测量弧形闸门支铰座中心里程的装置及方法与流程

本发明涉及水利水电工程闸门安装测量领域，尤其涉及一种测量高双曲拱坝弧形闸门支铰座中心里程的装置及方法。

背景技术

弧形闸门结构主要是由挡水的弧形面板、梁系、支臂及支铰组成，其详细结构见图2，图2为弧形闸门结构安装和工作原理图，即通过两个支铰与支承大梁连接，闸门启闭时，门体活动部分绕支铰轴平稳、灵活旋转，并通过支臂、支铰，将闸门所承受的水压力传给支承大梁。在弧形闸门的安装工作中，支铰起着安装定位的作用，弧门门体、埋件、支臂的安装都以支铰轴心为中心点的位置来确定。弧门支铰座的安装状况对弧门的整体组装及组装后的运行起着至关重要的作用，支铰座安装是弧形闸门安装工作中基本而重要的工序之一。

程弧形闸门安装施工中，闸门支铰座的安装测量是一项非常重要的工作，其安装精度要求高，测量难度大。如四川雅砻江流域锦屏一级水电站的双曲拱坝弧形闸门安装过程中，其支铰座中心对孔中心的距离公差要求±1mm，支铰座中心对设计桩号公差要求±1.5mm，支铰座中心对设计高程公差要求±1.5mm，两支铰座轴线的同轴度要求1.0mm。因此对测量方法和配备使用的测量装置提出非常苛刻的要求，以往常规的测量方法如全站仪极坐标法因为视线在水利水电工遮挡难以满足要求。目前绝大多数施工单位都是使用传统的拆解再组装方法，将支铰座圆柱轴抽出，在支铰座左右两边建立样架，在样架上各测设放样1个点，该点的里程及高程均为设计里程和设计高程，用0.3mm的钢丝线将左右二点通过支铰座圆柱孔串连，用钢板尺量测支铰座圆柱孔壁4个方向上的点到钢线的距离，从而确定支铰座中心里程与支铰座中心设计里程的差距。此种方法有2个缺陷：一是必须先将支铰座圆柱轴取出，待支铰座安装完毕再装上，此过程非常耗工耗时；二是人为因素对测量精度影响较大，由人工操作钢板尺读数，所需测量的数据多，测量效率低，精度低。

同时，有些弧形闸门支铰座的安装采用了整体吊装的方法，即活动铰座，固定铰座和铰轴装配为整件进行吊装，改变了支铰要在高空进行穿轴的工序，既保证了支铰的装配精度；又简化了吊装工作量；减少了高空作业的时间，加快了闸门安装速度。由于支铰轴轴端距侧墙距离较小，与测量仪器形成视角死区，因而支铰的轴心、高程、桩号用常规测量方法难以实施。

技术实现要素：

本发明提供一种测量弧形闸门支铰座中心里程的装置及方法，可有效提高测量的工作效率和精度，解决了安装测量过程中，因无法取出支铰座圆柱轴而不能测量支铰座中心里程的难题。

本发明采用这样的技术方案来实现：一种弧形闸门支铰座中心里程的装置，包括钢丝，其悬挂在待测支铰座轴的端头，钢丝的两端均安装有吊锤，钢丝从待测支铰座轴与其中一个吊锤之间设有第一全站仪反射片，钢丝从待测支铰座轴与另一个吊锤之间设有有第二全站仪反射片，该装置还包括全站仪。对于第一全站仪反射片和第二全站仪反射片的安装位置要根据现场的实际情况确定，仅要求不能被遮挡，否则全站仪观测不到。

进一步地，装置还包括油桶，其内装油，并且将吊锤浸入油桶的油面以下。一般工地上使用铸铁加工件，重量约3km左右。

进一步地，所述钢丝为高强度钢丝线。

进一步地，所述钢丝的直径为3mm。长度根据支铰座的尺寸进行裁剪，一般长3~4m。

进一步地，所述第一全站仪反射片和第二全站仪反射片安装时，其十字丝纵向或横向标志与钢丝重合，背面均采用胶带与钢丝固定。

进一步地，所述第一全站仪反射片和第二全站仪反射片均为徕卡反射片。徕卡反射片可选择3cm*3cm规格。

进一步地，所述全站仪的标称测角精度为1秒，测距精度为±1mm+1ppm。

进一步地，所述第一全站仪反射片和第二全站仪反射片在钢丝上设置的位置距离钢丝该端头的距离≥50cm。预留空间方便放置油桶和进行操作。

本发明还涉及采用所述装置测量弧形闸门支铰座中心里程的方法，包括以下步骤：

先将全站仪架设在支铰座安装平台附近，安装平台见图2，该装置悬挂在支铰座轴的端头，安装到位，然后用全站仪测出第一全站仪反射片和第二全站仪反射片的里程左边，测量两个反射片的里程，比较差值在±0.3mm以内时，取平均值即为支铰座中心里程。

