一种全站仪自动高速监测的专用棱镜装置

1.本实用新型属于钢管混凝土拱桥用的测量棱镜技术领域，具体涉及一种全站仪自动高速监测的专用棱镜装置。


背景技术：

2.钢管混凝土拱桥的施工过程中的变形监测是拱桥安全施工的重要内容，而基于全站仪的光学测量能够较好地实现拱桥结构的变形监测。其中全站仪，即全站型电子测距仪，是一种集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。在拱桥结构变形测量过程中，全站仪通常与棱镜配套使用，测量开始时，全站仪向已放置好的棱镜发射光信号，棱镜接收光信号后将其沿同一路径反射回全站仪，之后全站仪通过计算往返光信号的相位移得到与棱镜的距离及其空间坐标，进而推算得到水平角、垂直角、高差等相关测量数据。
3.钢管混凝土拱桥是一种优良的钢混组合桥梁，且被广泛应用，钢管混凝土拱桥的施工方法主要有斜拉扣挂悬臂拼装法、转体法和整体提升法。对于受施工环境等因素影响而采用整体提升法施工的钢管混凝土拱桥，其在低位拼装拱肋节段时，需要在拱肋拼装的关键位置布设棱镜，并利用全站仪自动高速监测拱肋关键位置的三维空间坐标及变形，实现拱桥结构的变形监测以确保其安装精度。然而，全站仪配套使用的传统棱镜结构形式不便于在钢管混凝土拱桥施工过程中的拱肋关键位置布设，存在棱镜固定困难、松动易脱落、安装耗时等问题，进而影响拱桥结构变形监测的高效性与准确性，并对拱桥施工的安全性造成不利影响。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种全站仪自动高速监测的专用棱镜装置，该装置应用于钢管混凝土拱桥的拱肋低位拼装过程中全站仪自动高速监测结构的变形，具有固定操作简便、实用性强、安装高效便捷以及稳固不易脱落等优点，能够有效提高拱桥结构变形监测的效率与准确性，并保障拱桥的安全施工。
5.为了实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：
6.一种全站仪自动高速监测的专用棱镜装置，包括棱镜觇牌、棱镜水平调节器、棱镜本体、u型架和调节旋钮，所述棱镜觇牌中部设有棱镜框，棱镜水平调节器顶部连接棱镜觇牌，底端连接棱镜本体顶部，使棱镜本体悬挂在棱镜框内，u型架围设在棱镜本体外侧，两调节旋钮分别穿过u型架两侧与棱镜本体两侧相抵。
7.所述棱镜水平调节器包括连接杆和旋转柱，所述连接杆顶部安装在棱镜觇牌上，旋转柱顶端活动连接在连接杆底端并可水平扭转，旋转柱底端连接棱镜本体顶部。
8.所述连接杆为半圆柱体，旋转柱为圆柱体。
9.所述棱镜觇牌四侧分别对称设有三角形瞄准标识，且每个三角形瞄准标识均指向棱镜本体。
10.所述棱镜觇牌为方形板，棱镜框为方形框，所述调节旋钮表面设有防滑纹。
11.所述u型架包括左连接板、右连接板和横连板，左连接板和右连接板分别安装在横连板两端，两调节旋钮分别穿过左连接板和右连接板与棱镜本体两侧相抵，左连接板、右连接板和横连板均为长方形板。
12.本实用新型的优点
13.(1)本实用新型的全站仪自动高速监测的专用棱镜装置，通过以调节旋钮为中心向上或向下调整u型架的位置，使该专用棱镜装置能够根据拱肋关键位置处的实际情况进行相应调节，然后旋紧调节旋钮使u型架抵紧在棱镜本体上，能够很好地适应不同拱肋关键位置处的实际空间情况，具有固定操作简便、实用性强的优点。
14.(2)通过设计棱镜水平调节器使棱镜本体可根据实际测量需要进行水平方向的旋转调整，满足不同位置测站的通视要求，以更好的适应全站仪的自动测量；连接杆设置为半圆柱体，旋转柱设置为圆柱体，在保证固定与水平调节效果的同时，使专用棱镜装置的外观更加美观。
15.(3)本实用新型所设计u型架的横连板便于将本专用棱镜装置通过粘贴、绑扎及焊接的方式固定在拱肋节段的关键位置上，使该专用棱镜装置安装高效便捷，稳固不易脱落，有效提高拱桥结构变形监测的效率与准确性，并保障拱桥的安全施工。
附图说明
