一种单向倾角仪辅具及安装方法与流程

本发明涉及土木工程监测领域，具体涉及水工建筑物及工民用建筑物结构稳定性与变形监测时所用的一种单向倾角仪辅具及安装方法。

背景技术：

在大坝、水闸等水工建筑物，以及隧道、桥梁、土建基坑等工民用建筑物的建造过程中，由于水压力、墙后回填土及一些其他的外荷载作用，建筑物的主体结构不可避免地会产生转角或水平位移等变形，在建造过程中以及后期运营时都需要对建筑物结构的变形和稳定性密切关注，因此就需要对建筑物结构相对水平位移的变化量进行实时监测。一般采用单向倾角仪进行直接测量。

目前单向倾角仪的安装通常采用捆扎法，即先确定安装位置，将单向倾角仪放到安装位置，一人固定仪器位置，另一人用扎钩缠绕扎丝先把单向倾角仪绑扎到钢筋上，再用铁丝进一步将单向倾角仪与钢筋牢牢绑住。这种传统的单向倾角仪安装方法不仅仪器难以固定，而且容易产生垂直度难以保证、初始角度难以精确调整等问题。具体而言，传统的单向倾角仪安装方法存在以下缺点和不足：

(1)首先仪器难以固定，受力时易松动；

(2)其次，仪器的垂直度不易保证；

(3)再次，安装完毕仪器角度难以精确调整。

上述问题的存在不可避免地对结构的变形和稳定性监测工作产生影响。分析其原因，主要影响因素有三点：

(1)绑扎工具和方式过于原始简单。传统的安装方式仅仅采用扎丝和铁丝进行绑扎，首先，扎丝的承载力很低，不能承受将单向倾角仪牢固绑扎所需施加的力，在扎钩的作用下经常会疲劳软化直至失去承载力；其次，绑扎过程中铁丝绑扎到带肋钢筋上时，通常会作用到钢筋的肋部，而当混凝土浇筑时由于仪器承受巨大的下落冲击力和振捣棒的剧烈振捣会导致铁丝从带肋钢筋的肋部滑落，导致单向倾角仪的松动，使得单向倾角仪的初始角度不为零，然而此时已经很难重新再进行绑扎，导致仪器的测量精度受损，数据的可信度也值得商榷。

(2)对铁丝的依赖性太强。铁丝绑扎法，由于安装过程中铁丝在老虎钳的带动下旋转时受力不均，导致单向倾角仪受到力的作用偏离原定位置或者产生倾角位移，使得单向倾角仪的初始角度不为零，垂直度受到干扰；另外，单向倾角仪的这种位置改变并不是肉眼可分辨的，等到通过二次仪表测试时才会发现，而这时已经难以进行调整，对仪器安装的精准度产生影响。

(3)角度不可调问题。绑扎过程中，由于人为操作导致的铁丝的作用不均匀性，不可避免地导致仪器安装位置产生偏差，仪器的初始角度通常不为零，而这时由于铁丝已经被拧紧不易松动，角度不可调整；切断铁丝重新绑扎则又会产生上述同样问题，如此循环不仅不能解决问题，还费时费力，增加安装成本，并且仪器本身还会受到影响，甚至损坏。

因此，为了解决传统的倾角仪安装方法中仪器难以固定、垂直度难以保证以及初始角度难以精确调整等关键技术问题，开发一种便捷可调的单向倾角仪辅具，并采用配套的安装方法十分必要。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种单向倾角仪辅具及安装方法，具体的采用如下的技术方案：

一种单向倾角仪辅具，其为一个具有空腔的带盖盒状结构，其内部的空腔用于容纳安装单向倾角仪，其特征在于：所述辅具为长方体结构，所述辅具底部封闭、顶部设置盖子，所述盖子可以打开。

进一步的，设定：辅具的正面为a面，左侧一面为c面，右侧一面为d面，与正面相对的一面(背面)为b面，顶面为e面，底面为f面。a面中间部分从上至下依次开有两个用来固定单向倾角仪安装架的螺栓孔，一个是定位孔3，其为常规圆孔，另一个是调角孔4，其为圆弧形孔。

利用上述两个螺栓孔即定位孔3、调角孔4，可以用来调整单向倾角仪的初始角度。定位孔3仅用来固定单向倾角仪6在辅具内的位置；弧形孔4为调角孔，有两个功能，一是和定位孔3一样固定单向倾角仪6的位置，另外还允许单向倾角仪6左右转动调整初始角度，可调角度范围：-15°～+15°。

进一步的，底面即f面开有拱形(“∩”形)的横向槽1，所述拱形开口朝外，所述横向槽1从正面即a面底端一直贯通至与之相对的背面即b面底端，用来卡住横向钢筋；并且，在b面上开有拱形(“∩”形)的竖向槽2，所述竖向槽2从e面贯通至f面，用来卡住竖向钢筋。在b面上，所述横向槽1与竖向槽2相邻。

