本发明公开了一种斜拉桥塔柱索道管定位测量装置及其测量方法，涉及索导管定位测量领域，该装置包括全站仪、仪器精调装置、全站仪脚架、透明圆柱，所述全站仪放置在仪器精调装置上，所述仪器精调装置放置在全站仪脚架上，所述透明圆柱放置在索道管内，所述透明圆柱的顶板和底板上带有同心圆标志，所述仪器精调装置通过调整全站仪的高度实现全站仪的高程精密对位。本发明的索道管定位测量装置和测量方法具有可视化、无棱镜、一人测量特点，可以直观观察到索道管的偏差情况，提示施工人员快速精密进行索道管定位，并且消除了棱镜安置对点误差来源，大大提高了测量精度和施工效率。
1.一种斜拉桥塔柱索道管定位测量装置，其特征在于：包括全站仪(1)、仪器精调装置(2)、全站仪脚架(6)及 透明圆柱(3)，所述全站仪(1)放置在仪器精调装置(2)上，所述仪器精调装置(2)放置在全站仪脚架(6)上，所述透明圆柱(3)放置在索道管(4)内，所述透明圆柱(3)的顶板和底板上带有同心圆标志，所述仪器精调装置(2)通过调整全站仪(1)的高度实现全站仪(1)的高程精密对位。
2.如权利要求1所述的斜拉桥塔柱索道管定位测量装置，其特征在于：所述仪器精调装置(2)的两侧分别对应设置有带齿轮的刻度标尺(13)和精调齿轮组(11)，所述精调齿轮组(11)与刻度标尺(13)的齿轮啮合，所述精调齿轮组(11)连接精调旋钮(10),并通过扭动精调旋钮(10)调整全站仪(1)的高度，所述仪器精调装置(2)上设置有紧固旋钮(12),所述紧固旋钮(12)用于锁定仪器精调装置(2)的高度。
3.如权利要求2所述的斜拉桥塔柱索道管定位测量装置，其特征在于：所述仪器精调装置(2)的两端面上设置有连接螺栓孔(9)，并通过连接螺栓分别与全站仪(1)和全站仪脚架(6)连接。
4.如权利要求1所述的斜拉桥塔柱索道管定位测量装置，其特征在于：所述透明圆柱(3)包括两块透明板(14)和连接两块透明板(14)的连接杆(15)，所述透明板(14)的中部设置有同心圆圆心(17)，所述透明板(14)的直径与索道管(4)的内径相等，所述连接杆(15)沿透明板(14)的圆周方向均匀布置从而将透明板(14)固定为透明圆柱(3)。
5.如权利要求4所述的斜拉桥塔柱索道管定位测量装置，其特征在于：所述透明圆柱(3)的长度与索道管(4)管长一致，所述透明圆柱(3)的顶面与索道管(4)端部的锚固板顶面对齐，所述连接杆(15)的两端通过螺栓(16)连接在透明板(14)上。
6.如权利要求4所述的斜拉桥塔柱索道管定位测量装置，其特征在于：所述索道管(4)安装在索道管定位支架(7)上，所述索道管定位支架(7)上设置有索道管底口里程挡板(8)，所述索道管底口里程挡板(8)用于索道管(4)的底口底缘里程的固定。
7.一种基于权利要求1-6中任一项所述的斜拉桥塔柱索道管定位测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤:S1：安置全站仪(1)于仪器精调装置(2)上；
S2：通过仪器精调装置(2)把全站仪(1)快速精确调整至索道管(4)理论轴线的空间延长线中心点；
S3：操作全站仪(1)拨水平角和竖直角，使全站仪(1)的视线与索道管(4)理论倾斜度及倾斜方向一致；
S4：把带有同心圆标志的透明圆柱(3)安置在已初步定位的索道管(4)内，透明圆柱(3)的顶板和底板上的同心圆标志用于分别标示出索道管的实际锚固点B＇和索道管实际出口中心点C＇，索道管的实际锚固点B＇和索道管实际出口中心点C＇的连线表示索道管(4)的实际轴线；
S5：打开全站仪(1)的激光装置，用激光束将索道管理论轴线(5)标示在透明圆柱(3)的同心圆标志板上，形成索道管理论锚固点B和索道管理论出口中心点C，根据同心圆标志中心点与光斑的偏差情况，可以直接观察索道管的实际倾斜度和倾斜方向；