16.图1为本实用新型专用棱镜装置的立体结构示意图。
17.图2为图1的正面结构示意图。
18.图3为图1的左侧结构示意图。
19.图4为图1的俯视面结构示意图。
20.图中：
21.1、棱镜本体；2、棱镜觇牌；201、棱镜框；3、调节旋钮；4、棱镜水平调节器；401、连接杆；402、旋转柱；5、u型架；501、左连接板；502、右连接板；503、横连板；6、三角形瞄准标识。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步地解释说明，以便本领域普通技术人员更好地理解和实施本实用新型的技术方案。需要注意的是，本具体实用例不用于限定本实用新型的权利范围。
23.本具体实施例依托工程为拟建的平陆运河旧州特大桥，该桥是西部陆海新通道重要组成部分、广西壮族自治区层面统筹推进重大项目——南湛高速的重点控制性工程，其主桥跨越世纪工程平陆运河，引桥跨越黎钦铁路，是全线顺利通车的关键“卡脖子”点。平陆运河旧州特大桥全长约525米，主桥跨径为260米的下承式钢管混凝土系杆拱桥，由于引桥段跨越黎钦铁路，常规的斜拉扣挂缆索吊装施工工艺会对黎钦铁路的正常运营造成安全隐患，因此采用“低位拼装+中段拱肋门架法”整体提升施工工艺进行施工，其中桥梁拱脚段采用支架法施工，中间202m大节段拱肋采用地面低位安装制造成型后整体提升，提升总量约1700吨，有效加快施工工期及提升施工质量，成为了目前国内最大整体提升跨径和吨位的钢管混凝土拱桥。而在该桥低位拼装大节段拱肋的过程中，需要在拱肋拼装的关键位置布
设棱镜，并利用全站仪自动高速监测拱肋关键位置的三维空间坐标及变形，实现拱桥结构的变形监测以确保其安装精度。
24.如图1至4所示，针对该平陆运河旧州特大桥，本具体实施例提供的一种全站仪自动高速监测的专用棱镜装置包括棱镜觇牌2、棱镜水平调节器4、棱镜本体1、u型架5和调节旋钮3，所述棱镜觇牌2为方形金属板，且棱镜觇牌2中部设有棱镜框201，棱镜框201为方形框；如图3所示，棱镜水平调节器4包括连接杆401和旋转柱402，连接杆401顶部安装在棱镜觇牌2上，旋转柱402顶端活动连接在连接杆401底端，旋转柱402底端连接棱镜本体1顶部，使棱镜本体1悬挂在棱镜框201内，连接杆401为半圆柱体，旋转柱402为圆柱体。且所述棱镜觇牌2四侧分别对称设有三角形瞄准标识6，且每个三角形瞄准标识6均指向棱镜本体1中心处。
25.三角形瞄准标识6的作用在于在全站仪自动高速监测拱桥结构变形的开始阶段，便于人工初次照准棱镜目标，且在人工完成初次照准定点后，全站仪则能够自动照准该专用棱镜装置的位置，实现全站仪自动高速监测拱桥结构变形。
26.棱镜水平调节器4的作用在于旋转柱402能带动棱镜本体1在连接杆401底端水平旋转，从而使棱镜本体1根据实际测量需要进行水平方向的旋转，满足测站的通视需求以更好的适应全站仪的自动测量。
27.将u型架5围设在棱镜本体1外侧，u型架5包括左连接板501、右连接板502和横连板503，左连接板501和右连接板502分别安装在横连板503两端，两调节旋钮3分别穿过左连接板501和右连接板502与棱镜本体1两侧相抵。左连接板501、右连接板502和横连板503均为长方形板。其中横连板503的作用在于，一是便于本具体实施例的专用棱镜装置通过粘贴、绑扎及焊接的方式固定于拱肋节段的关键位置上；二是统一本具体实施例的专用棱镜装置与拱肋节段间的固定与连接位置，有利于专用棱镜装置与拱肋节段的固定与联结。
28.所述调节旋钮3表面设有防滑纹，方便扭动调节旋钮3。调节旋钮3的作用在于通过以调节旋钮3为中心调整u型架5与棱镜本体1的位置，使得专用棱镜装置能够根据拱肋关键位置处的实际情况进行相应调节，然后旋紧调节旋钮3，使调节旋钮3穿过u型架5与棱镜本体1抵紧，起到固定与联结作用。
29.工作原理：
