本發(fā)明涉及索導(dǎo)管定位測量領(lǐng)域，具體是涉及一種斜拉橋塔柱索道管定位測量裝置及其測量方法，適用于斜拉橋塔柱索道管的定位過程中，對索道管的傾斜度和傾斜方向進行精密測量，是一種標(biāo)識被測物體理論軸線和實際軸線并進行快速精確測量其傾斜度和傾斜方向的裝置和技術(shù)。

背景技術(shù)：

索道管定位測量是關(guān)系斜拉橋塔柱施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，索道管定位精度和定位速度是影響主塔施工結(jié)構(gòu)安全和正常施工的關(guān)鍵，其中索道管傾斜度是斜拉橋施工要求最高的測量精度指標(biāo)(錨固點至出口中心點的軸線相對偏差不大于3mm)。索道管初定位把出口底緣里程方向固定后，索道管精定位的任務(wù)就是精密測量其傾斜度和傾斜方向。塔柱施工過程中，作業(yè)面十分狹窄，塔內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)錯綜交叉，相互干擾，再加上索道管系空心結(jié)構(gòu)，錨固點、出口中心點和軸線點均是虛擬的，精密測量其傾斜度和傾斜方向難度很大。

目前斜拉橋索道管定位的方法，一般有兩種：

1)采用測量虛擬化錨固點和出口中心點三維坐標(biāo)的方法，間接測量索道管軸線進行定位。在錨固板四個特征點和出口四個特征點上分別安置棱鏡，通過測量八個特征點的三維坐標(biāo)換算出錨固點和出口中心點三維坐標(biāo)，間接測量索道管的傾斜度和傾斜方向，這種方法程序復(fù)雜，定位間接，需要測量人員多、費工、費時，定位精度受棱鏡安置誤差和測量點位誤差影響較大。

2)采用測量實體化錨固點和出口中心點三維坐標(biāo)的方法，間接測量索道管軸線進行定位。在錨固板和出口處安裝預(yù)先制作的實體構(gòu)件，通過實體構(gòu)件找出錨固點和出口中心點并安置棱鏡，分別測量錨固點和出口中心點的三維坐標(biāo)，間接測量索道管的傾斜度和傾斜方向。這種方法錨固點和出口中心點定位相互牽制，需要反復(fù)測量反復(fù)調(diào)整，造成費工費時。需要多名以上測量人員施測，測量工效低，而且定位精度受棱鏡安置誤差影響較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種斜拉橋塔柱索道管定位測量裝置及其測量方法，本發(fā)明的定位測量裝置及其測量方法具有可視化、無棱鏡、一人測量特點，可以直觀觀察到索道管的偏差情況，提示施工人員快速精密進行索道管定位，并且消除了棱鏡安置對點誤差來源，大大提高了測量精度和施工效率。

本發(fā)明提供一種斜拉橋塔柱索道管定位測量裝置，包括全站儀、儀器精調(diào)裝置、全站儀腳架、透明圓柱，所述全站儀放置在儀器精調(diào)裝置上，所述儀器精調(diào)裝置放置在全站儀腳架上，所述透明圓柱放置在索道管內(nèi)，所述透明圓柱的頂板和底板上帶有同心圓標(biāo)志，所述儀器精調(diào)裝置通過調(diào)整全站儀的高度實現(xiàn)全站儀的高程精密對位。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述儀器精調(diào)裝置的兩側(cè)分別對應(yīng)設(shè)置有帶齒輪的刻度標(biāo)尺和精調(diào)齒輪組，所述精調(diào)齒輪組與刻度標(biāo)尺的齒輪嚙合，所述精調(diào)齒輪組連接精調(diào)旋鈕，并通過扭動精調(diào)旋鈕調(diào)整全站儀的高度，所述儀器精調(diào)裝置上設(shè)置有緊固旋鈕，所述緊固旋鈕用于鎖定儀器精調(diào)裝置的高度。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述儀器精調(diào)裝置的兩端面上設(shè)置有連接螺栓孔，并通過連接螺栓分別與全站儀和全站儀腳架連接。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述透明圓柱包括兩塊透明板和連接兩塊透明板的連接桿，所述透明板的中部設(shè)置有同心圓圓心，所述透明板的直徑與索道管的內(nèi)徑相等，所述連接桿沿透明板的圓周方向均勻布置從而將透明板固定為透明圓柱。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述透明圓柱的長度與索道管管長一致，所述透明圓柱的頂面與索道管端部的錨固板頂面對齊，所述連接桿的兩端通過螺栓連接在透明板上。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述索道管安裝在索道管定位支架上，所述索道管定位支架上設(shè)置有索道管底口里程擋板，所述索道管底口里程擋板用于索道管的底口底緣里程的固定。

