一种自平衡式斜拉桥桥塔偏位测量装置的制作方法

本实用新型属于桥梁工程测量技术领域，具体涉及一种自平衡式斜拉桥桥塔偏位测量装置。

背景技术：

随着我国基础建设的大力发展，斜拉桥成为国内大跨径桥梁主要的桥型结构之一。斜拉桥在运营期内，需要定期对桥梁主梁线性与桥塔偏位进行测量，以掌握桥梁结构的变形特征，以确定桥梁结构的养护对策。对桥塔偏位的测试，通常采用以下方法：（1）专人通过桥塔爬梯上至桥塔顶部，竖立花杆进行测试，同时记录花杆树立位置，以便下次在相同位置测量；（2）在桥塔顶部设置棱镜头，棱镜头直接通过棱镜杆与桥塔外伸钢筋相连，作为桥塔偏位永久观测点。以上两种方法均有其不足之处：方法（1）每次均需人爬上桥塔顶进行测量，且不能保证每次测试的点完全一样，不仅浪费人力，还存在较大测量误差。方法（2）在桥梁运营初期可以保证测量的准确，但随着桥梁服役时间的增加，棱镜头会因为风荷载、雨雪荷载等出现偏位，自身会出现不平衡；同时，由于桥塔自身在外荷载作用下会产生一定的弯曲，导致顶部形成偏角，间接导致测试棱镜头与垂直面存在一个微小的夹角，影响桥塔偏位的准确测量。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，能确保测量精度的自平衡式斜拉桥桥塔偏位测量装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种自平衡式斜拉桥桥塔偏位测量装置，包括棱镜头、棱镜连接杆、自平衡复位球形底座、托架底座、桥塔连接机构，所述棱镜头通过棱镜连接杆与自平衡复位球形底座连接，所述托架底座上设有凹槽，所述自平衡复位球形底座嵌入托架底座的凹槽内，且能在凹槽内转动；所述自平衡复位球形底座的下部设有大质量块，使自平衡复位球形底座与托架底座形成不倒翁结构；托架底座通过桥塔连接结构与桥塔连接。

按上述方案，所述托架底座上设有磁性开关，磁性开关控制托架底座的磁性；所述自平衡复位球形底座的底面设有铁片，当磁性开关开启，托架底座具有磁性，该磁性吸引自平衡复位球形底座底部的铁片，将自平衡复位球形底座固定在托架底座上，以方便托架底座与自平衡复位球形底座连接。

按上述方案，所述桥塔连接机构包括横向连接钢板和埋置在桥塔混凝土外侧的钢板，横向连接钢板的一端与托架底座连接，横向连接钢板的另一端与埋置在桥塔混凝土外侧的钢板连接，以使整个装置牢固稳定的与桥塔连接，确保测量的准确性。

按上述方案，所述横向连接钢板有两个，且平行设置，以使整个结构更稳定，测量更准确。

按上述方案，所述托架底座上设有第一球形水平气泡，所述第一球形水平气泡置于两个横向连接钢板之间，以确保第一球形水平气泡少受外界影响，以确保托架底座处于水平状态。

按上述方案，所述棱镜头与棱镜连接杆通过螺纹连接，所述棱镜连接杆、自平衡复位球形底座通过螺纹连接，结构简单、连接方便。

按上述方案，所述棱镜连接杆的上端设有第二球形水平气泡，以确保棱镜头处于绝对竖直状态，确保测量数据的准确性。

按上述方案，所述大质量块呈椭球形，且竖直设置，依靠“不倒翁”原理，能够自动复位，以确保自平衡复位球形底座能准确复位。

按上述方案，所述棱镜头竖直放置；所述托架底座为磁性实心托架底座。

按上述方案，第二球形水平气泡朝桥塔内侧伸出布置，第一球形水平气泡位于磁性托架底座内缘侧，距离磁性托架底座顶面10厘米，朝桥塔内侧伸出布置，用以显示棱镜头与底座是否水平。

本实用新型的有益效果在于：

在外荷载作用导致棱镜头偏转后，能依靠自平衡复位球形底座内置的大质量块的重力原理实现自动复位，不受外荷载影响棱镜竖直偏移角度，减少了测量误差，确保了测量准确性；

无需过多校正、养护，在安设时依靠第一球形水平气泡、第二球形水平气泡确保其水平状态，使用过程中，完全依靠自身结构实现校正及复位，能确保测试精度，提高了桥塔偏位测试效率，减少了后期人工成本；