S6：调整索道管(4)，使透明圆柱(3)两端的同心圆标志中心与激光光斑重合。
8.如权利要求7所述的测量方法，其特征在于：所述步骤S2中，已知索道管理论锚固点B、索道管理论出口中心点C的理论坐标(xB、yB、zB)、(xc、yc、zc)和置镜点至锚固点的距离LAB，计算位于索道管轴线延长线上的置镜点A的坐标(xA、yA、zA)，公式如下：通过公式(1)、(2)和(3)计算出索道管轴线延长线上的置镜点A的坐标(xA、yA、zA)，在置镜点A在平面上的投影位置A＇处，安置全站仪脚架(6)，仪器精调装置(2)安置在全站仪脚架(6)上，同时把全站仪(1)安装在仪器精调装置(2)上，水平移动仪器精调装置(2)，精密对中整平全站仪(1)至A＇点；
将全站仪(1)的竖直角拨至90°00＇00"，观测放置在水准点(20)上的水准尺(18)，读取全站仪(1)水平视线(19)与A点在高程上的投影位置A"的高差；
旋转仪器精调装置(2)的精调旋钮(10)，调整刻度标尺(13)的读数数值与高差一致，将全站仪(1)水平视线(19)精密对位至A点在高程上的投影位置A"，至此完成全站仪(1)空间对位于A点。
9.如权利要求8所述的测量方法，其特征在于：所述步骤S3中，操作全站仪(1)拨水平角α和竖直角β，使全站仪(1)视线与索道管理论轴线(5)一致，水平角α和竖直角β计算公式如下：α＝arctan((yB-yC)/(xB-xC)) (4)
通过公式(4)和(5)计算出水平角α和竖直角β，全站仪(1)通过激光装置的激光束即可标示出索道管理论轴线(5)。
斜拉桥塔柱索道管定位测量装置及其测量方法
技术领域
[0001] 本发明涉及索导管定位测量领域，具体是涉及一种斜拉桥塔柱索道管定位测量装置及其测量方法，适用于斜拉桥塔柱索道管的定位过程中，对索道管的倾斜度和倾斜方向进行精密测量，是一种标识被测物体理论轴线和实际轴线并进行快速精确测量其倾斜度和倾斜方向的装置和技术。
背景技术
[0002] 索道管定位测量是关系斜拉桥塔柱施工质量的重要环节，索道管定位精度和定位速度是影响主塔施工结构安全和正常施工的关键，其中索道管倾斜度是斜拉桥施工要求最高的测量精度指标(锚固点至出口中心点的轴线相对偏差不大于3mm)。索道管初定位把出口底缘里程方向固定后，索道管精定位的任务就是精密测量其倾斜度和倾斜方向。塔柱施工过程中，作业面十分狭窄，塔内钢结构错综交叉，相互干扰，再加上索道管系空心结构，锚固点、出口中心点和轴线点均是虚拟的，精密测量其倾斜度和倾斜方向难度很大。
[0003] 目前斜拉桥索道管定位的方法，一般有两种：
[0004] 1)采用测量虚拟化锚固点和出口中心点三维坐标的方法，间接测量索道管轴线进行定位。在锚固板四个特征点和出口四个特征点上分别安置棱镜，通过测量八个特征点的三维坐标换算出锚固点和出口中心点三维坐标，间接测量索道管的倾斜度和倾斜方向，这种方法程序复杂，定位间接，需要测量人员多、费工、费时，定位精度受棱镜安置误差和测量点位误差影响较大。
[0005] 2)采用测量实体化锚固点和出口中心点三维坐标的方法，间接测量索道管轴线进行定位。在锚固板和出口处安装预先制作的实体构件，通过实体构件找出锚固点和出口中心点并安置棱镜，分别测量锚固点和出口中心点的三维坐标，间接测量索道管的倾斜度和倾斜方向。这种方法锚固点和出口中心点定位相互牵制，需要反复测量反复调整，造成费工费时。需要多名以上测量人员施测，测量工效低，而且定位精度受棱镜安置误差影响较大。
发明内容
