悬索桥主缆基准索股空间线形定位测量装置及测量方法与流程

1.本发明涉及空间缆线定位测量，尤其是涉及一种能同时对空间缆线平面位置及垂直度进行测量的悬索桥主缆基准索股空间线形定位测量装置及测量方法。


背景技术：

2.悬索桥主缆是由一般索股和基准索股组成，主缆线形控制是悬索桥施工中至关重要的环节，其中基准索股是主缆定位架设的基准，测量定位精度要求高；传统的基准索股定位方法是直接在基准索股标记点的上下不停的架设棱镜进行测量，由于基准索股受到风力及温度变化的影响，定位在晃动状态下进行，基准索股的调整需要测量人员持续不断的测量定位，相对前点测量人员操作繁琐不便，也存在高空作业安全风险，这种方法测量误差较大，难以满足基准索股的定位精度要求；为了解决传统测量带来的诸多问题，因此需研制一种提高精度、降低前点人员安全风险的悬索桥主缆基准索股空间线形定位测量装置及测量方法。


技术实现要素：

3.本发明的第一个目的在于提供一种悬索桥主缆基准索股空间线形定位测量装置，该测量装置结构简单，制作方便，整体稳定性好，能循环作业，便于携带，能有效地提高测量精度及效率，对整个悬索桥线形施工控制有着重要意义。
4.本发明的第二个目的在于提供一种悬索桥主缆基准索股空间线形定位的测量方法，该测量方法能有效提高基准索股定位精度及效率。
5.本发明的第一个目的是这样实现的：一种悬索桥主缆基准索股空间线形定位测量装置，特征是：包括八边形夹具、六边形通道、第一夹具、第二夹具、螺帽、螺杆、螺母、连接杆、螺孔、伸缩杆、连接头、棱镜支架、反光栈板和棱镜，八边形夹具由对半而分、大小一致、结构相同的第一夹具、第二夹具组成，在第一夹具的外侧壁、第二夹具的外侧壁上均设有带翼板孔的翼板，螺帽、螺杆、螺母通过第一夹具、第二夹具的外侧壁翼板上的翼板孔将第一夹具、第二夹具固定在一起形成固定在主缆测点处的八边形夹具，在八边形夹具的中间设有六边形通道；在八边形夹具的四个对角处各设有一个向外开口且带内螺纹的螺孔，伸缩杆的朝内端通过螺纹连接杆连接固定在螺孔中，使四根伸缩杆分别安装在八边形夹具的四个对角处；每根伸缩杆的朝外端与棱镜连接头的朝内端通过螺纹连接在一起，棱镜支架的支撑杆通过螺纹与棱镜连接头的朝外端连接在一起，反光栈板和棱镜固定在棱镜支架上。
6.伸缩杆由较为密切配合的外套管和内调节杆组成，内调节杆套装在底端封闭、顶端开口的外套管中并能在外套管中移动，在外套管朝外端的侧壁上设有制动螺孔，螺旋制动钮从外向内旋入外套管的制动螺孔中且螺旋制动钮的顶端能抵住内调节杆，旋松或旋紧螺旋制动钮能固定或松动内调节杆。
7.在内调节杆的侧壁上设有精密刻度。
8.当测量棱镜受到空间物体遮挡视线时，通过伸缩杆的内调节杆的侧壁上的精密刻度用来调节棱镜的伸缩位置，用螺旋制动钮来固定伸缩杆的长度。根据现场受遮挡的情况可自由调节伸缩杆的长度，且棱镜可以自由旋转，对准观测站方向，调整角度。棱镜的中心与八边形夹具的中心位于同一平面，保证测量精度。测量时只需对准伸缩杆的刻度用手来拧紧螺旋制动钮，固定伸缩杆，使四根伸缩杆组合后的长度都相等。
9.本发明的第二个目的是这样实现的：一种索桥主缆基准索股空间线形定位的测量方法，特征是：具体步骤如下：步骤一、根据施工设计图纸计算基准索股的尺寸大小，制作加工两个大小一致、结构相同的第一夹具、第二夹具，使第一夹具、第二夹具拼合在一起后能形成的六边形通道与基准索股的尺寸一致；步骤二、在观测站架设全站仪，放样出主缆基准索股的测点里程，并做好标记；步骤三、将第一夹具、第二夹具通过螺帽、螺杆、螺母连接形成八边形夹具，将八边形夹具固定在基准索股的测点位置；步骤四、在八边形夹具的两个对角位置连接上四根一样的伸缩杆，在伸缩杆的内调节杆的侧壁上设有精密刻度，检查四根伸缩杆的长度是否一致；步骤五、在四根伸缩杆的朝外端分别连接棱镜连接头、棱镜支架并将棱镜固定在棱镜支架上，将棱镜对准全站仪；步骤六、测量时棱镜对准观测站处，采用单向三角高程法依次测量四个棱镜的空间三维坐标，所测数据分别对角平均后的值再平均，即可计算出主缆基准索股实际空间线形，与设计线形对比来定位、调整基准索股；步骤七、基准索股定位完成后进行连续三晚的稳定观测，稳定后即完成基准索股的线形定位。
10.本发明通过设置四个棱镜定位悬索桥的基准索股，进行两对角测量计算基准索股的空间坐标，采用平均之后再平均的计算方法来提高测量精度。进行基准索股空间定位时，只需将定位装置安装好后，观测站即可对基准索股空间线形进行自动跟踪测量。
