一种桩柱一体化预制管桩方位精确定位装置及定位方法与流程

本发明涉及装配式桥梁施工测量定位领域，特别涉及一种桩柱一体化预制管桩方位精确定位装置及定位方法。

背景技术：

在高速公路改扩建工程中，为了降低对已有交通的影响，往往需要减少施工场地的使用、缩短施工时间。为此，“桩柱一体化”工艺应运而生，其区别于常规桥梁下部结构主要是采用法兰盘连接结构形式带来传统的墩和柱之间现场浇筑承台。由于取消了现场浇筑养护时间，可以极大的加快施工速度。同时，法兰连接结构轮廓和预制管桩直径一致，从而降低了场地的占用。但是，相比较于现场浇筑承台可以调节预制管桩方位，“桩柱一体化”工艺预制管桩方位则无法调节，因此需要在预制管桩一开始安装时就精确确定出其方位。由于在预制管桩定位时，平面控制存在困难且往往不能一次就位，需要多次调整。为此，提出一种便捷、快速的“桩柱一体化”工艺预制管桩方位精确定位方法就显得十分重要。

技术实现要素：

基于上述内容，本发明提出一种桩柱一体化预制管桩方位精确定位装置及定位方法，以保证试验桩的定位，且尽可能使试验桩一次就位，减少调整次数。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种桩柱一体化预制管桩方位精确定位装置，包括支架、棱镜、反射片、测量机器人、信号发射器、信号收发器、pc端和天线，所述支架安装在预制管桩的顶面，所述棱镜安装在支架上，并位于所述预制管桩的中心线上，所述反射片安装在预制管桩侧面的顶端，其中心被所述预制管桩的方位线穿过，所述测量机器人放置在施工现场的控制点上，其通过所述棱镜和反射片采集数据，所述测量机器人通过信号发射器连接天线，所述信号发射器通过天线连接信号收发器，所述信号收发器与pc端连接。

优选地，所述支架呈十字状，其中心位于所述预制管桩的中心线上。

优选地，所述棱镜平行预制管桩的中心线设置。

基于上述定位装置，本发明还提供一种桩柱一体化预制管桩方位精确定位方法，所述方法的实现过程为：每节预制管桩吊装前，将支架安装在预制管桩的顶面上，棱镜和反射片处于预制管桩的测点上，其中，棱镜安装在支架上，其所处的测点位于预制管桩的中心线上，反射片所处的测点位于预制管桩侧面的顶端，其被预制管桩的方位线穿过；反射片和棱镜安装在测点后，处于控制点处的测量机器人通过棱镜和反射片分别测量得到两者所在测点的坐标，所测得的坐标信息通过信号发射器和天线传递给pc端，pc端通过该两测点的坐标解算出预制管桩的方位角，从而获取预制管桩的坐标及方位角；根据所获取的坐标及方位角调节预制管桩的位置，直至预制管桩符合设计要求。

优选地，在进行预制管桩定位时，建立局部坐标系，局部坐标系布置规则如下：以1#预制管桩中心点为坐标原点，垂直于盖梁轴线为x轴，平行于盖梁轴线为y轴。

优选地，两测点的坐标转化为预制管桩的方位角的方法为：设预制管桩桩顶测点的坐标为a(xa，ya)，预制管桩方位线上的测点的坐标为b(xb，yb)；

其中，a至b坐标增量为：

△x＝xb-xa；

△y＝yb-ya；

象限角为：β＝arctan(△y/△x)；

若△y>0,△x>0,说明角在第一象限，坐标方位角α＝β；

若△y>0,△x<0,说明角在第二象限，坐标方位角α＝180-β；

若△y<0,△x<0,说明角在第三象限，坐标方位角α＝β+180；

若△y<0,△x>0,说明角在第四象限，坐标方位角α＝360-β。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过测量机器人实时测量得到预制管桩桩顶两侧点的坐标，再通过该两测点的坐标解算出预制管桩的方位角，基于所测量得到的坐标和所获得的方位角分别与设计坐标及方位角进行对比，从而对预制管桩的位置进行调整，直至符合设计要求，方完成预制管桩的调节定位施工，该定位装置简单易操作，基于该定位装置所给出的定位方法，通过测量将预制管桩中心点坐标及方位偏差定量表达，精确量化预制管桩移动的位置及方位偏差，提高了预制管桩定位精度，使预制管桩能迅速、准确地找准目标位置，方法简便，可操作性强。

