头的倾斜度，计算得到量测摄影仪的绝对坐标。
[0019]一些实施例中，所述索载仪器架包括设置于缆索外侧的夹具和设置在夹具上驱动夹具移动的走行架。
[0020]一些实施例中，所述夹具为两个弧形的夹板通过铰接轴铰接组成，两个夹板的对接处设置有外翻沿并通过螺栓连接。
[0021]一些实施例中，所述夹具的内壁上设置有辅助轮结构，用于夹具在缆索上限位并随着走行架移动；
[0022]所述辅助轮结构有两组，呈对称设置于两个夹板上。
[0023]一些实施例中，所述辅助轮结构包括设置于缆索与夹具之间的辅助轮和固连于夹具内壁的轮杆；
[0024]所述轮杆远离夹具的一端与辅助轮之间铰接。
[0025]一些实施例中，所述走行架包括设置于夹具与缆索之间的行走轮、设置于行走轮外侧的轮架、设置于行走轮与轮架之间的横轴和设置于夹具上用于控制走行架运行的控制装置，所述轮架远离行走轮的一端设置有贯穿夹具并伸出夹具的连接杆，所述连接杆的伸
出端成“7”字形，所述连接杆的伸出端上还设置有使行走轮制动的第一动力装置，所述轮架上设置有用于驱动行走轮行走的第二动力装置。
[0026]一些实施例中，所述第一动力装置为千斤顶，所述千斤顶设置在夹具的外侧壁上，所述千斤顶的活塞杆与连接杆的伸出端连接。
[0027]一些实施例中，所述第二动力装置为电机，所述电机的输出轴与横轴之间传动连接。
[0028]一些实施例中，所述控制装置通过中央控制器所控制。
[0029]本申请实施例第二方面提供了一种超大跨径四缆悬索桥钢梁图像定位装置的方法，包括以下步骤：
[0030]将基座、量测摄影仪、底座、两向倾斜仪、凸头和棱镜依次连接相互固定组成的测量机构，然后通过基座固定到索载仪器架上；
[0031]索载仪器架分别通过夹具安装在悬索桥的缆索上，且悬索桥有四根缆索，每根缆索均设置一个索载仪器架；
[0032]在大桥施工绝对坐标系下，将全站仪安置在大桥已知控制点上，全站仪根据中央控制器的指令，观测安装在量测摄影仪顶端中央的棱镜的绝对坐标；
[0033]全站仪通过无线网络将各棱镜的绝对坐标传输至中央控制器中，同时两向倾斜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超大跨径四缆悬索桥钢梁图像定位装置，其特征在于：包括测量机构，所述测量机构包括量测摄影仪(2)，所述量测摄影仪(2)用于对待安装的钢梁(11)的节段环口摄影测量，瞬时获取待安装的钢梁(11)的节段环口数字图像；棱镜(3)，所述棱镜(3)用于形成其绝对坐标辅助计算得到量测摄影仪(2)中心的绝对坐标；凸头(13)，所述凸头(13)的一端与棱镜(3)连接并用于支撑棱镜(3)；两向倾斜仪(15)，所述两向倾斜仪(15)与凸头(13)的另一端连接，所述两向倾斜仪(15)用于测量凸头(13)的倾斜度并传输；底座(14)，所述底座(14)设置在量测摄影仪(2)上并与两向倾斜仪(15)连接；基座(10)，所述基座(10)的一侧与缆索(8)连接另一侧与量测摄影仪(2)连接，使测量机构可以在缆索(8)上进行测量；还包括：索载仪器架(1)，所述索载仪器架(1)与基座(10)之间连接用于带动测量机构移动并使其移动至合适的测量位置；全站仪(4)，所述全站仪(4)设置于控制点上，通过无线网络将棱镜(3)的绝对坐标传输和将凸头(13)的倾斜度传输；中央控制器(5)，所述中央控制器(5)根据棱镜(3)的绝对坐标和棱镜(3)中心至量测摄影仪(2)的焦点的斜距及凸头(13)的倾斜度，计算得到量测摄影仪(2)的绝对坐标。2.如权利要求1所述的超大跨径四缆悬索桥钢梁图像定位装置，其特征在于：所述索载仪器架(1)包括设置于缆索(8)外侧的夹具(6)和设置在夹具(6)上驱动夹具(6)移动的走行架(7)。3.如权利要求2所述的超大跨径四缆悬索桥钢梁图像定位装置，其特征在于：所述夹具(6)为两个弧形的夹板通过铰接轴铰接组成，两个夹板的对接处设置有外翻沿并通过螺栓连接。4.如权利要求3所述的超大跨径四缆悬索桥钢梁图像定位装置，其特征在于：所述夹具(6)的内壁上设置有辅助轮结构，用于夹具(6)在缆索(8)上限位并随着走行架(7)移动；所述辅助轮结构有两组，呈对称设置于两个夹板上。5.如权利要求4所述的超大跨径四缆悬索桥钢梁图像定位装置，其特征在于：所述辅助轮结构包括设置于缆索(8)与夹具(6)之间的辅助轮(12)和固连于夹具(6)内壁的轮杆(9)；所述轮杆(9)远离夹具(6)的一端与辅助轮(12)之间铰接。6.如权利要求2所述的超大跨径四缆悬索桥钢梁图像定位装置，其特征在于：所述走行架(7)包括设置于夹具(6)与缆索(8)之间的行走轮(17)、设置于行走轮(17)外侧的轮架(19)、设置于行走轮(17)与轮架(19)之间的横轴(20)和设置于夹具(6)上用于控制走行架(7)运行的控制装置，所述轮架(19)远离行走轮(17)的一端设置有贯穿夹具(6)并伸出夹具(6)的连接杆(21)，所述连接杆(21)的伸出端成“7”字形，所述连接杆(21)的伸出端上还设置有使行走轮(17)制动的第一动力装置，所述轮架(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖根旺，周功建，燕明发，赵伟，叶庆旱，涂满明，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：