本發(fā)明還提供一種斜拉橋塔柱索道管定位測量裝置的測量方法，其特征在于，包括如下步驟:

s1：安置全站儀于儀器精調(diào)裝置上；

s2：通過儀器精調(diào)裝置把全站儀快速精確調(diào)整至索道管理論軸線的空間延長線中心點；

s3：操作全站儀撥水平角和豎直角，使全站儀的視線與索道管理論傾斜度及傾斜方向一致；

s4：把帶有同心圓標(biāo)志的透明圓柱安置在已初步定位的索道管內(nèi)，透明圓柱的頂板和底板上的同心圓標(biāo)志用于分別標(biāo)示出索道管的實際錨固點b＇和索道管實際出口中心點c＇，索道管的實際錨固點b＇和索道管實際出口中心點c＇的連線表示索道管的實際軸線；

s5：打開全站儀的激光裝置，用激光束將索道管理論軸線標(biāo)示在透明圓柱的同心圓標(biāo)志板上，形成索道管理論錨固點b和索道管理論出口中心點c，根據(jù)同心圓標(biāo)志中心點與光斑的偏差情況，可以直接觀察索道管的實際傾斜度和傾斜方向；

s6：調(diào)整索道管，使透明圓柱兩端的同心圓標(biāo)志中心與激光光斑重合；

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述步驟s2中，已知索道管理論錨固點b、索道管理論出口中心點c的理論坐標(biāo)(xb、yb、zb)、(xc、yc、zc)和置鏡點至錨固點的距離lab，計算位于索道管軸線延長線上的置鏡點a的坐標(biāo)(xa、ya、za)，公式如下：

通過公式(1)、(2)和(3)計算出索道管軸線延長線上的置鏡點a的坐標(biāo)(xa、ya、za)，在置鏡點a在平面上的投影位置a＇處，安置全站儀腳架，儀器精調(diào)裝置安置在全站儀腳架上，同時把全站儀安裝在儀器精調(diào)裝置上，水平移動儀器精調(diào)裝置，精密對中整平全站儀至a＇點；

將全站儀的豎直角撥至90°00＇00"，觀測放置在水準(zhǔn)點上的水準(zhǔn)尺，讀取全站儀水平視線與a點在高程上的投影位置a"的高差；

旋轉(zhuǎn)儀器精調(diào)裝置的旋鈕，調(diào)整刻度標(biāo)尺的讀數(shù)數(shù)值與高差一致，將全站儀水平視線精密對位至a點在高程上的投影位置a"，至此完成全站儀空間對位于a點。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述步驟s3中，操作全站儀的撥水平角α和豎直角β，使全站儀視線與索道管理論軸線一致，水平角α和豎直角β計算公式如下：

α＝arctan((yb-yc)/(xb-xc))(4)

通過公式(4)和(5)計算出水平角α和豎直角β，全站儀通過激光裝置的激光束即可標(biāo)示出索道管理論軸線。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下：

本發(fā)明提供的索道管定位測量裝置和測量方法具有可視化、無棱鏡、一人測量特點，可以直觀觀察到索道管的偏差情況，提示施工人員快速精密進行索道管定位，并且消除了棱鏡安置對點誤差來源，大大提高了測量精度和施工效率。