30.首先在平陆运河旧州特大桥的拱肋低位拼装过程中，确定拱肋结构变形的若干个关键位置，并根据关键位置情况准备相应数量的本具体实施例的专用棱镜装置；然后在需布设棱镜的关键位置处，通过以调节旋钮3为中心调整u型架5与棱镜本体1的位置，使专用棱镜装置根据该拱肋关键位置的实际情况进行相应调节，然后旋紧调节旋钮3，使u型架5与棱镜本体1相互抵紧；同时水平转动棱镜水平调节器4，使棱镜本体1朝向全站仪的测站位置，最终完成专用棱镜装置自身姿态的调节与固定。
31.之后便开始将专用棱镜装置固定于拱肋节段的关键位置上，如图4所示，通过所述u型架5的横连板503进行粘贴、绑扎及焊接操作，使得专用棱镜装置稳固、便捷的固定在拱肋的关键位置上，进而能够开展下一步的拱桥变形监测工作。
32.同时，在全站仪自动高速监测平陆运河旧州特大桥结构变形的开始阶段，需要人工使用全站仪初次照准上述安装完成的专用棱镜装置，其中棱镜觇牌2为正方形，且在棱镜觇牌2的上、下、左、右四侧分别设有三角形标识6，每个三角形标识6均指向棱镜本体1中心
处，使得人工能够快速寻找到棱镜，高效地完成全站仪的初次照准；之后，全站仪则能够自动照准本实用新型的棱镜位置，实现全站仪自动高速监测平陆运河旧州特大桥在拱肋低位拼装过程中的结构变形。
33.将本具体实施例所提供的专用棱镜装置应用于平陆运河旧州特大桥的拱肋低位拼装过程中全站仪自动高速监测结构的变形，具有固定操作简便、实用性强、安装高效便捷以及稳固不易脱落等优点，能够有效提高拱桥结构变形监测的效率与准确性，并保障拱桥的安全施工。
34.上述内容结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型包括但不限于上述的具体实施方法；同时上述实施例的具体实施方式仅为本实用新型的示意性描述，任何在本实用新型的构思基础上所做出的变形和改进，均属于本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种全站仪自动高速监测的专用棱镜装置，其特征在于，包括棱镜觇牌、棱镜水平调节器、棱镜本体、u型架和调节旋钮，所述棱镜觇牌中部设有棱镜框，棱镜水平调节器顶部连接棱镜觇牌，底端连接棱镜本体顶部，使棱镜本体悬挂在棱镜框内，u型架围设在棱镜本体外侧，两调节旋钮分别穿过u型架两侧与棱镜本体两侧相抵。2.根据权利要求1所述的一种全站仪自动高速监测的专用棱镜装置，其特征在于，所述棱镜水平调节器包括连接杆和旋转柱，所述连接杆顶部安装在棱镜觇牌上，旋转柱顶端活动连接在连接杆底端，旋转柱底端连接棱镜本体顶部。3.根据权利要求2所述的一种全站仪自动高速监测的专用棱镜装置，其特征在于，所述连接杆为半圆柱体，旋转柱为圆柱体。4.根据权利要求1所述的一种全站仪自动高速监测的专用棱镜装置，其特征在于，所述棱镜觇牌四侧分别对称设有三角形瞄准标识，且每个三角形瞄准标识均指向棱镜本体。5.根据权利要求1所述的一种全站仪自动高速监测的专用棱镜装置，其特征在于，所述棱镜觇牌为方形板，棱镜框为方形框，所述调节旋钮表面设有防滑纹。6.根据权利要求1所述的一种全站仪自动高速监测的专用棱镜装置，其特征在于，所述u型架包括左连接板、右连接板和横连板，左连接板和右连接板分别安装在横连板两端，两调节旋钮分别穿过左连接板和右连接板与棱镜本体两侧相抵，左连接板、右连接板和横连板均为长方形板。

技术总结
本实用新型的一种全站仪自动高速监测的专用棱镜装置包括棱镜觇牌、棱镜水平调节器、棱镜本体、U型架和调节旋钮，棱镜觇牌中部设有棱镜框，棱镜水平调节器顶部连接棱镜觇牌，底端连接棱镜本体顶部，使棱镜本体悬挂在棱镜框内，U型架围设在棱镜本体外侧，两调节旋钮分别穿过U型架两侧与棱镜本体两侧相抵。该专用棱镜装置能够很好地适应不同拱肋关键位置处的实际空间情况，具有固定操作简便、实用性强的优点。优点。优点。


技术研发人员：谢开仲 宁杰才 王权国 覃悦
受保护的技术使用者：广西大学
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/9/16