转体桥转体施工监控系统及施工方法技术方案

一种转体桥转体施工监控系统，数字称重系统安装于上承台和下承台之间，梁体挠度监测系统安装于梁体的两个端头的中心处，空间姿态测量系统安装于梁体的两个端头的中心处以及左右两侧，旋转竖轴监测系统安装于梁面的旋转轴心上，梁体轴线定位系统安装于梁体的端部，数字称重系统，用于对梁体进行平衡称重；梁体扰度监测系统，用于监测梁体的下挠值；空间姿态测量系统，用于测量梁体转动过程中的梁体空间姿态、旋转角度和旋转角速度；旋转竖轴监测系统，用于测量梁体转动过程中旋转中心的三维坐标、水平方位角和旋转轴偏移值；梁体轴线定位系统，用于指导梁体轴线就位和观察就位后梁体横向和纵向偏差值。本设计监控稳定、监控精度较高。较高。较高。

【技术实现步骤摘要】
转体桥转体施工监控系统及施工方法


[0001]本专利技术涉及转体桥桥梁施工领域，尤其涉及一种转体桥转体施工监控系统及施工方法。

技术介绍

[0002]桥梁转体施工是上世纪40年代发展起来的一种桥梁施工工艺，它在河流、道路、峡谷两岸适当的位置进行施工，通过将在障碍上空作业转化为岸上或近地作业，最后利用成套的转体设备，根据设计要求通过水平或者竖向转体使桥梁就位，水平转体的桥梁一般有连续箱梁，转体时梁体下方支撑必须全部拆除而悬空，因此需要全程监测进行控制，防止桥梁发生欠转或过转、梁体偏位过大或者出现倒塌事故。现有的转体桥转体施工监测主要通过全站仪和标准圆棱镜配合测量梁体实时姿态变化，但是转体过程中棱镜头会跟随桥梁旋转导致棱镜相对于固定的全站仪的水平方向和竖直方向都会发生改变，因此需要人员不停的去反向旋转使之对准全站仪进行连续观测，由于转体时间较短，需要旋转的棱镜较多故导致工作量较大，一旦人员不小心触碰棱镜支架也会造成监测点位失效，而采用现有的360
°
小棱镜本身存在较大误差且有观测死角，在梁体发生倾斜时不能自动恢复棱镜垂直状态而造成新的观测误差，由此可见受环境和人的因素影响较大造成监控精度不足和效率较低同等时间内采集的数据较少。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的转体桥转体施工监测效果差的缺陷与问题，提供一种监测效果好的转体桥转体施工监控系统及施工方法。
[0004]为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：
[0005]一种转体桥转体施工监控系统，包括控制系统、数字称重系统、梁体挠度监测系统、空间姿态测量系统、旋转竖轴监测系统、梁体轴线定位系统，所述数字称重系统安装于梁体的上承台和下承台之间，所述梁体挠度监测系统安装于梁体的两个端头的腹板与底板交接处，所述空间姿态测量系统安装于梁体的两个端头的桥面中心处以及左右两侧，所述旋转竖轴监测系统安装于梁体的旋转轴心上，所述梁体轴线定位系统安装于所述梁体的端部纵轴线上；
[0006]所述数字称重系统，用于通过液压千斤顶对梁体转体前进行平衡称重并测量称重时梁体的竖向位移距离，并将数据发送给控制系统；
[0007]所述梁体挠度监测系统，用于监测梁体底部的支架拆除后和转体过程中的下挠值，并将数据发送给控制系统；
[0008]所述空间姿态测量系统，用于测量梁体在转动过程中的空间姿态变化情况、旋转角度和旋转角速度，并将数据发送给控制系统；
[0009]所述旋转竖轴监测系统，用于测量梁体旋转中心的三维坐标、水平方位角，并将数据发送给控制系统；