同時，本發(fā)明提供的索道管定位測量裝置通過設(shè)置儀器精調(diào)裝置把全站儀平面精密對中和高程精密調(diào)整分開進行，解決了平面和高程精密調(diào)整相互牽制、反復(fù)微調(diào)、難以實現(xiàn)空間精密對位的問題，方便全站儀進行空間精密對位。

此外，提供的索道管定位測量裝置能夠直接直觀標(biāo)示出索道管理論軸線和實際軸線的偏差情況，可以隨時提示施工人員快速、高精度定位索道管，大大提高了施工效率和施工質(zhì)量；測量中不使用棱鏡，消除了棱鏡安置對點誤差來源，大大提高了測量精度；只需要一名測量人員即可完成觀測，提高了測量效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的測量方法示意圖。

圖2是全站儀三維空間精密對位原理示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例的儀器精調(diào)裝置示意圖。

圖4為圖3的a-a剖面圖。

圖5為圖4的b-b剖面圖。

圖6為本發(fā)明實施例的透明圓柱示意圖。

圖7為圖6的c-c剖面圖。

圖中，1-全站儀，2-儀器精調(diào)裝置，3-透明圓柱，4-索道管，5-索道管理論軸線，6-全站儀腳架，7-索道管定位支架，8-索道管底口里程擋板，9-連接螺栓孔，10-精調(diào)旋鈕，11-精調(diào)齒輪組，12-緊固旋鈕，13-刻度標(biāo)尺，14-透明板，15-連接桿，16-螺栓，17-同心圓圓心，18-水準(zhǔn)尺，19-全站儀水平視線，20-水準(zhǔn)點，a-索道管軸線延長線上的置鏡點，a＇-a點在平面上的投影位置，a"-a點在高程上的投影位置，b-索道管理論錨固點，c-索道管理論出口中心點，b＇-索道管實際錨固點，c＇-索道管實際出口中心點。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種斜拉橋塔柱索道管定位測量裝置，包括全站儀1、儀器精調(diào)裝置2、全站儀腳架6、透明圓柱3，所述全站儀1放置在儀器精調(diào)裝置2上，所述儀器精調(diào)裝置2放置在全站儀腳架6上，所述透明圓柱3放置在索道管4內(nèi)，所述透明圓柱3的頂板和底板上帶有同心圓標(biāo)志，所述儀器精調(diào)裝置2通過調(diào)整全站儀1的高度實現(xiàn)全站儀1的高程精密對位。

如圖1所示，透明圓柱3的長度與索道管4管長一致，所述透明圓柱3的頂面與索道管4端部的錨固板頂面對齊。所述索道管4安裝在索道管定位支架7上，所述索道管定位支架7上設(shè)置有索道管底口里程擋板8，所述索道管底口里程擋板8用于索道管4的底口底緣里程的固定。

如圖3、圖4、圖5所示，所述儀器精調(diào)裝置2的兩側(cè)分別對應(yīng)設(shè)置有帶齒輪的刻度標(biāo)尺13和精調(diào)齒輪組11，所述精調(diào)齒輪組11與刻度標(biāo)尺13的齒輪嚙合，所述精調(diào)齒輪組11連接精調(diào)旋鈕10，并通過扭動精調(diào)旋鈕10調(diào)整全站儀1的高度，所述儀器精調(diào)裝置2上設(shè)置有緊固旋鈕12,所述緊固旋鈕12用于鎖定儀器精調(diào)裝置2高度。扭緊緊固旋鈕12使得儀器精調(diào)裝置2上下部分擠壓緊，無法滑動，從而實現(xiàn)鎖定。其中，所述儀器精調(diào)裝置2的兩端面上設(shè)置有連接螺栓孔9，并通過連接螺栓分別與全站儀1和全站儀腳架6連接。