[0006] 本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种斜拉桥塔柱索道管定位测量装置及其测量方法，本发明的定位测量装置及其测量方法具有可视化、无棱镜、一人测量特点，可以直观观察到索道管的偏差情况，提示施工人员快速精密进行索道管定位，并且消除了棱镜安置对点误差来源，大大提高了测量精度和施工效率。
[0007] 本发明提供一种斜拉桥塔柱索道管定位测量装置，包括全站仪、仪器精调装置、全站仪脚架、透明圆柱，所述全站仪放置在仪器精调装置上，所述仪器精调装置放置在全站仪脚架上，所述透明圆柱放置在索道管内，所述透明圆柱的顶板和底板上带有同心圆标志，所述仪器精调装置通过调整全站仪的高度实现全站仪的高程精密对位。
[0008] 在上述技术方案的基础上，所述仪器精调装置的两侧分别对应设置有带齿轮的刻度标尺和精调齿轮组，所述精调齿轮组与刻度标尺的齿轮啮合，所述精调齿轮组连接精调旋钮，并通过扭动精调旋钮调整全站仪的高度，所述仪器精调装置上设置有紧固旋钮，所述紧固旋钮用于锁定仪器精调装置的高度。
[0009] 在上述技术方案的基础上，所述仪器精调装置的两端面上设置有连接螺栓孔，并通过连接螺栓分别与全站仪和全站仪脚架连接。
[0010] 在上述技术方案的基础上，所述透明圆柱包括两块透明板和连接两块透明板的连接杆，所述透明板的中部设置有同心圆圆心，所述透明板的直径与索道管的内径相等，所述连接杆沿透明板的圆周方向均匀布置从而将透明板固定为透明圆柱。
[0011] 在上述技术方案的基础上，所述透明圆柱的长度与索道管管长一致，所述透明圆柱的顶面与索道管端部的锚固板顶面对齐，所述连接杆的两端通过螺栓连接在透明板上。
[0012] 在上述技术方案的基础上，所述索道管安装在索道管定位支架上，所述索道管定位支架上设置有索道管底口里程挡板，所述索道管底口里程挡板用于索道管的底口底缘里程的固定。
[0013] 本发明还提供一种斜拉桥塔柱索道管定位测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0014] S1：安置全站仪于仪器精调装置上；
[0015] S2：通过仪器精调装置把全站仪快速精确调整至索道管理论轴线的空间延长线中心点；
[0016] S3：操作全站仪拨水平角和竖直角，使全站仪的视线与索道管理论倾斜度及倾斜方向一致；
[0017] S4：把带有同心圆标志的透明圆柱安置在已初步定位的索道管内，透明圆柱的顶板和底板上的同心圆标志用于分别标示出索道管的实际锚固点B＇和索道管实际出口中心点C＇，索道管的实际锚固点B＇和索道管实际出口中心点C＇的连线表示索道管的实际轴线；
[0018] S5：打开全站仪的激光装置，用激光束将索道管理论轴线标示在透明圆柱的同心圆标志板上，形成索道管理论锚固点B和索道管理论出口中心点C，根据同心圆标志中心点与光斑的偏差情况，可以直接观察索道管的实际倾斜度和倾斜方向；
[0019] S6：调整索道管，使透明圆柱两端的同心圆标志中心与激光光斑重合；
[0020] 在上述技术方案的基础上，所述步骤S2中，已知索道管理论锚固点B、索道管理论出口中心点C的理论坐标(xB、yB、zB)、(xc、yc、zc)和置镜点至锚固点的距离LAB，计算位于索道管轴线延长线上的置镜点A的坐标(xA、yA、zA)，公式如下：
[0021]
[0022]
[0023]
[0024] 通过公式(1)、(2)和(3)计算出索道管轴线延长线上的置镜点A的坐标(xA、yA、zA)，在置镜点A在平面上的投影位置A＇处，安置全站仪脚架，仪器精调装置安置在全站仪脚架上，同时把全站仪安装在仪器精调装置上，水平移动仪器精调装置，精密对中整平全站仪至A＇点；
[0025] 将全站仪的竖直角拨至90°00＇00"，观测放置在水准点上的水准尺，读取全站仪水平视线与A点在高程上的投影位置A"的高差；