[0010]所述梁体轴线定位系统，用于辅助指导梁体轴线就位和观察就位后梁体横向和纵向偏差值；
[0011]所述控制系统，用于控制数字称重系统工作指导梁面配重使梁体在转体前保持力矩平衡；在支架拆除后根据梁体挠度监测系统获取的下挠值绘制梁体的下挠变化曲线，待下挠值稳定后进行梁体转体；通过空间姿态测量系统和旋转竖轴监测系统获取的数据控制梁体的旋转角度和旋转速度，指导梁体就位；通过梁体轴线定位系统辅助梁体轴线就位。
[0012]所述数字称重系统包括多个液压千斤顶和位移传感器，多个液压千斤顶、位移传感器圆周分布于梁体的下承台的上侧，多个液压千斤顶的输出端与梁体的上承台相连接，多个位移传感器的输出端与梁体的上承台的下侧相连接，多个液压千斤顶和位移传感器均与控制系统相连接；
[0013]所述控制系统，用于控制液压千斤顶工作，通过位移传感器获取梁体的竖向位移距离。
[0014]所述梁体挠度监测系统包括多轴传感器，所述多轴传感器安装于梁体的两个端头的腹板与底板交接处，用于实施监测梁体的下挠值、水平变化、抖动、转动惯性，并将数据发送给控制系统；
[0015]或者所述梁体挠度监测系统包括720度变形监测棱镜，所述梁体的两个端头的左右腹板与底板交接处安装角钢支架，角钢支架的上侧通过连接螺纹与720度变形监测棱镜相连接，通过全站仪测量720度变形监测棱镜的三维坐标值并发送给控制系统。
[0016]所述空间姿态测量系统包括多个720度变形监测棱镜，所述梁体的两个端头的左右腹板与底板交接处安装角钢支架，所述角钢支架上侧通过连接螺纹与720度变形监测棱镜相连接，所述梁体的两个端头的左右两侧的顶部通过预埋螺栓与720度变形监测棱镜相连接，所述梁体的两个端头的上端面通过预埋螺栓与720度变形监测棱镜相连接。
[0017]所述720度变形监测棱镜包括上下间隔设置的第一顶板和第一底板，所述第一底板的中心处开设有螺纹孔，所述第一底板与所述第一顶板之间设置有用于调整两者平行的调平装置，所述第一顶板的下侧开设有安装槽，所述安装槽内设置有第一电机和竖轴，所述第一电机的输出端连接有第一小齿轮，所述竖轴位于所述第一顶板的中心处，所述竖轴的下端的外周面套设有第一大齿轮，所述第一大齿轮啮合连接于所述第一小齿轮，所述竖轴的上端穿过所述第一顶板后连接有U型架，所述U型架的内底壁设置有T型水平气泡，所述U型架的两个侧部内均横向设置有第一横轴，两个所述第一横轴之间连接有第一棱镜头，所述U型架的其中一个侧部内嵌有电源、另一个侧部设置有第二电机，所述第二电机的输出端设置有第二小齿轮，靠近所述第二电机的第一横轴的端部设置有第二大齿轮，所述第二大齿轮啮合连接于所述第二小齿轮，所述第一电机、第二电机与电源相连接，所述竖轴的轴心线与第一横轴的轴心线互相垂直相交；
[0018]所述控制系统，用于通过全站仪获取多个720度变形监测棱镜的三维坐标值，得出梁体的旋转角度和旋转角速度以及梁体的姿态变化情况。
[0019]所述第一顶板的上侧开设有容纳槽，所述容纳槽内设置有连接轴承，所述连接轴承的外圈连接于所述容纳槽的内壁，所述连接轴承的内圈套设于所述竖轴的外周面，所述容纳槽内还设置有连接柱，所述连接柱的上侧连接有连接板，所述连接板呈圆形，所述连接板和连接柱均套设于所述竖轴，所述连接板连接于所述U型架的下侧，所述连接板的上侧设
置有指针，所述第一顶板的上侧设置有圆形刻度线，所述圆形刻度线的中心位于所述竖轴的中心轴线上，所述指针指向于所述圆形刻度线。
