发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于高差及坡度精确测量的多功能水准尺，实现对桥面任意两点间的高差和坡度的精确测量，减少测量误差，同时在高差测量及坡度换算过程中确定桥面板局部坡度不满足要求的区域，便于进行后续修复工作。

本发明还提供上述用于高差及坡度精确测量的多功能水准尺的使用方法。

本发明的技术方案如下：

一种用于高差及坡度精确测量的多功能水准尺，包括底座、连接装置和主尺，其中，底座上设置有量角器，底座上活动连接有连接装置，连接装置上活动连接有主尺。

优选的，底座包括底板和连接板，底板上竖向设置有连接板，连接板上设置有量角器，连接板顶端通过销轴连接有连接装置。

进一步优选的，销轴位置竖向对应量角器的中心点，连接装置上设置有角度基准线，通过角度基准线的摆动配合量角器读取主尺及连接装置的倾斜角度。

优选的，连接装置顶端设置有凸起，凸起上环绕设置有滚珠，连接装置通过凸起和滚珠活动连接有主尺。使用时可使主尺刻度面随时朝向观测方向。

优选的，主尺上设置有调平气泡，通过观测调平气泡实现主尺调平，调平后需人工保持平衡。

上述用于高差及坡度精确测量的多功能水准尺的使用方法，操作步骤如下：

(1)设定桥面板上测量控制点分别为A、B两点，测量时分别于A、B两点架设水准尺，使底座地面贴合桥面板平面；

(2)通过观测调平气泡调整主尺，使主尺处于竖直状态，在任意点架设水准仪，通过水准仪读取A、B两点处主尺上同一水平高度的刻度值，两个刻度值的差值为A、B两点的高差H，同时测量取得A、B两点的间距S；

(3)通过量角器及角度基准线读取A、B两点处相应的角度偏差α1(A点处)、α2(B点处)，计算A、B两点间的坡度α3，α3＝arctan(H/S)。

优选的，步骤(3)中，若α1＝α2＝α3，则A、B两点处的桥面板状态正常，符合设计要求，无需进行修复调整；

若α1＞α3，则A点桥面板凸起，α1＜α3，则A点桥面凹陷；

若α2＜α3，则B点桥面板略凹陷，α2＞α3，则B点桥面凸起；

通过步骤(3)确定A、B两点的桥面板状态，为后续修复调整提供参考。

进一步优选的，使用方法还包括步骤(4)，在A、B两点处的横截面分别选取多个测量控制点，重复步骤(1)-(3)，取坡度平均值，比较α1、α2、α3间的大小关系，确定桥面板中凸起或凹陷区域；

步骤(5)，复核α3与设计坡度之间的大小关系，坡度α3＝arctan(H/S)，对比α3与设计坡度是否相同，相同证明该区域坡度满足设计要求，不同则需进行修复。

优选的，当桥面板存在局部凸起或凹陷时，底座倾斜角度不同会导致高差测量出现误差，误差通过底座高度和倾斜角度换算消除，具体消除方式如下：

α1＞α2时，H＝L_B-L_A-(L_C×cosα2-L_C×cosα1)；

α1＜α2时，H＝L_B-L_A+(L_C×cosα1-L_C×cosα2)。

上式中，L_A为A点主尺观测值，L_B为B点主尺观测值，L_C为底座高度，底座高度为装置固有属性。

本发明的有益效果在于：

1、本发明实现对桥面任意两点间的高差和坡度的精确测量，减少测量误差，同时在高差测量及坡度换算过程中确定桥面板局部坡度不满足要求的区域，便于进行后续修复工作。

2、本发明为坡度计算过程提供客观验证，多项对比以实现精确测量坡度。