一种钢桁架拱桥吊索塔架的施工线形自动监测装置

摘要

本实用新型提供了一种钢桁架拱桥吊索塔架的施工线形自动监测装置，包括两个滑动穿装在吊索塔架钢柱上的罩壳，以及转动连接在两个罩壳之间的转筒，罩壳和钢柱间设有驱动移动架沿钢柱平移的第一驱动机构，罩壳还设有驱动转筒转动的第二驱动机构，转动件一侧设置有自转支架，所述自转支架转动安装有扫描仪器，自转支架设有驱动扫描仪器转动的第三驱动机构。本实用新型提出的施工线形自动监测装置，通过扫描仪器自转、公转以及平动，实现钢桁架拱桥吊索塔架在不同施工工况线形的快速、实时、精准、全覆盖、自动化监测，及时发现施工荷载、温度荷载、风荷载等复杂条件对吊索塔架结构的影响，保证该结构的施工精度与施工安全。

说明书

技术领域

本实用新型属于梁施工监测技术领域，尤其是涉及一种钢桁架拱桥吊索塔架的施工线形自动监测装置。

背景技术

桥梁工程作为重要基础设施之一，其施工线形因施工荷载及温度、风等环境影响而复杂多变，因此桥梁施工监测技术作为桥梁施工技术重要部分之一，能够保障桥梁结构在合理受力状态下施工过程中满足计算，并满足设计线形。

全站仪测量法是目前桥梁工程中使用最广泛、简单的方法，但这种方法存在局限性：只能单点位测量，无法实现多点位协同测量；另外其测量时间长，难以消除风、温度等因素对结构影响。

三维激光扫描仪器作为新兴技术，能快速采集被测物体表面大量坐标信息，突破了从单点测量进化到面测量的革命性技术突破，且测量速度快、精度高，可满足大型桥梁施工监测要求。

在大型钢桁架拱桥建设过程中，吊索塔架作为大桥施工过程的关键结构之一，需要开展其线形的监测工作。但由于吊索塔架在大桥施工中的特殊位置与结构，难以安装和运用现有三维激光扫描仪器有效开展监测，很难实现对吊索塔架各阶段施工线形快速、实时、全覆盖、精准、自动化监测，导致钢桁架拱桥吊索塔架施工精度得不到保证。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种钢桁架拱桥吊索塔架的施工线形自动监测装置，通过移动架将扫描仪器安装在塔架的钢柱上，实现扫描仪器自转、公转和平移作业，对吊索塔架线形快速、实时、全覆盖、精确监测。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种钢桁架拱桥吊索塔架的施工线形自动监测装置，包括移动架，所述移动架包括两个各自滑动穿装在吊索塔架钢柱上的罩壳，以及套装在钢柱外侧并转动连接在两个罩壳之间的转筒，所述罩壳和钢柱间设有驱动移动架沿钢柱平移的第一驱动机构，所述移动架内设有驱动转筒相对罩壳转动的第二驱动机构，转筒上设置有自转支架，所述自转支架在垂直于转筒中心线方向转动安装有扫描仪器，所述自转支架设有驱动扫描仪器转动的第三驱动机构。

进一步的，所述第一驱动机构包括罩壳内设置的平移电机，以及平移电机主轴上连接的平移驱动轮，所述平移驱动轮中轴线和钢柱中心线垂直，且平移驱动轮紧贴钢柱侧面。

进一步的，所述平移电机总共设置有两个，两个平移电机位于同一个罩壳内，且布置在钢柱左右两侧。

进一步的，所述第二驱动机构包括罩壳上设置的公转电机，以及所述公转电机的主轴上连接的公转驱动轮，所述公转驱动轮和转筒中轴线平行且公转驱动轮紧贴转筒内表面。

进一步的，所述公转电机总共布置有两个，且两个公转电机对称布置在转筒两侧。

进一步的，所述第三驱动机构包括安装在自转支架上的自转电机，所述自转电机驱动扫描仪器转动。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种钢桁架拱桥吊索塔架的施工线形自动监测装置具有以下优势：

本实用新型提出了一种全新的钢桁架拱桥吊索塔架的施工线形自动监测装置，通过扫描仪器自转、公转以及平动，实现钢桁架拱桥吊索塔架在不同施工工况线形的快速、实时、精准、全覆盖、自动化监测，及时发现施工荷载、温度荷载、风荷载等复杂条件对吊索塔架结构的影响，保证该结构的施工精度与施工安全。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种钢桁架拱桥吊索塔架的施工线形自动监测装置立体示意图；

图2为本实用新型实施例所述的一种钢桁架拱桥吊索塔架的施工线形自动监测装置主视图；

图3为本实用新型实施例中扫描仪器立体示意图；

图4为本实用新型实施例所述的一种钢桁架拱桥吊索塔架的施工线形自动监测装置机电布置俯视图。

附图标记说明：

1—扫描仪器，2—自转支架，3—转筒，4—罩壳，5—无线传输天线，6—钢柱，7—高清扫描镜头，8—仪器基体，10—太阳能电池板，11—平移电机，12—平移驱动轮，13—传动轴，14—公转电机，15—公转驱动轮，16—自转电机，17—信息储存模块，18—中央控制模块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