附图说明

图1是本发明定位装置布置的示意图。

主要元件符号说明

图中：支架1、棱镜2、反射片3、测量机器人4、天线5、pc端6、预制管桩7、起吊系统8。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，在本发明的一种较佳实施方式中，一种桩柱一体化预制管桩方位精确定位装置，包括支架1、棱镜2、反射片3、测量机器人4、信号发射器、信号收发器、pc端6和天线5，所述支架1呈十字状，其中心位于所述预制管桩7的中心线上，所述支架1安装在预制管桩7的顶面，所述棱镜2安装在支架1上，并位于所述预制管桩7的中心线上，优选使得所述棱镜2平行预制管桩7的中心线设置，所述反射片3安装在预制管桩7侧面的顶端，其中心被所述预制管桩7的方位线穿过，该方位线为预制管桩7桩顶盖梁的轴线方向，所述测量机器人4放置在施工现场的控制点上，其通过所述棱镜2和反射片3采集数据，所述测量机器人4通过信号发射器连接天线5，所述信号发射器通过天线5连接信号收发器，所述信号收发器与pc端6连接，具体的，测量机器人4通过棱镜2和反射片3获得预制管桩7桩底中心处测点和方位线上测点的坐标，然后通过信号发射器将所测量得到的两测点的坐标发给pc端6，pc端6接收后在数据分析平台上进行数据的分析并显示，从而实现预制管桩7方位的实时检测。

基于上述定位装置，本发明还提供一种桩柱一体化预制管桩7方位精确定位方法，所述方法的实现过程为：每节预制管桩7使用起吊系统8吊装前，将支架1安装在预制管桩7的顶面上，棱镜2和反射片3处于预制管桩7的测点上，其中，棱镜2安装在支架1上，其所处的测点位于预制管桩7的中心线上，反射片3所处的测点位于预制管桩7侧面的顶端，其被预制管桩7的方位线穿过；反射片3和棱镜2安装在测点后，处于控制点处的测量机器人4通过棱镜2和反射片3分别测量得到两者所在测点的坐标，所测得的坐标信息通过信号发射器和天线5传递给pc端6，pc端6通过该两测点的坐标解算出预制管桩7的方位角，从而获取预制管桩7的坐标及方位角；根据所获取的坐标及方位角调节预制管桩7的位置，直至预制管桩7符合设计要求，具体是，将所获取的坐标及方位角与设计坐标及方位角进行对比，根据对比结果对预制管桩7的位置进行调整，直至符合设计要求，方完成预制管桩7的调节定位施工。

在本发明中，在进行预制管桩7定位时，建立局部坐标系，局部坐标系布置规则如下：以1#预制管桩7中心点为坐标原点，垂直于盖梁轴线(也就是方位线)为x轴，平行于盖梁轴线为y轴。

两测点的坐标转化为预制管桩7的方位角的方法为：设预制管桩7桩顶测点(也就是棱镜2所在测点)的坐标为a(xa，ya)，预制管桩7方位线上的测点(也就是反射片3所在测点)的坐标为b(xb，yb)；

其中，a至b坐标增量为：

△x＝xb-xa；

△y＝yb-ya；

象限角为：β＝arctan(△y/△x)；

若△y>0,△x>0,说明角在第一象限，坐标方位角α＝β；

若△y>0,△x<0,说明角在第二象限，坐标方位角α＝180-β；

若△y<0,△x<0,说明角在第三象限，坐标方位角α＝β+180；

若△y<0,△x>0,说明角在第四象限，坐标方位角α＝360-β。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。