进一步的，所述右侧面即d面为光滑封闭的平面，没有开孔或槽。

进一步的，所述单向倾角仪辅具，顶部的盖子为顶盖，所述顶盖形成e面，所述右侧面即d面通过合页10与顶盖相连接，所述合页10一边固定在顶盖上，一边固定在d面上；顶盖可以绕着合页旋转，实现打开动作；同时，顶盖上也开有拱形的槽，该槽形状与b面上的竖向槽形状相匹配。所述顶盖上还开有一个出线槽5，出线槽5用来将单向倾角仪6的观测电缆线从辅具内引到外面。

进一步的，所述出线槽5为狭长的u型槽，其从顶面的边缘延伸至中部。

进一步的，所述单向倾角仪6还包括安装架7。所述单向倾角仪6一端固定连接到“l”型的安装架7上，所述安装架7底部短边固定连接着单向倾角仪6底部一端，所述单向倾角仪6安置在“l”型的安装架7内部，所述单向倾角仪6另一端连接观测电缆线。所述安装架7的竖直长边上开有两个圆形孔，两个圆形孔内分别设置定位螺栓9、调角螺栓8。

进一步的，所述单向倾角仪6与安装架7的竖直长边之间具有一定的间隙，用于螺栓的伸入与活动。所述定位螺栓9伸入到定位孔3之中，不可左右移动，仅用来固定仪器。所述调角螺栓8伸入到调角孔4之中，其可以在调角孔4的弧形调节槽中沿着弧形轨迹左右转动，以此来调节初始角度。

进一步的，所述单向倾角仪6为圆柱状结构。

进一步的，所述c面与d面相同，也是光滑封闭平面；区别在于c面顶部内侧安装了合页10，用来连接可打开的顶盖。

一种单向倾角仪辅具的安装方法，其采用如前所述的单向倾角仪以及单向倾角仪辅具，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：按图纸的设计要求进行单向倾角仪安装位置的放样，并做好标记；

步骤二：在放样点附近寻找最近的横向钢筋与竖向钢筋的交汇点，作为单向倾角仪的安装点；

步骤三：将单向倾角仪装入辅具，并将安装架上面的定位螺栓9、调角螺栓8分别对准辅具的定位孔3、调角孔4；

步骤四：用定位螺栓9、调角螺栓8将辅具与单向倾角仪安装架固定起来，并旋紧螺栓至仍可调节仪器角度即可；调整仪器观测电缆的角度，使之与顶盖的出线槽(5)对准，关闭顶盖；

步骤五：将辅具固定到钢筋上；

步骤六：此时连接观测电缆与二次仪表，将调角螺栓8逆时针旋转一圈半，根据示数左右转动调角螺栓，直至二次仪表示数归零，此时立即旋紧两个螺栓即可；

步骤七：将单向倾角仪的电缆线解开，沿着钢筋往外走到场外，并用扎丝或者扎带沿线将电缆线绑扎到最近的钢筋上，以防电缆线受损；

步骤八：循环步骤二至步骤七，直到完成所有测线单向倾角仪的安装；

步骤九：吊装内外模板，浇筑混凝土，将步骤七中引到场地外的电缆线引入观测房中，接入mcu或二次仪表中，单向倾角仪安装完成。

进一步的，上述步骤五中将辅具固定到钢筋上的方法具体为：

(1)将辅具的横向槽对准横向钢筋，并使横向槽卡住横向钢筋；

(2)再横向移动将辅具的竖向槽也对准竖向钢筋，并使竖向槽卡住竖向钢筋，这样辅具在横、竖两个方向上都已经被固定，在两个方向上都不会再转动，因此盒内的仪器也不会转动，从而达到固定仪器的目的；

(3)此时调节调角螺栓8将初始角度调至零度，并用六角扳手旋紧定位螺栓9、调角螺栓8。

本发明的有益效果：

根据现有单向倾角仪安装方法中存在的仪器难以固定、垂直度难以保证、角度不可调等缺点和不足，特别有针对性的提出了一种便捷可调的单向倾角仪辅具及其安装方法，目的在于克服传统安装方法的缺陷和不足，并在关键技术上加以改进和优化。本发明的技术方案至少取得以下方面的有益效果：

(1)安装程序简化。辅具(预埋盒)通过车床和模具进行预制批量加工，现场只需一人动手操作安装即可，无需借助扎丝铁丝等强制性绑扎材料，也不需要使用扎钩、老虎钳等工具，安装人员也可由多人减至一人，节省成本，通过手动安装即可，安全快捷。