参照图1、2所示，一种钢桁架拱桥吊索塔架的施工线形自动监测装置，包括滑动安装在吊索塔架的钢柱6上的移动架，吊索塔架的钢柱6为工字钢结构，移动架包括两个各自滑动穿装在钢柱6上的罩壳4，以及套装在钢柱6外侧并转动连接在两个罩壳4之间的转筒3，转筒3一侧设置有自转支架2。具体装配时，移动架和吊索塔架同步安装、同步拆除，也就是在吊索塔架组装施工过程中即将移动架安装在对应的钢柱6上，桥梁施工完成后拆除吊索塔架时，移动架随之拆除。罩壳4优选方形壳体结构，自转支架2优选U型架结构，所述自转支架2在垂直于转筒3中心线方向转动安装有扫描仪器1。本实施例中，钢柱6可以为塔架竖直设置的钢柱，也可以为倾斜设置的钢柱，由于移动架自身能够沿钢柱6平移，同时转筒3能够绕钢柱6转动，而扫描仪器1又能够在垂直于转筒3中心线方向转动，由此实现扫描仪器1对塔架三维方向扫描，获取塔架表面的三维坐标信息。

本实施例中，扫描仪器1结构如图3所示，其由仪器基体8及其上设置的高清扫描镜头7组成，仪器基体8转动安装在自转支架2上，使扫描仪器1能在自转支架2上自由转动。转筒3相对罩壳4转动，带动自转支架2绕钢柱6转动，使扫描仪器1能自由公转。罩壳4直线滑动安装在钢柱6上，能携带转筒3沿钢柱6平移，使得扫描仪器1沿钢柱平移。此时高清扫描镜头7发射高速激光全方位扫描吊索塔架，获得塔架表面的三维坐标信息。强化吊索塔架监测视角的完整性。

本实施例中监测装置机电布置如图2、4所示，驱动移动架沿钢柱6平移的驱动机构为第一驱动机构，驱动转筒3相对罩壳转动(绕钢柱转动)的机构为第二驱动机构，驱动扫描仪器1相对自转支架2转动的机构为第三驱动机构。

其中第一驱动机构包括两个平移电机11，其安装于其中一个罩壳4内，且布置在该罩壳4左右侧，两个平移电机11各自通过传动轴13设置有一平移驱动轮12，两个平移驱动轮12中轴线和钢柱6中心线垂直，且两个平移驱动轮12都紧贴钢柱6侧面。平移驱动轮12和钢柱6之间存在有摩擦力，利用平移驱动轮12和钢柱6间摩擦力使得移动件能够保持相对静止，当开启平移电机11时，运用平移驱动轮12和钢柱6间滚动摩擦力使移动件沿钢柱6平移，进而带动扫描仪器1发生平移。为提高平移驱动轮12和钢柱6之间摩擦力，可在平移驱动轮12外表面套装橡胶套，橡胶套紧贴钢柱6侧面。

第二驱动机构包括两个公转电机14，公转电机14安装在罩壳4上且布置在转筒3两侧，两个公转电机14主轴各自通过传动轴13安装有一公转驱动轮15，本实施例中，两个公转驱动轮15和转筒3中轴线平行且各自紧贴转筒3内表面。开启公转电机14，运用公转驱动轮15和转筒3之间的滚动摩擦力驱动转筒3转动，使扫描仪器1发生公转。

第三驱动机构包括自转电机16，自转电机16安装在自转支架2上，自转电机16驱动扫描仪器1自转。

扫描仪器1监测吊索塔架时，其自转速率一般是公转速率的10倍以上，目的是着重监测吊索塔架杆件的垂直度指标，而吊索塔架不同杆件的横向或斜向的连接关系监测则主要通过公转来辅助实现。

本实施例中，罩壳4周围侧面设置有太阳能电池板10，以将太阳能转化成电能，在其中一个罩壳4设置有无线传输天线5、信息储存模块17和中央控制模块18，信息储存模块17及本装置中的各个驱动电机分别和中央控制模块18电连接，太阳能电池板10为本装置中所有用电仪器供电。信息储存模块17存储扫描仪器1采集的吊索塔架结构坐标信息，并将信息由无线传输天线5转化为Wi-Fi信号后发送到计算机终端。扫描仪器1、自转电机16、公转电机14、平移电机11、无线传输天线5、信息储存模块17、中央控制模块18协同工作，完成吊索塔架施工形态扫描及坐标信息传输，并由太阳能电池板10集中供电。计算机终端可基于吊索塔架形态的点云坐标信息，分析处理得吊索塔架关键杆件的精细化施工线形，实现吊索塔架线形快速、实时、精准、全覆盖、自动化监测。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。