[发明专利]一种桥墩立柱垂直度的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及立柱垂直度测量方法的技术领域，特别地，涉及一种桥墩立柱垂直度的检测方法。

背景技术

一直以来，桥墩立柱垂直度检测是个难题。立柱垂直度测量方法有吊垂线法、经纬仪法、靠尺法等，但缺点明显，吊垂线法受风、柱高影响大，并且不能测量水中立柱，经纬仪法测量水中立柱难度较大，且通常只能检测出具有特征点部位的水平偏移及倾斜率，不能检测出构筑物中心轴线的空间线形。靠尺法仅适合较短立柱垂直度测量，操作难度大。

而采用高精度全站仪测量立柱垂直度，不仅能够克服以上检测方法的不足之处，精确测量立柱垂直度，而且可以测量桥墩(双柱或多柱)的扭转角，准确的反映出桥墩实际工作状况。例如，湖南大学土木工程学院、中南大学测绘与国土信息工程系的余家勇、邵旭东2008年在武汉理工大学学报发表的《柱状构筑物垂直度非接触检测方法及其精度分析》中采用了这样的方法：利用非接触的方法切准待测目标的外轮廓，测量其水平方向角和竖直角，根据侧角度推算水平偏移量和倾斜率，并根据最小二乘原理分析其测量精度。其计算过程复杂，难度相当大。

中国专利CN 103884320 A建立了一种构筑物垂直度的检测方法，利用每处横截面直径均不相同的圆柱型构筑物两侧边缘均以其竖向中心线对称的特性，以及全站仪可以精确观测任意两点间水平夹角的功能，得出构筑物任意两点间水平夹角的功能，得出构筑物任意标高处中心的水平角度值，如果该构筑物任意标高处中心的水平角度值都应该相等，反之其角度之差就是垂直度。此方法一次性只能检测出一个方向的垂直度偏差值，工作量大。

CN 104344818 A提供了一种用于检测柱体垂直度的装置及方法，其装置为包括一个水平定位环及三个安装于水平定位环的激光测距传感器，检测电路和上位机软件系统，本系统根据上位机软件系统依据水平定位环在柱体不同位置时激光测距传感器输出的信息判断柱体是否垂直。该发明为接触式测试方法，对于高空、人工不便操作的柱体，此方法具有局限性。

CN104197888 A公开了一种采用图像处理技术的高适应性脚手架立杆垂直度检测方法，采用图像采集设备，拍摄需要检测垂直度的立杆，获取其数字图像，根据压缩后图像像素的水平投影获取定位点，选择合适的定位点拟合直线继续投影到法线空间上，找出法线方向分布峰值，即求出立杆垂直度。此方法过程复杂，人为因素对精度影响大。

本行业亟需一种适用于桥墩、过程简便的垂直度测量方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种桥墩立柱垂直度的检测方法，以解决现有测量技术不适用于远在河面中央、不方便直接接触的桥墩，且计算过程复杂的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种桥墩立柱垂直度的检测方法，步骤如下：

A、选择任一能够看到第一桥墩的位置为测站点；

B、测量出观测点至第一桥墩两侧边缘的观测线与水平线之间夹角α1、β1，计算夹角α1、β1的平均角度γ1，该角度的边与第一桥墩外壁的交点为点A，测量出A点的坐标值为(X1，Y1，Z1)，坐标系为X为与桥梁长度方向垂直的方向，Y为与桥梁长度方向一致的方向，Z为垂直于地平面的方向；

C、根据步骤B，根据平均角度γ2在桥墩外壁上确定点B，测量出B点的坐标值为(X2，Y2，Z2)；

D、根据第一桥墩横截面的半径R1，确定点A和点B所在的横截面圆心O1和O2；

E、过点O1向桥梁桥面中轴线引垂线，点O2在该垂线上的垂点为M1，第一桥墩的垂直度为：

优选的，点A和点B分别位于第一桥墩的上下两端。

优选的，步骤D后还包括步骤：

F、按照步骤B、C、D的方法，获得第二桥墩上的横截面圆心O3和O4；

G、过点O3向桥梁桥面中轴线引垂线，点O4在该垂线上的垂点为M2，第二桥墩的垂直度为：

优选的，步骤D后还包括步骤：

H、连接圆心O1和圆心O3，获得直线L1；连接圆心O2和圆心O4，获得直线L2；直线L1和直线L2在同一水平面上的投影线之间的夹角为桥墩的扭转角。

本发明具有以下有益效果：

墩柱垂直度的测量是桥梁质量检测过程中需要测量的一项指标，在规范中由要求墩柱的实测垂直度和设计值之间的误差保持在一定的允许范围内，超出范围，则需要对墩柱进行相应的处理。