(2)实现牢固安装与仪器保护。辅具(预埋盒)通过横向槽卡住横向钢筋以及竖向槽卡住竖向钢筋使得辅具(预埋盒)在两个方向都不能移动，而且预埋盒还会保护仪器免受混凝土下落冲击和振捣棒剧烈振捣，实现对仪器最大程度的保护。

(3)增加了角度调整功能。通过在辅具(预埋盒)表面开定位孔和调角孔，使得在混凝土浇筑之前角度的实时调整成为现实，对仪器安装时初始角度偏差过大的问题加以优化和改进，提高了仪器的安装成活率和后期的测量精度，测量数据的真实度与可信度大幅提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是单向倾角仪辅具的正面示意图。

图2是单向倾角仪辅具的右侧面示意图。

图3是单向倾角仪辅具的顶面示意图。

图4是单向倾角仪的正面结构示意图。

图5是单向倾角仪的侧面结构示意图。

图6是单向倾角仪的底面结构示意图。

图7是单向倾角仪辅具各个面的展开图。

图8是单向倾角仪装入辅具时的正面透视图。

图9是单向倾角仪装入辅具时的左侧面透视图。

图10是单向倾角仪装入辅具时的底面透视图。

图11是单向倾角仪辅具安装到横向、竖向钢筋上的示意图。

附图标记，其中：

1——横向槽；2——竖向槽；3——定位孔；4——调角孔；5——出线槽；6——单向倾角仪；7——安装架；8——调角螺栓；9——定位螺栓；10——合页。

具体实施方式

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明提供的系统及其工作方法。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

实施例一

本实施例主要介绍一种单向倾角仪辅具的基本结构。

如附图1-3所示，其为单向倾角仪辅具的三视图。

一种单向倾角仪辅具，其为一个具有内部空腔的带盖盒状结构，所述辅具为长方体结构，即方形柱状体结构，所述辅具底部封闭、顶部设置盖子，所述盖子可以打开。所述辅具设计成为一个预埋盒型式，其中间的空腔用于容纳并安装单向倾角仪。

设定：辅具的正面为a面，左侧一面为c面，右侧一面为d面，与正面相对的一面(背面)为b面，顶面为e面，底面为f面。

如附图1所示，其为单向倾角仪辅具的正面示意图。如附图1所示，a面中间部分从上至下依次开有两个用来固定单向倾角仪安装架的螺栓孔，一个是定位孔3，其为常规圆孔，另一个是调角孔4，其为圆弧形孔。

利用上述两个螺栓孔即定位孔3、调角孔4，可以调整单向倾角仪的初始角度。定位孔3仅用来固定单向倾角仪6在辅具内的位置；弧形孔4为调角孔，有两个功能，一是和定位孔3一样固定单向倾角仪6的位置，另外还允许单向倾角仪6左右转动调整初始角度，可调角度范围：-15°～+15°。

进一步的，如附图1所示，底面即f面开有拱形(“∩”形)的横向槽1，所述拱形开口朝外，所述横向槽1从正面即a面底端一直贯通至与之相对的背面即b面底端，用来卡住横向钢筋；并且，在b面上开有拱形(“∩”形)的竖向槽2，所述竖向槽2从e面贯通至f面，用来卡住竖向钢筋。在b面上，所述横向槽1与竖向槽2相邻。

如附图2所示，其为单向倾角仪辅具的右侧面示意图。如图所示，所述右侧面即d面为光滑封闭的平面，没有开孔或槽。

进一步的，如附图3所示，其为单向倾角仪辅具的顶面示意图。如图所示，所述单向倾角仪辅具，还包括顶盖，所述顶盖形成e面，所述右侧面即d面通过合页10与顶盖相连接，所述合页10一边固定在顶盖上，一边固定在d面上；顶盖可以绕着合页旋转，实现打开动作；同时，顶盖上也开有拱形的槽，该槽形状与b面上的竖向槽形状相匹配。所述顶盖上还开有一个出线槽5，出线槽5用来将单向倾角仪6的观测电缆线从辅具内引到外面。

进一步的，所述出线槽5为狭长的u型槽，其从顶面的边缘延伸至中部。

如附图4所示，其为单向倾角仪的正面结构示意图。

所述单向倾角仪6一端固定连接到“l”型的安装架7上，所述安装架7底部短边固定连接着单向倾角仪6底部一端，所述单向倾角仪6安置在“l”型的安装架7内部，所述单向倾角仪6另一端连接观测电缆线。所述安装架7的竖直长边上开有两个圆形孔，两个圆形孔内分别设置定位螺栓9、调角螺栓8。

