专利名称：双金属弦标的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于工程安全监测设备，尤其适用于水电工程安全监测水准基点及廊道之间高程传递。它是一种工程安全监测设备，同时也是一种工程安全监测具体方法。
背景技术：
现有技术条件下，一般的水电工程水准基点和廊道之间的高程传递，采用双金属管标，其工作原理是利用钢管和铝管温度膨胀系 数差值(铝膨胀系数约钢的2倍)准确进行闻程传递。双金属标的工作原理如下图3所示。如图3所示屯为首次观测时钢管和铝管的高差，Iii为第i次观测时钢管和铝管的高差，Aih和Alg分别为钢管和铝管的长度变化量(温度影响)，由图可知，其关系为
hi+ A 钢=hi+ Alg
钢和铝的线膨胀系数分别为a a $(送计量部门检定)，a银/a IH=K，将其代上式即可得
hj+K △钢=hj+ △钢
由温度变化引起的钢管长度变化量为
A钢=(h「hj) / (K-I)
将Aih在观测成果中加以改正，即达到高程传递的目的。
现有技术的双金属管标要求钻孔孔径均要求较大，一般不小于O 146mm，钢管和铝管外径不小于O50mm，并要求有足够的壁厚，由于安装条件的限制(往往是在观测廊道或观测房里安装)要求以2 nT3m分段拼接，还要配套有橡胶环、阻滑砣等，安装时逐节装配，其过程繁杂并要求有相应机械(钻机)配合，同时由于管件长度有限，采购时每一双金属管标的管件不可能保证是同一炉冶炼，其线膨胀系数可能有偏差。
发明内容
本发明解决的技术问题是，在现有技术基础上，以双金属弦线代替双金属管，提供一种方便安装、投入较小工程安全监测设备。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是
一种双金属弦标，其结构特点是，包括安装在双金属弦标钻孔孔口处的立架，置于双金属弦标钻孔孔底分别与第一金属弦线和第二金属弦线下端相连的锚块；所述立架上活动连接有第一杠杆和第二杠杆；所述第一杠杆的一端与第一金属弦线的上端相连，该第一杠杆的另一端与第一重锤相连；所述第二杠杆的一端与第二金属弦线的上端相连，该第二杠杆的另一端与第二重锤相连；所述立架上装有两个测量仪表，两个测量仪表的顶针分别与第一杠杆和第二杠杆的弦线安装位置相连；所述第二金属弦线膨胀系数约为第一金属弦线膨胀系数的1.8 2.2倍。以下是对本发明的进一步改进。
优选地，本发明所述第一金属弦线为不锈钢弦线，所述第二金属弦线为合金铝弦线。利用不锈钢弦线和合金铝弦线温度膨胀系数差值(铝膨胀系数约钢的2倍)准确进行高程传递。本发明采用的所述测量仪表为钢弦百分表和铝弦百分表，钢弦百分表的顶针与第一杠杆的弦线安装位置相连；铝弦百分表的顶针与第二杠杆的弦线安装位置相连。当不锈钢弦线和合金铝弦线因温度变化导致长度发生变化时其长度变化量可以在对应的钢弦百分表和铝弦百分表可以准确测量出结果。
在监测技术中，地表仍不认为是固定点，而是以孔底作为固定点即不动点，通过现有技术的金属管或本发明的金属弦线传递到地表面，并通过两种材料不同膨胀系数消除温度变化对金属材料的影响。所述双金属弦标钻孔内设有双金属弦标钻孔保护管，双金属弦标钻孔保护管置于钻孔内。所述第一杠杆和第二杠杆的中部位置通过杠杆轴铰接在立架上，第一杠杆和第二杠杆在安装时保持水平状态，可以使不锈钢弦线和合金铝弦线处于张紧状态并能使测量仪表有效测量其长度变化。与现有双金属管标相比，本发明的有益效果是，由于双金属弦线代替双金属管，所要求钻孔可以远小于双金属管标孔，节省了钻孔费用，所用金属材料费用也大幅减少，安装装配过程更简单，双金属弦标设计合理，结构简单，安装方便，成本低，效果好。
