阅读说明：本技术 一种扣塔偏位监测装置 (Detain tower off normal monitoring devices ) 是由 彭浩 郑雪玉 郭法旺 周以林 卞晓卫 易伟 于 2020-05-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种扣塔偏位监测装置,包括垂直在基座上的扣塔支柱；在扣塔支柱的轴心线上有铟钢丝,扣塔支柱顶端固定有坐标仪,坐标仪上方固定有浮筒,铟钢丝顶端接于浮筒底部,铟钢丝垂直向下穿过坐标仪；坐标仪电气连接于蓄电池。本发明铟钢丝处于保护管内,其与浮筒连接后一直处于垂直张紧状态,属于独立工作系统,不受扣塔自身弹性变形、弯曲、边界、外部风雨等因素影响,同时垂线坐标仪与扣塔结构同步变形,因此可以准确获取扣塔顶部中心偏移量,测量精度高,可靠性和耐久性好。(The invention provides a buckling tower deviation monitoring device, which comprises a buckling tower support vertical to a base; an indium steel wire is arranged on the axis of the buckling tower support, a coordinatograph is fixed at the top end of the buckling tower support, a floating barrel is fixed above the coordinatograph, the top end of the indium steel wire is connected to the bottom of the floating barrel, and the indium steel wire vertically penetrates through the coordinatograph downwards; the coordinate device is electrically connected to the battery. The indium steel wire is positioned in the protective pipe, is always in a vertical tensioning state after being connected with the buoy, belongs to an independent working system, is not influenced by factors such as elastic deformation, bending, boundary, external wind and rain of the buckling tower and the like, and simultaneously the plumb line coordinatograph and the buckling tower structure synchronously deform, so that the central offset of the top of the buckling tower can be accurately obtained, the measurement precision is high, and the reliability and the durability are good.)

一种扣塔偏位监测装置

技术领域

本发明涉及一种扣塔偏位监测装置。

背景技术

目前，国内拱桥施工常用斜拉扣挂法，此方法需要设置斜拉扣索拉住悬臂状态的拱肋，即将扣索一端固定连接在拱肋上，另一端锚固在扣塔上，然后在扣塔另一侧设置背索以平衡扣索水平力，背索锚固于地锚中，或采用转向滑轮，扣、背索合一。简而言之，扣索连接主拱与扣塔，背索连接扣塔与地锚，当扣、背索产生的水平力不平衡时，扣塔会产生偏位现象，这对于桥梁线形和结构应力是不利的，施工过程中应尽量消除或减小这种影响。

施工阶段，扣、背索的索力是随着挂篮前移和主拱浇筑而动态变化的过程，因此应紧随施工进度，实时跟踪监测扣塔偏位情况，在出现异常时，能够及时报警，利于现场调整纠偏，保证工程安全。

传统观测扣塔偏位的方法是使用全站仪，采用交会法或极坐标法测量，但是采用这种方法，反映的是事后结果，而非施工全过程，同时现场观测和数据处理耗时长、人力投入大。另外，利用激光原理或其他设备的方式，实际使用效果不佳。上述方法均受外部环境条件影响大，观测精度难以保证，时效性较差且不易实现自动化观测。

由贵州桥梁建设集团有限公司和柳州黔桥工程材料有限公司联合开发的《塔架偏移自动测量报警系统及方法》(公开，申请公布号CN109341662A)是在扣塔顶部边缘固定特制的高强度钢丝，然后连接在重锤上使其张紧，通过观测钢丝长度的变化来推算塔顶的顺桥向位移，实现了自动化观测和报警功能。但是，该套系统仍存在一些不足：

(1)假定扣塔为刚体，不发生弹性变形，因此在计算时将扣塔总长度假定为固定常数，而实际上，扣塔一般高达几十米，其发生变形后自身长度也会发生相应改变，若仍然按照扣塔原始状态时的总长度参与计算，结果存在一定偏差。

(2)仅能够监测平面上一个指定方向的扣塔偏移量，一般根据关注重点而设置为监测顺桥向的偏移量，因此不能监测平面上横桥向的偏移量，即无法反映扣塔是否存在扭转情况。若要实现该功能，需要单独增加整套设备，不经济。

(3)关键构件之一的特制高强度钢丝处于自然环境中，虽然由重锤悬挂张紧，但是由于整体悬空长度较大，存在一定的自然下垂，同时在风力很强时，钢丝有可能产生摆动或抖动，对观测结果有一定影响。

(4)由于存在特制部件，整套系统造价过高，市场价格约80万，不利于推广应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种扣塔偏位监测装置，该扣塔偏位监测装置不受扣塔自身弹性变形、弯曲、边界、外部风雨等因素影响，且可与扣塔同步变形，，因此可以准确获取扣塔顶部中心偏移量，测量精度高，可靠性和耐久性好。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种扣塔偏位监测装置，包括垂直在基座上的扣塔支柱；在扣塔支柱的轴心线上有铟钢丝，扣塔支柱顶端固定有坐标仪，坐标仪上方固定有浮筒，铟钢丝顶端接于浮筒底部，铟钢丝垂直向下穿过坐标仪；坐标仪电气连接于蓄电池。