[0020]所述旋转竖轴监测系统包括全方位自适应棱镜，所述全方位自适应棱镜通过三脚架与梁体的上端面相连接，所述全方位自适应棱镜包括基座、安装轴、控制单元、多轴传感器、调节模块、显示模块、水平转动模块、竖向转动模块、激光测距模块、棱镜架、第二棱镜头，所述多轴传感器、调节模块、显示模块、水平转动模块、竖向转动模块、激光测距模块与控制单元相连接，所述控制单元、多轴传感器、调节模块、显示模块、水平转动模块均安装于基座上，所述安装轴通过水平转动模块转动连接于基座，所述激光测距模块连接于安装轴的下端的中心处，所述棱镜架连接于安装轴的上端，所述第二棱镜头转动连接于棱镜架，所述竖向转动模块与所述第二棱镜头相连接，所述多轴传感器与控制系统相连接；
[0021]所述控制系统，用于通过全站仪获取全方位自适应棱镜的三维坐标值，通过多轴传感器测量梁体的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转体桥转体施工监控系统，其特征在于：包括控制系统(10)、数字称重系统(20)、梁体挠度监测系统(30)、空间姿态测量系统(40)、旋转竖轴监测系统(50)、梁体轴线定位系统(60)，所述数字称重系统(20)安装于梁体(9)的上承台和下承台之间，所述梁体挠度监测系统(30)安装于梁体(9)的两个端头的腹板与底板交接处，所述空间姿态测量系统(40)安装于梁体(9)的两个端头的桥面中心处以及左右两侧，所述旋转竖轴监测系统(50)安装于梁体(9)的旋转轴心上，所述梁体轴线定位系统(60)安装于所述梁体(9)的端部纵轴线上；所述数字称重系统(20)，用于通过液压千斤顶对梁体(9)转体前进行平衡称重并测量称重时梁体(9)的竖向位移距离，并将数据发送给控制系统(10)；所述梁体挠度监测系统(30)，用于监测梁体(9)底部的支架拆除后和转体过程中的下挠值，并将数据发送给控制系统(10)；所述空间姿态测量系统(40)，用于测量梁体(9)在转动过程中的空间姿态变化情况、旋转角度和旋转角速度，并将数据发送给控制系统(10)；所述旋转竖轴监测系统(50)，用于测量梁体(9)旋转中心的三维坐标、水平方位角，并将数据发送给控制系统(10)；所述梁体轴线定位系统(60)，用于辅助指导梁体(9)轴线就位和观察就位后梁体横向和纵向偏差值；所述控制系统(10)，用于控制数字称重系统(20)工作指导梁面配重使梁体(9)在转体前保持力矩平衡；在支架拆除后根据梁体挠度监测系统(30)获取的下挠值绘制梁体(9)的下挠变化曲线，待下挠值稳定后进行梁体(9)转体；通过空间姿态测量系统(40)和旋转竖轴监测系统(50)获取的数据控制梁体(9)的旋转角度和旋转速度，指导梁体(9)就位；通过梁体轴线定位系统(60)辅助梁体(9)轴线就位。2.根据权利要求1所述的一种转体桥转体施工监控系统，其特征在于：所述数字称重系统(20)包括多个液压千斤顶和位移传感器，多个液压千斤顶、位移传感器圆周分布于梁体(9)的下承台的上侧，多个液压千斤顶的输出端与梁体(9)的上承台相连接，多个位移传感器的输出端与梁体(9)的上承台的下侧相连接，多个液压千斤顶和位移传感器均与控制系统(10)相连接；所述控制系统(10)，用于控制液压千斤顶工作，通过位移传感器获取梁体(9)的竖向位移距离。3.