进一步地，将吊锤放入装油的油桶内，稳定后进行测量。

为了能更加准确的测量支铰轴心的里程位置，经过研究和反复验证，设计采用本发明提供的装置和方法进行间接测量，通过在钢丝上固定2个全站仪用反射片，然后将钢丝通过重锤悬挂在闸门支铰座圆柱轴裸露的端头使其自然垂直，通过测量2个反射片来间接测量支铰座圆柱轴的中心里程，可有效提高支铰座中心里程测量的工作效率和精度，解决了安装测量过程中，因无法取出支铰座圆柱轴而不能测量支铰座中心里程的难题。

本发明提供的装置结构简单，制作方便、成本低廉、测量步骤简单、测量精度高、测量效率高。能极大地提高了闸门支铰座安装测量的速度与精度，降低了生产成本，提高了工作效率和安装精度。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

图2为弧形闸门安装示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做更详细的描述。

装置的制作：选用直径为0.3毫米的钢丝1，长度约4米，然后在钢丝的两端合适的位置分别悬挂重3kg的吊锤4，保证与全站仪通视，两个吊锤沉浸在油桶5的油面以下以保持稳定，由于吊锤为铸铁或钢材，密度大，放入废变压油中阻尼非常大，稳定后不会轻易晃动，容易保持铅垂状态。在距离钢丝一端、约50cm处粘贴第一全站仪反射片2，在距离钢丝另一端约1米位置处粘贴第二全站仪反射片3，反光贴的位置可根据现场全站仪架设的位置进行调节，保证通视条件。粘贴时要保证反射片上的十字丝纵向或横向标志与钢丝重合，反射片背面用胶带将钢丝和反射片固定。此装置在安装现场直接制作并进行测试，制作完成后将此装置紧贴支铰座圆柱轴6上，待该装置稳定后，采用全站仪先后测量第一全站仪反射片和第二全站仪反射片的里程、坐标，就可间接计算出支铰座的中心里程、。

全站仪标称测角精度1秒、测距精度±1mm+1ppm，测量的反射片为全站仪专用徕卡反射片（3cm*3cm），反射片标准厚度为0.3mm；

测量闸门支铰座中心里程装置追求实用、精密、可靠，在使用过程中要保证钢丝在搬运时无折曲，保证其在吊锤作用下自然垂直；而且是自然风对此装置影响较大，需要将吊锤放入油桶中，使其稳定无摇摆晃动，如果风的影响较大时，选择其他适当的时机进行测量。

测量时将高精度全站仪架设在支铰座安装平台附近，将该装置悬挂在支铰座轴的端头，用全站仪测出钢丝上第一全站仪反射片和第二全站仪反射片的里程坐标，支铰座轴是精加工金属结构，其设计半径值r是固定的，从设计图纸中可查得，其精加工误差可忽略不计。通过采用高精度全站仪反复测量，先测出第一全站仪反射片的里程l1，反射片和钢丝均在支铰座轴上游侧，支铰座中心里程l=l1+0.3mm（钢丝直径）+0.2mm（反射片厚度）+r。同理，再测出第二全站仪反射片的里程l2，反射片和钢丝均在支铰座轴下游侧，但反射片贴在钢丝的上游侧，钢丝直径计算时不考虑，支铰座中心里程l=l2+0.2mm（反射片厚度）-r，这样该装置可以同时测量两套支铰座中心里程的成果，将两次测量计算的结果进行比较，如其差值不得超过±0.3mm，可取其平均值为所测支铰座中心里程。如差值超限，则检查重点该装置是否稳定，优化处理后再重新测量。采用该装置不仅可测量支铰座中心里程，还可互相校核比较，避免测量粗差，提高测量的可靠性。

支铰座轴的设计半径r为0.5m，用全站仪通过极坐标法三次测量第一全站仪反射片的里程l1平均值为k0+500.3200m，则可计算出支铰座中心里程l=500.3200+0.0003+0.0002+0.500=500.8205m。

用全站仪通过极坐标法三次测量第二全站仪反射片的里程l2平均值为k0+501.3201m，则可计算出支铰座中心里程l=501.3201+0.0002+-0.500=500.8203m。两次测量成果相差0.2mm，符合限差要求，取其平均值l=(500.8205+500.8203)/2=500.8204,即为支铰座中心里程k0+500.8204m，与设计值进行比较后再进行安装调试。

其中k是支铰座中心里程（或桩号）的代码，一公里以下用k0表示,一公里以上用k1表示，以此类推。公路等线路图纸上里程桩号k含义为“整数公里处”。k后面的数字表示前向加x米处。如k14+400，表示此地段为：k14(整数公里)前向加400米处。

其他弧形闸门支铰座中心里程测量的原理同上，无非就是支铰座轴的尺寸半径不同，设计中心里程支铰座中心里程不同，其它都类似，全站仪设站位置和反射片的位置需要根据现场实际情况灵活确定。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。