所述扣塔支柱顶部平放固定有底板，底板上还固定有保护罩构成封闭空间，坐标仪、浮筒、蓄电池均固定在保护罩内。

在保护罩内有安装支架，坐标仪、浮筒固定在安装支架上，蓄电池固定在底板上。

所述坐标仪还连接于数据采集和传输模块。

所述蓄电池连接有太阳能板，太阳能板固定在保护罩顶部。

所述坐标仪还连接有警报器。

所述浮筒连通铟钢丝并注入有液压油使得铟钢丝张紧。

所述铟钢丝下端固定有锚头。

所述扣塔支柱的轴心线上有保护管垂直固定在基座上，铟钢丝位于保护管中。

本发明的有益效果在于：铟钢丝处于保护管内，其与浮筒连接后一直处于垂直张紧状态，属于独立工作系统，不受扣塔自身弹性变形、弯曲、边界、外部风雨等因素影响，同时垂线坐标仪与扣塔结构同步变形，因此可以准确获取扣塔顶部中心偏移量，测量精度高，可靠性和耐久性好；成本可降低45％，日常人力投入可减少3人，现场安装便捷，数据采集和计算分析、预警预报均可自动化，满足实时监控需求，不仅确保了施工全过程的安全，同时降低了工作强度；技术经济效益好，适用性强，推广应用价值高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1-基座，2-保护管，3-铟钢丝，4-锚头，5-扣塔支柱，6-底板，7-安装支架，8-坐标仪，9-浮筒，10-数据采集和传输模块，11-蓄电池，12-保护罩，13-太阳能板，14-警报器。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1所示的一种扣塔偏位监测装置，包括垂直在基座1上的扣塔支柱5；在扣塔支柱5的轴心线上有铟钢丝3，扣塔支柱5顶端固定有坐标仪8，坐标仪8上方固定有浮筒9，铟钢丝3顶端接于浮筒9底部，铟钢丝3垂直向下穿过坐标仪8；坐标仪8电气连接于蓄电池11。

扣塔支柱5顶部平放固定有底板6，底板6上还固定有保护罩12构成封闭空间，坐标仪8、浮筒9、蓄电池11均固定在保护罩12内。

在保护罩12内有安装支架7，坐标仪8、浮筒9固定在安装支架7上，蓄电池11固定在底板6上。

坐标仪8还连接于数据采集和传输模块10。

蓄电池11连接有太阳能板13，太阳能板13固定在保护罩12顶部。

坐标仪8还连接有警报器14。

浮筒9连通铟钢丝3并注入有液压油使得铟钢丝3张紧。

铟钢丝3下端固定有锚头4。

扣塔支柱5的轴心线上有保护管2垂直固定在基座1上，铟钢丝3位于保护管2中。

本发明的结构安装过程：

在扣塔混凝土基座1浇筑前，在基座中心处先预埋保护管2，保护管2为镀锌钢管或PVC管或PE管，然后跟随扣塔安装进度，依次连接保护管2至扣塔顶部。将铟钢丝3一端与锚头4固定连接，然后沿保护管2下放至管底，将灌浆管伸入管底进行灌浆固结，确保锚头4稳固于基座1内。在扣塔支柱5顶部加装底板6，然后将安装支架7通过螺栓固定在底板6上，在安装支架上依次放置垂线坐标仪8和浮筒9，然后将铟钢丝3穿过垂线坐标仪8的中间孔洞并与浮筒9的固定杆连接，向浮筒9内注入液压油，直至铟钢丝3完全张紧，然后将浮筒9固定。继续调整垂线坐标仪8的位置，使得铟钢丝3基本处于垂线坐标仪8的中间，然后将垂线坐标仪8固定。安装数据采集和传输模块10，调试正常后将其固定。然后安装蓄电池11，盖上保护罩12，将蓄电池线缆与太阳能板13可靠连接后，将保护罩12用螺栓固定在底板6上。最后安装警报器14，至此安装完毕。

在具体使用场景中，本发明的一种实际使用过程：

第一步：根据仿真分析计算的扣塔偏移位移范围，定制垂线坐标仪和保护管，确保垂线坐标仪的量程、精度和稳定性满足需求，保护管的直径满足铟钢丝能够自由活动。同时，根据扣塔高度确定铟钢丝和浮筒的尺寸，自行加工安装支架和保护罩。

第二步：在扣塔混凝土基座浇筑前预埋首节保护管，然后紧随扣塔安装进度，从下往上，依次连接安装各段保护管，过程中应将保护管通过卡箍固定在扣塔上，确保其稳固，不产生大的偏移。

第三步：安装底板和支架，将垂线坐标仪和浮筒初步放置在支架上，然后将铟钢丝依次穿过底板中间孔洞和垂线孔洞后与浮筒固定杆连接，此时铟钢丝为松弛状态，同时切忌弯折铟钢丝。

第四步：向浮筒内注入液压油，直至铟钢丝完全张紧，调整垂线坐标仪位置使得铟钢丝居于垂线坐标仪的中部，当垂线坐标仪的X、Y向测值基本相同时，调整垂线坐标仪水平，然后固定。

第五步：最后安装数据采集模块、传输及供电、防雷模块。加装保护罩，固定顶部太阳能板，检查线路连接是否正常，调试正常后，固定保护罩，安装警报器，安装完毕。

第六步：安装完成后，取得基准值X₀、Y₀，每次观测值X_i、Y_i，根据公式X_{顺桥向偏移}＝X_i-X₀、Y_{横桥向偏移}＝Y_i-Y₀，即可计算扣塔的偏移量。当计算值大于预警值时，警报器报警，现场施工即可进行相应的调整，确保安全。