如圖6、圖7所示，所述透明圓柱3包括兩塊透明板14和用于連接兩塊透明板14的連接桿15，所述透明板14的中部設(shè)置有同心圓圓心17，所述透明板14的直徑與索道管4的內(nèi)徑相等，所述連接桿15沿透明板14的圓周方向均勻布置從而將透明板14固定為透明圓柱3。所述連接桿15的兩端通過螺栓16連接在透明板14上。

結(jié)合圖1至圖7所示，一種斜拉橋塔柱索道管定位測量裝置的測量方法，包括如下步驟:

s1：安置全站儀1于儀器精調(diào)裝置2上；

s2：通過儀器精調(diào)裝置2把全站儀1快速精確調(diào)整至索道管4理論軸線的空間延長線中心點；

s3：操作全站儀1撥水平角和豎直角，使全站儀1的視線與索道管4理論傾斜度及傾斜方向一致；

s4：把帶有同心圓標(biāo)志的透明圓柱3安置在已初步定位的索道管4內(nèi)，透明圓柱3的頂板和底板上的同心圓標(biāo)志用于分別標(biāo)示出索道管的實際錨固點b＇和索道管實際出口中心點c＇，索道管的實際錨固點b＇和索道管實際出口中心點c＇的連線表示索道管4的實際軸線；

s5：打開全站儀1的激光裝置，用激光束將索道管理論軸線5標(biāo)示在透明圓柱3的同心圓標(biāo)志板上，形成索道管理論錨固點b和索道管理論出口中心點c，根據(jù)同心圓標(biāo)志中心點與光斑的偏差情況，可以直接觀察索道管的實際傾斜度和傾斜方向；

s6：調(diào)整索道管4，使透明圓柱3兩端的同心圓標(biāo)志中心與激光光斑重合；

其中，所述步驟s2中，已知索道管理論錨固點b、索道管理論出口中心點c的理論坐標(biāo)(xb、yb、zb)、(xc、yc、zc)和置鏡點至錨固點的距離lab，計算位于索道管軸線延長線上的置鏡點a的坐標(biāo)(xa、ya、za)，公式如下：

通過公式(1)、(2)和(3)計算出索道管軸線延長線上的置鏡點a的坐標(biāo)(xa、ya、za)，在置鏡點a在平面上的投影位置a＇處，安置全站儀腳架6，儀器精調(diào)裝置2安置在全站儀腳架6上，同時把全站儀1安裝在儀器精調(diào)裝置2上，水平移動儀器精調(diào)裝置2，精密對中整平全站儀1至a＇點；

將全站儀1的豎直角撥至90°00＇00"，觀測放置在水準(zhǔn)點20上的水準(zhǔn)尺18，讀取全站儀1水平視線19與a點在高程上的投影位置a"的高差；

旋轉(zhuǎn)儀器精調(diào)裝置2的旋鈕10，調(diào)整刻度標(biāo)尺13的讀數(shù)數(shù)值與高差一致，將全站儀1水平視線19精密對位至a點在高程上的投影位置a"，至此完成全站儀1空間對位于a點。

其中，所述步驟s3中，操作全站儀1撥水平角α和豎直角β，使全站儀1視線與索道管理論軸線5一致，水平角α和豎直角β計算公式如下：

α＝arctan((yb-yc)/(xb-xc))(4)

通過公式(4)和(5)計算出水平角α和豎直角β，全站儀1通過激光裝置的激光束即可標(biāo)示出索道管理論軸線5。

在實施中，施工人員可以直接觀察索道管實際軸線b＇c＇與理論軸線bc的偏差情況，同時調(diào)整索道管兩端，使透明圓柱頂板和底板上的同心圓圓心b＇、同心圓圓心c＇點與光斑b、光斑c重合，完成索道管定位。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明實施例進行各種修改和變型，倘若這些修改和變型在本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則這些修改和變型也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

說明書中未詳細描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。