图I是本发明一种实施例的正面示意图；
图2是图I的右视 图3是现有双金属管标的工作原理示意图。在图中
I-钢弦百分表；2-铝弦百分表；3-第一杠杆；4-第二杠杆；
5-杠杆轴；6-第一重锤；7_第二重锤；8_立架；9_不锈钢弦；
10-合金铝弦；11_双金属弦标钻孔；12_双金属弦标孔保护管；
13-锚块；14-钢管；15-铝管。
具体实施例方式图f 2所示为双金属弦标的一个实施例，该实施例安装在某水电站，该水电站下游3km处布置双金属弦标，作为整个工程的水准基点，双金属弦标深度为31. 2m,保护管内径为O 98mm，并建有观测房保护。一种双金属弦标，参照图I和图2，具有安装在立架8上钢弦百分表I、铝弦百分表2，第一杠杆3、第二杠杆4和与之相配套的第一重锤6、第二重锤7，以及不锈钢弦9和合金铝弦10组成，立架8安装在双金属弦标孔孔口，不锈钢弦9和合金铝弦10与固定锚块13相连并置于双金属弦标孔孔底。其中所述钢弦百分表I、铝弦百分表2对称安装在立架8顶部，其百分表顶针与杠杆弦线安装位置相接。当不锈钢弦9和合金铝弦10因温度变化导致长度发生变化时其长度变化量可以在对应的钢弦百分表I和铝弦百分表2准确测量出结果。其中所述第一杠杆3和第二杠杆4 一端与相对应的第一金属弦线9和第二金属弦线10相连接，另一端与相对应的第一重锤6和第二重锤7相连接，利用重锤重力使弦线恒力张紧并使百分表与弦线相接。准备件钢弦百分表I、铝弦百分表2 (量程IOmm) 2块；不锈钢弦9采用O I. 5mm不锈钢丝50m，合金铝弦10采用O 2. 5mm合金铝丝50m，两种金属丝均送有计量资质检测单位检定其线膨胀系数；金属材料若干，用于下列加工件加工。加工件米用40mm*40mm*5mm角钢加工300mm*300mm*l200mm(长*宽*高)长方
体安装立架8,底部对称布置C>20mm圆孔(用于与基础固定,采用膨胀螺丝),顶部中间加横向同型号角钢用于固定钢弦百分表I、铝弦百分 表2，在该角钢中间对称加工与钢弦百分表
I、铝弦百分表2配套的圆孔(间隔70_)，安装立架一侧离顶部70_处两侧各加工屯14_圆孔用于安装杠杆轴5。杠杆轴5为长度为320mm的14mm圆钢。第一杠杆3和第二杠杆4采用20mm*20mm方钢加工,长度为320mm,中间加工①14mm圆孔与杠杆轴配合,第一杠杆3和第二杠杆4的一端加工与金属丝直径配合的圆孔(不锈钢丝Ol. 5mm,合金招丝C>2. 5mm)用于固定双金属弦线顶部，另一端加工①I. 5mm圆孔用于与第一重锤6和第二重锤7米用Ol. 5mm不锈钢丝连接。重锤6采用O60mm圆钢加工，长度276mm，重量10 kg，重锤7采用060mm圆钢加工，长度304mm，重量15 kg，第一重锤6和第二重锤7均顶部加工深20mmO 16mm内螺纹，采用专用螺丝与不锈钢丝连接。锚块13采用外径096mm圆钢加工，长度540mm,重量30kg,顶部对称加工深20mmC>16mm内螺纹(对称中心轴线，间距70mm),采用专用螺丝与金属弦线连接。整体加工完成，对各金属部件均作防锈处理。安装对于本实施例，双金属弦标钻孔及保护管已就位，并建有观测房保护。安装时先在双金属弦标保护管外围按立架8底部圆孔位置钻孔并以O 16膨胀螺栓将立架固定，要求保护管位于立架8中心并使立架整体水平。并将杠杆轴5与第一杠杆3和第二杠杆4连接好并安装在立架8上。