11.与现有测量技术相比，本发明的优点有：第一、通过设置四个棱镜定位悬索桥的基准索股，实现两对角平均后的值再平均的计算方式计算基准索股跨中空间坐标，大大提高了主缆基准索线形测量定位精度；第二、通过伸缩杆底部螺纹连接杆与八边形夹具通过螺纹直接拧紧连接，体现了安装方式的简便快捷，提高了工作效率；第三、测量时如果基准索股受到空间物体遮挡视线时，能通过伸长或缩短伸缩杆的长度来调节棱镜的位置，且在伸缩杆的侧壁上有精密刻度，棱镜可以自由旋转，调整角度；棱镜的中心与八边形夹具的中心位于同一平面，能保证两对角棱镜的中心到基准索股的中心距离一致，避免了夜间测量作业时棱镜受限；第四、测量装置的结构简单、制作方便、整体稳定性好、能循环作业、携带方便、操作简单、灵活实用、经济、安全高效，能有效地提高测量精度、测量效率、安装速度，节约人力成本，降低人员高空作业风险，摆脱了传统的高空作业测量方法，能获得良好的经济效益和社会效益，对整个悬索桥线形施工控制有着重要意义；第五、本发明不仅可用于悬索桥主缆基准索股空间定位测量，还可用于其他缆线
空间线形定位测量。
12.本发明能保证基准索股在安装精度上符合规范要求。
附图说明
13.图1为本发明的正视图；图2为本发明的俯视图；图3为本发明的侧视图。
具体实施方式
14.下面结合实施实例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
15.一种悬索桥主缆基准索股空间线形定位测量装置，包括八边形夹具1、六边形通道2、第一夹具3、第二夹具4、螺帽5、螺杆6、螺母7、连接杆8、螺孔9、伸缩杆10、连接头12、棱镜支架13、反光栈板14和棱镜15，八边形夹具1由对半而分、大小一致、结构相同的第一夹具3、第二夹具4组成，在第一夹具3的外侧壁、第二夹具4的外侧壁上均设有带翼板孔17的翼板16，螺帽5、螺杆6、螺母7通过第一夹具3、第二夹具4的外侧壁翼板16上的翼板孔16将第一夹具3、第二夹具4固定在一起形成固定在主缆测点处的八边形夹具1，在八边形夹具1的中间设有六边形通道2；在八边形夹具1的四个对角处各设有一个向外开口且带内螺纹的螺孔9，伸缩杆10的朝内端通过底部螺纹连接杆8连接固定在螺孔9中，使四根伸缩杆10分别安装在八边形夹具1的四个对角处；每根伸缩杆10的朝外端与棱镜连接头12的朝内端通过螺纹连接在一起，棱镜支架13的支撑杆通过螺纹与棱镜连接头12的朝外端连接在一起，反光栈板14和棱镜15固定在棱镜支架13上；棱镜15为徕卡圆棱镜。
16.伸缩杆10由较为密切配合的外套管19和内调节杆20组成，内调节杆20套装在底端封闭、顶端开口的外套管19中并能在外套管19中移动，在外套管19朝外端的侧壁上设有制动螺孔21，螺旋制动钮11从外向内旋入外套管19的制动螺孔21中且螺旋制动钮11的顶端能抵住内调节杆20，旋松或旋紧螺旋制动钮11能固定或松动内调节杆20。
17.在内调节杆20的侧壁上设有精密刻度18。
18.内调节杆20的侧壁上设有精密刻度18，用来调节棱镜15的位置，通过螺旋制动钮11来固定伸缩杆10的长度。根据现场情况，出现遮挡时可自由调节伸缩杆10的长度，且棱镜15可以自由旋转，对准观测站方向，调整角度。棱镜15的中心与八边形夹具1的中心位于同一平面，保证测量精度。测量时只需对准伸缩杆10的精密刻度18，用手来拧紧螺旋制动钮11，固定伸缩杆10，使四根伸缩杆10组合后的长度都相等。
19.一种索桥主缆基准索股空间线形定位的测量方法，具体步骤如下：步骤一、根据施工设计图纸计算基准索股的尺寸大小，制作加工两个大小一致、结构相同的第一夹具3、第二夹具4，使第一夹具3、第二夹具4拼合在一起后能形成的六边形通道2与基准索股的尺寸一致；步骤二、在观测站架设全站仪，放样出主缆基准索股的测点里程，并做好标记；步骤三、将第一夹具3、第二夹具4通过螺帽5、螺杆6、螺母7连接形成八边形夹具1，将八边形夹具1固定在基准索股的测点位置；步骤四、在八边形夹具1的两个对角位置连接上四根一样的伸缩杆10，在伸缩杆10
的内调节杆20的侧壁上设有精密刻度18，检查四根伸缩杆10的长度是否一致；步骤五、在四根伸缩杆10的朝外端分别连接棱镜连接头12、棱支架13并将棱镜15固定在棱镜支架13上，将棱镜15对准全站仪；步骤六、测量时棱镜15对准观测站处，采用单向三角高程法依次测量四个棱镜15的空间三维坐标，得到四个高程h1、h2、h3、h4,所测数据分别对角平均后的值再平均，具体计算公式如下：即可计算出基准索股实际空间线形和跨中高程，并与设计线形进行比较，根据计算的线形调整图表，算出基准索股需移动调整的长度，并作跨度、温度修正；过索鞍处基准索股放松或收紧，完成基准索股线形调整；步骤七、基准索股定位完成后进行连续三晚的稳定观测，稳定后即完成基准索股的线形定位。