[0026] 旋转仪器精调装置的旋钮，调整刻度标尺的读数数值与高差一致，将全站仪水平视线精密对位至A点在高程上的投影位置A"，至此完成全站仪空间对位于A点。
[0027] 在上述技术方案的基础上，所述步骤S3中，操作全站仪的拨水平角α和竖直角β，使全站仪视线与索道管理论轴线一致，水平角α和竖直角β计算公式如下：
[0028] α＝arctan((yB-yC)/(xB-xC)) (4)
[0029]
[0030] 通过公式(4)和(5)计算出水平角α和竖直角β，全站仪通过激光装置的激光束即可标示出索道管理论轴线。
[0031] 与现有技术相比，本发明的优点如下：
[0032] 本发明提供的索道管定位测量装置和测量方法具有可视化、无棱镜、一人测量特点，可以直观观察到索道管的偏差情况，提示施工人员快速精密进行索道管定位，并且消除了棱镜安置对点误差来源，大大提高了测量精度和施工效率。
[0033] 同时，本发明提供的索道管定位测量装置通过设置仪器精调装置把全站仪平面精密对中和高程精密调整分开进行，解决了平面和高程精密调整相互牵制、反复微调、难以实现空间精密对位的问题，方便全站仪进行空间精密对位。
[0034] 此外，提供的索道管定位测量装置能够直接直观标示出索道管理论轴线和实际轴线的偏差情况，可以随时提示施工人员快速、高精度定位索道管，大大提高了施工效率和施工质量；测量中不使用棱镜，消除了棱镜安置对点误差来源，大大提高了测量精度；只需要一名测量人员即可完成观测，提高了测量效率。
附图说明
[0035] 图1是本发明实施例的测量方法示意图。
[0036] 图2是全站仪三维空间精密对位原理示意图。
[0037] 图3为本发明实施例的仪器精调装置示意图。
[0038] 图4为图3的A-A剖面图。
[0039] 图5为图4的B-B剖面图。
[0040] 图6为本发明实施例的透明圆柱示意图。
[0041] 图7为图6的C-C剖面图。
[0042] 图中，1-全站仪，2-仪器精调装置，3-透明圆柱，4-索道管，5-索道管理论轴线，6-全站仪脚架，7-索道管定位支架，8-索道管底口里程挡板，9-连接螺栓孔，10-精调旋钮，11-精调齿轮组，12-紧固旋钮，13-刻度标尺，14-透明板，15-连接杆，16-螺栓，17-同心圆圆心，18-水准尺，19-全站仪水平视线，20-水准点，A-索道管轴线延长线上的置镜点，A＇-A点在平面上的投影位置，A"-A点在高程上的投影位置，B-索道管理论锚固点，C-索道管理论出口中心点，B＇-索道管实际锚固点，C＇-索道管实际出口中心点。
具体实施方式
[0043] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0044] 如图1所示，本发明实施例提供一种斜拉桥塔柱索道管定位测量装置，包括全站仪1、仪器精调装置2、全站仪脚架6、透明圆柱3，所述全站仪1放置在仪器精调装置2上，所述仪器精调装置2放置在全站仪脚架6上，所述透明圆柱3放置在索道管4内，所述透明圆柱3的顶板和底板上带有同心圆标志，所述仪器精调装置2通过调整全站仪1的高度实现全站仪1的高程精密对位。
[0045] 如图1所示，透明圆柱3的长度与索道管4管长一致，所述透明圆柱3的顶面与索道管4端部的锚固板顶面对齐。所述索道管4安装在索道管定位支架7上，所述索道管定位支架7上设置有索道管底口里程挡板8，所述索道管底口里程挡板8用于索道管4的底口底缘里程的固定。
[0046] 如图3、图4、图5所示，所述仪器精调装置2的两侧分别对应设置有带齿轮的刻度标尺13和精调齿轮组11，所述精调齿轮组11与刻度标尺13的齿轮啮合，所述精调齿轮组11连接精调旋钮10，并通过扭动精调旋钮10调整全站仪1的高度，所述仪器精调装置2上设置有紧固旋钮12,所述紧固旋钮12用于锁定仪器精调装置2高度。扭紧紧固旋钮12使得仪器精调装置2上下部分挤压紧，无法滑动，从而实现锁定。其中，所述仪器精调装置2的两端面上设置有连接螺栓孔9，并通过连接螺栓分别与全站仪1和全站仪脚架6连接。
