一种快速有效的桥梁圆墩竖直度测试方法和系统

技术领域

本发明属于桥梁工程检测技术领域，具体涉及一种快速有效的桥梁圆墩竖直度测试方法和系统。

背景技术

桥梁墩柱的竖直度是评定桥梁工程施工质量的重要指标之一，随着我国公路建设的发展，桥梁工程所占的比例越来越高，大量高墩桥梁出现，在桥梁下部结构施工过程中，墩柱竖直度的控制是一个非常重要的指标，若施工过程中控制不到位，将导致墩柱竖直度超出规范允许的限值，使得墩柱在运营中产生较大的附加弯矩，将直接影响桥梁结构的受力状态。若不能对墩柱竖直度进行准确有效检测，则留下永久的质量隐患，影响桥梁结构运营安全。

目前常用的圆墩竖直度的检测方法主要包括工程检测尺法、垂线法、全站仪平距法：

工程检测尺为可展式结构，合拢长1m，展开长2m。用于1m检测时，推下仪表盖，活动销推键向上推，将检测尺左侧面靠紧被测面。待指针自行摆动停止时，直读指针所指刻度下行刻度数值，此数值即为被测面1m垂直度偏差，每格为1mm。2m检测时，将检测尺展开后锁紧连接扣，检测方法同上，直读指针所指上行刻度数值，此数值即被测面2m垂直度偏差，每格为1mm。如被测面不平整，可用右侧上下靠脚(中间靠脚旋出不要)检测。工程检测尺原理简单，使用方便，效率较高，但也存在较多不足之处：①仅能对墩身底部检测人员所能触及部位进行检测。②由于其通过靠紧被测面进行测试，当被测面表面不平整时，测试误差较大。

垂线法即利用地心引力原理，在墩柱顶部悬吊锤球，在底部量测垂线与墩柱间距离，然后计算垂直度。垂线法测量墩柱竖直度为传统测试方法，也是《公路工程质量检验评定标准》(第一册土建工程)(JTG F80/1-2017)中墩柱较矮时所推荐采用方法，不需要复杂的仪器，可简单、快速的完成墩柱竖直度的测量工作，但也存在较多不足之处：①测试精度略低。②需要桥梁检测车等辅助作业。③受天气影响大，风速较大时测量数据不准确。

全站仪平距法根据选定的待测墩柱，确定纵、横方向及结构物的前、后、左、右侧观测方位。在墩柱后侧适当距离处架设并调平全站仪，瞄准上部表面并锁定竖直度盘和水平度盘测量上部测点与仪器之间的水平距离和相对高差；保持水平度盘锁定，松开竖直度盘，转动竖直度盘瞄准下部表面，锁定竖直度盘，测量下部测点与全站仪之间的平距和相对高差。以相同的方法分别在结构物的前侧、左侧、右侧距墩柱适宜距离架设全站仪，测量各侧全站仪与上下部测点的平距和相对高程，计算得到竖直度。全站仪平距法是测量墩柱竖直度的可靠方法，但也存在较多不足之处：①需要架设多次仪器，测试效率较低。②受地势影响较大，部分墩柱附近不具备多次架设仪器条件；③与工程检测尺法类似，当被侧面表面不平整时，测试误差较大。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种快速有效的桥梁圆墩竖直度测试方法和系统，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种快速有效的桥梁圆墩竖直度测试方法，包括以下步骤：