根据权利要求1所述的一种转体桥转体施工监控系统，其特征在于：所述梁体挠度监测系统(30)包括多轴传感器(24)，所述多轴传感器(24)安装于梁体(9)的两个端头的腹板与底板交接处，用于实施监测梁体(9)的下挠值、水平变化、抖动、转动惯性，并将数据发送给控制系统(10)；或者所述梁体挠度监测系统(30)包括720度变形监测棱镜(1)，所述梁体(9)的两个端头的左右腹板与底板交接处安装角钢支架(3)，角钢支架(3)的上侧通过连接螺纹与720度变形监测棱镜(1)相连接，通过全站仪测量720度变形监测棱镜(1)的三维坐标值并发送给控制系统(10)。4.根据权利要求1所述的一种转体桥转体施工监控系统，其特征在于：所述空间姿态测量系统(40)包括多个720度变形监测棱镜(1)，所述梁体(9)的两个端头的左右腹板与底板
交接处安装角钢支架(3)，所述角钢支架(3)上侧通过连接螺纹与720度变形监测棱镜(1)相连接，所述梁体(9)的两个端头的左右两侧的顶部通过预埋螺栓与720度变形监测棱镜(1)相连接，所述梁体(9)的两个端头的上端面通过预埋螺栓与720度变形监测棱镜(1)相连接。5.根据权利要求3或4所述的一种转体桥转体施工监控系统，其特征在于：所述720度变形监测棱镜(1)包括上下间隔设置的第一顶板(12)和第一底板(11)，所述第一底板(11)的中心处开设有螺纹孔(116)，所述第一底板(11)与所述第一顶板(12)之间设置有用于调整两者平行的调平装置(13)，所述第一顶板(12)的下侧开设有安装槽(117)，所述安装槽(117)内设置有第一电机(14)和竖轴(15)，所述第一电机(14)的输出端连接有第一小齿轮(16)，所述竖轴(15)位于所述第一顶板(12)的中心处，所述竖轴(15)的下端的外周面套设有第一大齿轮(17)，所述第一大齿轮(17)啮合连接于所述第一小齿轮(16)，所述竖轴(15)的上端穿过所述第一顶板(12)后连接有U型架(18)，所述U型架(18)的内底壁设置有T型水平气泡(19)，所述U型架(18)的两个侧部内均横向设置有第一横轴(110)，两个所述第一横轴(110)之间连接有第一棱镜头(111)，所述U型架(18)的其中一个侧部内嵌有电源(112)、另一个侧部设置有第二电机(113)，所述第二电机(113)的输出端设置有第二小齿轮(114)，靠近所述第二电机(113)的第一横轴(110)的端部设置有第二大齿轮(115)，所述第二大齿轮(115)啮合连接于所述第二小齿轮(114)，所述第一电机(14)、第二电机(113)与电源(112)相连接，所述竖轴(15)的轴心线与第一横轴(110)的轴心线互相垂直相交；所述控制系统(10)，用于通过全站仪获取多个720度变形监测棱镜(1)的三维坐标值，得出梁体(9)的旋转角度和旋转角速度以及梁体(9)的姿态变化情况。6.根据权利要求5所述的一种转体桥转体施工监控系统，其特征在于：所述第一顶板(12)的上侧开设有容纳槽(118)，所述容纳槽(118)内设置有连接轴承(119)，所述连接轴承(119)的外圈连接于所述容纳槽(118)的内壁，所述连接轴承(119)的内圈套设于所述竖轴(15)的外周面，所述容纳槽(118)内还设置有连接柱(120)，所述连接柱(120)的上侧连接有连接板(121)，所述连接板(121)呈圆形，所述连接板(121)和连接柱(120)均套设于所述竖轴(15)，所述连接板(121)连接于所述U型架(18)的下侧，所述连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王翔，余高银，左小伟，李俊，陈仕猛，周子楠，袁攀峰，王永太，唐晨霖，王勇，
申请(专利权)人：中铁十一局集团第四工程有限公司，
类型：发明
国别省市：