之后将第一金属弦线9和第二金属弦线10采用专用螺丝与锚块13固定连接，锚块13小心放置孔底后将第一金属弦线9和第二金属弦线10拉紧并采用专用螺丝与第一杠杆3和第二杠杆4固定连接，同时第一杠杆3和第二杠杆4另一端与相应第一重锤6和第二重锤7连接，连接第一重锤6和第二重锤7后双金属弦线处于拉紧状态，调整后第一杠杆3和第二杠杆4杆体处于水平状态。最后将钢弦百分表I、铝弦百分表2采用万能胶固定，要求表体铅直、表面向外、顶针与杠杆接触并使表中读数处于量程中部即5_左右，至此，双金属弦标安装完成。观测双金属弦标安装完成后即读取2百分表读数2次，作为双金属弦标基准，每周期水准测量时，只需要读取2个读数，并计算每周期变形值，并采用每周期变形值作为水准基点的改正数。由以上构成的本发明的双金属弦标经试制试用被证明效果良好，完全达到设计要求。实践证明具有如下长足之处
1)所要求钻孔可以远小于双金属管标孔，节省了钻孔费用；
2)所用金属材料费用也大幅减少；
3)本发明的双金属弦标设计合理，结构简单，安装方便，成本低，效果好。上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
权利要求
1.一种双金属弦标，其特征在于，包括安装在双金属弦标钻孔(11)孔口处的立架(8)，置于双金属弦标钻孔(11)孔底分别与第一金属弦线(9)和第二金属弦线(10)下端相连的锚块(13);所述立架(8)上活动连接有第一杠杆(3)和第二杠杆(4)；所述第一杠杆(3)的一端与第一金属弦线(9)的上端相连,该第一杠杆(3)的另一端与第一重锤(6)相连；所述第二杠杆(4)的一端与第二金属弦线(10)的上端相连，该第二杠杆(4)的另一端与第二重锤(7)相连； 所述立架(8)上装有两个测量仪表，两个测量仪表的顶针分别与第一杠杆(3)和第二杠杆(4)的弦线安装位置相连； 所述第二金属弦线(9)膨胀系数为第一金属弦线(10)膨胀系数的1.8 2.2倍。
2.根据权利要求I所述的双金属弦标，其特征在于，所述第一金属弦线(9)为不锈钢弦线，所述第二金属弦线(10)为合金铝弦线。
3.根据权利要求I所述的双金属弦标，其特征在于，所述测量仪表为钢弦百分表(I)和铝弦百分表(2)。
4.根据权利要求I所述的双金属弦标，其特征在于，所述双金属弦标钻孔(11)内设有双金属弦标钻孔保护管(12)。
5.根据权利要求I所述的双金属弦标，其特征在于，所述第一杠杆(3)和第二杠杆(4)的中部位置通过杠杆轴(5)铰接在立架(8)上。
全文摘要
本发明公开了双金属弦标，属于工程安全监测设备领域。所述双金属弦标包括安装在钻孔孔口处的立架，置于孔底分别与第一金属弦线和第二金属弦线下端相连的锚块；所述立架上活动连接有第一杠杆和第二杠杆；所述第一杠杆的一端与第一金属弦线的上端相连，该第一杠杆的另一端与第一重锤相连；所述第二杠杆的一端与第二金属弦线的上端相连，该第二杠杆的另一端与第二重锤相连；所述立架上装有两个测量仪表，两个测量仪表的顶针分别与第一杠杆和第二杠杆的弦线安装位置相连；所述第二金属弦线膨胀系数为第一金属弦线膨胀系数的1.8~2.2倍。本发明所要求钻孔远小于双金属管标孔，钻孔费用低，安装装配过程更简单，且结构简单，安装方便，成本低，效果好。
文档编号G01C5/00GK102768036SQ20121029345
公开日2012年11月7日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者邱山鸣 申请人:中国水电顾问集团中南勘测设计研究院