步骤1，桥梁圆墩的圆墩墩底截面和圆墩墩顶截面采用刚性材料作为模板施工建成，因此，圆墩墩底截面和圆墩墩顶截面不会发生变形，圆墩墩底截面和圆墩墩顶截面均为圆形；

步骤2，建立任意XY坐标系；在XY坐标系下，在圆墩墩底截面的圆周上，选定同一高程的三个测点，分别为：测点A

步骤3，在XY坐标系下，在圆墩墩顶截面的圆周上，选定同一高程的三个测点，分别为：测点A

步骤4，根据测点A

同样，根据测点A

步骤5，根据圆心O

根据圆心O

由于投影圆(1)和投影圆(2)表示在同一个XY坐标系下，因此，圆心O

步骤6，对于测点A

根据三角形三条边的长度，计算∠A

步骤7，延长测点A

由于测点A

过圆心O

步骤7，点D、圆心O

因此，根据三角形定理，计算得到圆心O

其中，距离L4为圆墩在顺桥向方向的偏差；距离L5为圆墩在横桥向方向的偏差；由此测量得到圆墩竖直度。

本发明还提供一种快速有效的桥梁圆墩竖直度测试系统，包括：

读取模块，用于读取在XY坐标系下，测点A

还用于读取测点A

圆心坐标计算模块，用于根据测点A

还用于根据测点A

半径计算模块，用于计算测点A

绘制模块，用于根据圆心O

根据圆心O

由于投影圆(1)和投影圆(2)表示在同一个XY坐标系下，因此，圆心O

第一角度计算模块，用于对于测点A

根据三角形三条边的长度，计算∠A

第二角度计算模块，用于延长测点A

由于测点A

过圆心O

点D、圆心O

竖直度偏差计算模块，用于根据三角形定理，计算得到圆心O

其中，距离L4为圆墩在顺桥向方向的偏差；距离L5为圆墩在横桥向方向的偏差；由此测量得到圆墩竖直度。

优选的，所述快速有效的桥梁圆墩竖直度测试系统通过EXCEL表格形式实现。

本发明提供的一种快速有效的桥梁圆墩竖直度测试方法和系统具有以下优点：

本发明提供的一种快速有效的桥梁圆墩竖直度测试方法和系统，可简单、快速准确的测算得到桥梁圆墩竖直度，具有现场操作方便、精度高、经济效益好等优点。

附图说明

图1为本发明提供的一种快速有效的桥梁圆墩竖直度测试方法的原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明属于桥梁工程检测领域，应用于桥梁工程竣(交)工验收及运营过程中的圆墩竖直度检测。本发明提供的测试方式与传统方式完全不同，是全新设计的针对圆墩竖直度的检测方法，可用于：1、竣(交)工验收时的圆墩竖直度检测；2、运营过程中的圆墩竖直度检测。具有以下优点：1、测试理念清晰，理论依据充分；2、无需测量绝对坐标，现场操作方便；3、检测精度达毫米级，能满足规范要求；4、配合自动计算表格，检测结果快速处理。因此，本发明测试方法及自动计算表格具有很强的实用型和现实意义。

参考图1，本发明提供一种快速有效的桥梁圆墩竖直度测试方法，包括以下步骤：

步骤1，桥梁圆墩的圆墩墩底截面和圆墩墩顶截面采用刚性材料作为模板施工建成，因此，圆墩墩底截面和圆墩墩顶截面不会发生变形，圆墩墩底截面和圆墩墩顶截面均为圆形；另外，根据实际施工情况，除混凝土表面蜂窝麻面、凹凸不平等局部小部位外，圆墩墩底截面的点整体上位于同一高程，圆墩墩顶截面整体上位于同一高程。

步骤2，建立任意XY坐标系；在XY坐标系下，在圆墩墩底截面的圆周上，选定同一高程的三个测点，分别为：测点A

测定测点A

步骤3，在XY坐标系下，在圆墩墩顶截面的圆周上，选定同一高程的三个测点，分别为：测点A

步骤4，根据测点A

实际应用中，可设计自动计算excel表格，计算得到圆心O

同样，根据测点A

同样的，可设计自动计算excel表格，计算得到圆心O

步骤5，根据圆心O

根据圆心O

由于投影圆1和投影圆2表示在同一个XY坐标系下，因此，圆心O

步骤6，对于测点A

根据三角形三条边的长度，计算∠A

本步骤，同样可通过自动计算excel表格实现。

步骤7，延长测点A

由于测点A

过圆心O

步骤7，点D、圆心O

本步骤同样可通过自动计算excel表格实现。

又由于圆心O

因此，根据三角形定理，计算得到圆心O

其中，距离L4为圆墩在顺桥向方向的偏差；距离L5为圆墩在横桥向方向的偏差；由此测量得到圆墩竖直度。

本发明中，各步骤计算，均可采用自动计算excel表格快速方便自动计算而得。

本发明还提供一种快速有效的桥梁圆墩竖直度测试系统，包括：

读取模块，用于读取在XY坐标系下，测点A

还用于读取测点A

圆心坐标计算模块，用于根据测点A

还用于根据测点A

半径计算模块，用于计算测点A

绘制模块，用于根据圆心O

根据圆心O

由于投影圆1和投影圆2表示在同一个XY坐标系下，因此，圆心O

第一角度计算模块，用于对于测点A

根据三角形三条边的长度，计算∠A

第二角度计算模块，用于延长测点A

由于测点A

过圆心O

点D、圆心O

竖直度偏差计算模块，用于根据三角形定理，计算得到圆心O

其中，距离L4为圆墩在顺桥向方向的偏差；距离L5为圆墩在横桥向方向的偏差；由此测量得到圆墩竖直度。

实际应用中，快速有效的桥梁圆墩竖直度测试系统通过EXCEL表格形式实现。

例如，如下表所示，为自动计算excel表格示意表。

三点定圆法计算墩柱竖直度自动计算表格

自动计算excel表格：

(1)输入墩底1#截面3个测点坐标，分别为：测点A

(2)输入墩顶2#截面3个测点坐标；分别为：测点A

(3)自动计算得到墩底1#截面圆心O

(4)计算得到墩顶2#截面圆心O

(5)自动计算得到横桥向竖直度偏差；

(6)自动计算得到顺桥向竖直度偏差。

本发明提供的一种快速有效的桥梁圆墩竖直度测试方法和系统具有以下优点：

本发明提供的一种快速有效的桥梁圆墩竖直度测试方法和系统，可简单、快速准确的测算得到桥梁圆墩竖直度，具有现场操作方便、精度高、经济效益好等优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。