如附图5所示，其为单向倾角仪的侧面结构示意图。如图所示，所述单向倾角仪6与安装架7的竖直长边之间具有一定的间隙，用于螺栓的伸入与活动。所述定位螺栓9伸入到定位孔3之中，不可左右移动，仅用来固定仪器。所述调角螺栓8伸入到调角孔4之中，其可以在调角孔4的弧形调节槽中沿着弧形轨迹左右转动，以此来调节初始角度。

如附图6所示，其为单向倾角仪的底面结构示意图。如图所示，所述单向倾角仪6为圆柱状结构。

进一步的，所述c面与d面相同，也是光滑封闭平面；区别在于c面顶部内侧安装了合页10，用来连接可打开的顶盖。

如附图7所示，其为单向倾角仪辅具的各个面的展开图。如图所示，左侧上部为顶面，左侧中部为左侧面，其通过合页10连接着顶面。左侧中部依次为左侧面、正面、右侧面、背面。图中左侧下部是底面。

实施例二

本实施例是在前述实施例一的基础上进行的，主要介绍一种单向倾角仪辅具的安装方法。

如附图8所示，其为单向倾角仪装入辅具时的正面透视图。

如附图9所示，其为单向倾角仪装入辅具时的左侧面透视图。

如附图10所示，其为单向倾角仪装入辅具时的底面透视图。

如附图11所示，其为单向倾角仪辅具安装到横向、竖向钢筋上的示意图。

一种单向倾角仪辅具的安装方法，采用如前所述的单向倾角仪辅具，包括如下步骤：

步骤一：按图纸的设计要求进行单向倾角仪安装位置的放样，并做好标记；

步骤二：在放样点附近寻找最近的横向钢筋与竖向钢筋的交汇点，作为单向倾角仪的安装点；

步骤三：将单向倾角仪装入辅具，并将安装架上面的定位螺栓9、调角螺栓8分别对准辅具的定位孔3、调角孔4；

步骤四：用定位螺栓9、调角螺栓8将辅具与单向倾角仪安装架固定起来，并旋紧螺栓至仍可调节仪器角度即可；调整仪器观测电缆的角度，使之与顶盖的出线槽(5)对准，关闭顶盖；

步骤五：将辅具固定到钢筋上；

步骤六：此时连接观测电缆与二次仪表，将调角螺栓8逆时针旋转一圈半，根据示数左右转动调角螺栓，直至二次仪表示数归零，此时立即旋紧两个螺栓即可；

步骤七：将单向倾角仪的电缆线解开，沿着钢筋往外走到场外，并用扎丝或者扎带沿线将电缆线绑扎到最近的钢筋上，以防电缆线受损；

步骤八：循环步骤二至步骤七，直到完成所有测线单向倾角仪的安装；

步骤九：吊装内外模板，浇筑混凝土，将步骤七引到场地外的电缆线引入观测房中，接入mcu或二次仪表中，单向倾角仪安装完成。

进一步的，上述步骤五中将辅具固定到钢筋上的方法具体为：

(1)将辅具的横向槽对准横向钢筋，并使横向槽卡住横向钢筋；

(2)再横向移动将辅具的竖向槽也对准竖向钢筋，并使竖向槽卡住竖向钢筋，这样辅具在横、竖两个方向上都已经被固定，在两个方向上都不会再转动，因此盒内的仪器也不会转动，从而达到固定仪器的目的；

(3)此时调节调角螺栓8将初始角度调至零度，并用六角扳手旋紧定位螺栓9、调角螺栓8。

实施例三

本实施例是在前述实施例的基础上进行的，主要介绍前述实施例的实际应用案例。

下面结合实际工程对本发明作进一步说明，并验证其使用效果。此处所描述的具体实施案例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了研究某船闸工程闸室结构稳定性和变形问题，需要对施工及通水运营过程中整体结构进行现场监测检测。对闸室墙产生的倾角随时间和回填高程变化的监测是对闸室进行变形和稳定分析的前提。

根据监测要求共设一个全断面和一个半断面，作为监测试验断面，共三面闸室墙。闸墙高15m，从顶部到底部为一个测线，共设5个测点，每个测点间距3m，均采用本发明所提供的单向倾角仪辅具及安装方法。仪器安装完全符合设计要求，单向倾角仪预埋盒均牢牢卡在横向钢筋和竖向钢筋上，没有出现松动，成活率100％，仪器的初始角度均归零。经过长期的监测，分析观测数据，其数据变化具有良好的规律性，与实际情况完全吻合，说明单向倾角仪工作正常，闸室墙的倾角与相对水平位移数据精确、真实、可信度高。为分析作用于闸室墙的内部应力及其分布和研究带卸荷板的整体式闸室结构的稳定性和变形提供了有力的数据支撑。

如上所述，可较好地实现本发明。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和变型仍落入本发明的保护范围内。本发明中未进行特殊说明或限定的部分，均采用现有技术实施。