[0047] 如图6、图7所示，所述透明圆柱3包括两块透明板14和用于连接两块透明板14的连接杆15，所述透明板14的中部设置有同心圆圆心17，所述透明板14的直径与索道管4的内径相等，所述连接杆15沿透明板14的圆周方向均匀布置从而将透明板14固定为透明圆柱3。所述连接杆15的两端通过螺栓16连接在透明板14上。
[0048] 结合图1至图7所示，一种斜拉桥塔柱索道管定位测量装置的测量方法，包括如下步骤:
[0049] S1：安置全站仪1于仪器精调装置2上；
[0050] S2：通过仪器精调装置2把全站仪1快速精确调整至索道管4理论轴线的空间延长线中心点；
[0051] S3：操作全站仪1拨水平角和竖直角，使全站仪1的视线与索道管4理论倾斜度及倾斜方向一致；
[0052] S4：把带有同心圆标志的透明圆柱3安置在已初步定位的索道管4内，透明圆柱3的顶板和底板上的同心圆标志用于分别标示出索道管的实际锚固点B＇和索道管实际出口中心点C＇，索道管的实际锚固点B＇和索道管实际出口中心点C＇的连线表示索道管4的实际轴线；
[0053] S5：打开全站仪1的激光装置，用激光束将索道管理论轴线5标示在透明圆柱3的同心圆标志板上，形成索道管理论锚固点B和索道管理论出口中心点C，根据同心圆标志中心点与光斑的偏差情况，可以直接观察索道管的实际倾斜度和倾斜方向；
[0054] S6：调整索道管4，使透明圆柱3两端的同心圆标志中心与激光光斑重合；
[0055] 其中，所述步骤S2中，已知索道管理论锚固点B、索道管理论出口中心点C的理论坐标(xB、yB、zB)、(xc、yc、zc)和置镜点至锚固点的距离LAB，计算位于索道管轴线延长线上的置镜点A的坐标(xA、yA、zA)，公式如下：
[0056]
[0057]
[0058]
[0059] 通过公式(1)、(2)和(3)计算出索道管轴线延长线上的置镜点A的坐标(xA、yA、zA)，在置镜点A在平面上的投影位置A＇处，安置全站仪脚架6，仪器精调装置2安置在全站仪脚架6上，同时把全站仪1安装在仪器精调装置2上，水平移动仪器精调装置2，精密对中整平全站仪1至A＇点；
[0060] 将全站仪1的竖直角拨至90°00＇00"，观测放置在水准点20上的水准尺18，读取全站仪1水平视线19与A点在高程上的投影位置A"的高差；
[0061] 旋转仪器精调装置2的旋钮10，调整刻度标尺13的读数数值与高差一致，将全站仪1水平视线19精密对位至A点在高程上的投影位置A"，至此完成全站仪1空间对位于A点。
[0062] 其中，所述步骤S3中，操作全站仪1拨水平角α和竖直角β，使全站仪1视线与索道管理论轴线5一致，水平角α和竖直角β计算公式如下：
[0063] α＝arctan((yB-yC)/(xB-xC)) (4)
[0064]
[0065] 通过公式(4)和(5)计算出水平角α和竖直角β，全站仪1通过激光装置的激光束即可标示出索道管理论轴线5。
[0066] 在实施中，施工人员可以直接观察索道管实际轴线B＇C＇与理论轴线BC的偏差情况，同时调整索道管两端，使透明圆柱顶板和底板上的同心圆圆心B＇、同心圆圆心C＇点与光斑B、光斑C重合，完成索道管定位。
[0067] 本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
[0068] 说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