结构简单、安装拆卸方便，当其中一个部件损坏时，更换比较容易，提高了测量效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是自平衡式斜拉桥桥塔偏位测量装置的立体结构示意图；

图2是自平衡式斜拉桥桥塔偏位测量装置的俯视结构示意图；

图3是自平衡式斜拉桥桥塔偏位测量装置与桥塔的连接结构示意；

其中：1、棱镜头，2、棱镜连接杆，3、自平衡复位球形底座，4、大质量块，5、托架底座，6、磁性开关，7、第一球形水平气泡，8、第二球形水平气泡，9、横向连接钢板，10、埋置在桥塔混凝土外侧的钢板。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1-图3，一种自平衡式斜拉桥桥塔偏位测量装置，包括棱镜头1、棱镜连接杆2、自平衡复位球形底座3、托架底座5、横向连接钢板9、埋置在桥塔混凝土外侧的钢板10、第一球形水平气泡7和第二球形水平气泡8。棱镜头1竖直放置，其下端与棱镜连接杆2通过螺纹连接，棱镜连接杆2与自平衡复位球形底座3通过螺纹连接。托架底座5上设有凹槽，自平衡复位球形底座3嵌入托架底座5上的凹槽内，且能在凹槽内转动；自平衡复位球形底座3的下部设有竖直放置的呈椭球形的大质量块4，使自平衡复位球形底座3与托架底座5形成不倒翁结构，自平衡复位球形底座3能实现自动复位。托架底座5通过横向连接钢板9与埋置在桥塔混凝土外侧的钢板10焊接连接。第一球形水平气泡7置于托架底座5上，位于托架底座5内缘侧，距离托架底座5顶面10厘米，朝桥塔内侧伸出布置，用以显示托架底座5是否水平。第二球形水平气泡8置于棱镜连接杆2的上端，朝桥塔内侧伸出布置，以确保棱镜连接杆2处于竖直状态，以确定棱镜头是否水平。

本实用新型中，为了自平衡复位球形底座3与托架底座5的准确、牢固连接，所述托架底座5为磁性实心托架底座，其上设有磁性开关6，磁性开关6控制托架底座5的磁性有无；自平衡复位球形底座3的底面设有铁片，当磁性开关6开启时，托架底座5具有磁性，该磁性吸引自平衡复位球形底座3底部的铁片，将自平衡复位球形底座3固定在托架底座5上，以方便托架底座5与自平衡复位球形底座3连接。在使用过程中，当遭遇突加外荷载较大，突破磁力，导致球形自平衡复位球形底座3转动时，依靠内置大质量块7重心较低的原理，整个装置在荷载瞬时减小后，能够立即回位；依靠具有磁性的托架底座5能够再次捕捉到自平衡复位球形底座3底部正下方的小圆形铁块，以恢复整个结构的平衡状态。

本实用新型中，为了使整个结构更稳定，测量更准确，所述横向连接钢板9有两个，且平行设置。第一球形水平气泡7置于两个横向连接钢板9之间，以确保其少受外界影响。

安装时，先将横向连接钢板9焊接到托架底座5上，观察托架底座5上的第一球形水平气泡7，在确保托架底座5水平的前提下，将横向连接钢板9的另一端焊接到埋置在桥塔混凝土外侧的钢板10，用以将整个装置与桥塔相连。将棱镜头1与棱镜连接杆2通过螺纹进行旋转相连，将棱镜连接杆2通过螺纹与自平衡复位球形底座3旋转相连，使棱镜头1位于自平衡复位球形底座3平衡状态的正上方顶部，此时，静置带棱镜头1的自平衡复位球形底座3时，仅在重力作用下棱镜头1为绝对竖直状态，第二球形水平气泡8显示水平。将带棱镜头1的自平衡复位球形底座3放置于托架底座5的凹槽中，由于接触面光滑，自平衡复位球形底座3可保持平衡状态。观察第一球形水平气泡7，当第一球形水平气泡7显示水平状态下时，自平衡复位球形底座3仅受重力作用，旋转磁性开关6，以触发托架底座5的磁性，此时，位于自平衡复位球形底座3底部正下方的小圆形铁块被磁力吸引，自平衡复位球形底座3固定在托架底座5上。

如果出现棱镜头1、棱镜连接杆2或自平衡复位球形底座3损坏，可旋转磁性开关6，待托架底座5无磁性后，更换损坏构件，以保证测量精度，减少测量误差。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。