本发明公开了一种钢管拱桥吊杆安装仿真装置及使用方法，该钢管拱桥吊杆安装仿真装置包括拱肋钢管、拱肋套管、拱肋套管锚垫板、激光发射器固定架、激光脉冲发射器、数据分析仪、全反射棱镜、系梁和系梁套管，所述拱肋套管嵌套在拱肋钢管内部，前端焊接有拱肋套管锚垫板，所述激光发射器固定架固定连接在拱肋套管锚垫板上，用来安装固定激光脉冲发射器，所述激光脉冲发射器的发射器平面与拱肋套管锚垫板平面相互平行，所述系梁套管嵌套在系梁的内部，后端安装有全反射棱镜，所述数据分析仪可读取激光脉冲发射器接收到的激光束和接收时间。使用该钢管拱桥吊杆安装仿真装置，可在吊杆安装前测得钢管拱肋和系梁预埋套管位置是否满足吊杆的安装要求及吊杆实际下料长度，提高吊杆安装和吊杆下料准确性和施工效率。
1.一种钢管拱桥吊杆安装仿真装置，包括拱肋钢管(1)、拱肋套管(2)、拱肋套管锚垫板(3)、激光发射器固定架(4)、激光脉冲发射器(5)、数据分析仪(6)、全反射棱镜(7)、系梁(8)和系梁套管(9)，其特征在于：所述拱肋套管(2)嵌套在拱肋钢管(1)的内部，前端焊接有拱肋套管锚垫板(3)；
所述激光发射器固定架(4)固定连接在拱肋套管锚垫板(3)上，用来安装固定激光脉冲发射器(5)，激光发射器固定架(4)包括固定架立杆(41)、固定架横杆(42)、固定架纵杆(43)、水平调节螺母(44)、高程调节螺母(45)和调节螺杆(46)，可实现激光脉冲发射器(5)在X、Y、Z三个方向上的位置调节，所述固定架纵杆(43)与两端的固定架立杆(41)固定连接在一起，且中间位置开设有通槽，所述固定架横杆(42)中间位置开设有通槽，长度方向上横跨左右两端的固定架纵杆(43)，且可沿固定架纵杆(43)的通槽前后移动，所述调节螺杆(46)的上端穿过固定架横杆(42)的通槽，可沿固定架横杆(42)的通槽左右移动，且可通过水平调节螺母(44)与固定架横杆(42)进行连接固定，所述调节螺杆(46)的下端通过高程调节螺母(45)与激光脉冲发射器(5)进行连接固定；
所述激光脉冲发射器(5)的发射器平面与拱肋套管锚垫板(3)平面相互平行；
所述系梁套管(9)嵌套在系梁(8)的内部，后端安装有全反射棱镜(7)；
所述数据分析仪(6)与激光脉冲发射器(5)之间相互通信，可读取激光脉冲发射器(5)接收到的激光束和接收时间。
2.根据权利要求1所述的一种钢管拱桥吊杆安装仿真装置，其特征在于：所述激光脉冲发射器(5)可发射中心激光束(51)和周边激光束(52)，并能够作为接收器接收经全反射棱镜(7)反射的激光束信号。
3.一种如权利要求1所述的钢管拱桥吊杆安装仿真装置的使用方法，其特征在于：该使用方法包括以下步骤：
a.在钢管拱桥的拱肋钢管(1)安装完成后，安装钢管拱桥吊杆安装仿真装置，该装置主要包含激光发射器固定架(4)、激光脉冲发射器(5)、数据分析仪(6)和全反射棱镜(7)；
b.调节激光脉冲发射器(5)的发射平面使之与拱肋套管锚垫板(3)相互平行，发射器中心点对准拱肋套管锚垫板(3)的中心点，打开激光脉冲发射器(5)使其仅发射中心激光束(51)，调节全反射棱镜(7)的位置至数据分析仪(6)上能够接收到脉冲信号，在数据分析仪(6)上读出激光脉冲发射器(5)和全反射棱镜(7)之间的距离，计算出吊杆成型长度，该长度的理论值为实际读取数据减去激光脉冲发射器(5)和全反射棱镜(7)距锚垫板的距离；
c.再打开激光脉冲发射器(5)使其仅发射周边激光束(52)，发射宽度同吊杆的平行激光束，根据数据分析仪(6)接收到的脉冲图像判定此段套管是否能满足吊杆的安装要求，判断依据为接收器能接收到周边激光束(52)经全反射棱镜(7)反射回的全部脉冲信号；
d.根据上述数据下料生产吊杆，并调节拱肋套管(2)和系梁套管(9)的位置使之满足吊杆的安装要求。
一种钢管拱桥吊杆安装仿真装置及使用方法
技术领域
[0001] 本发明属于钢管拱桥施工技术领域，具体涉及一种钢管拱桥吊杆安装仿真装置及使用方法。
背景技术
[0002] 钢管拱吊杆制作加工长度与实际安装时长度误差不宜超过100mm，如果超出此距离，吊杆就要返厂再加工，造成材料和工期的浪费，给生产带来一定困难。目前，在钢管拱下料生产前，大多采用卷尺提前量测，但是卷尺的拉伸和折弯变形会给测量带来一定的误差，影响了吊杆的下料的精度。同时，由于拱肋钢管安装施工难免造成各种误差，极有可能导致在吊杆安装时，预埋套管切割吊杆，同时系梁预埋套管下口一般安装在箱室内，测量极其不便，直至吊杆安装（张拉）时才能发现，给生产带来不便。
发明内容
[0003] 为了克服现有技术中钢管拱桥吊杆的下料长度不易精确控制、吊杆安装过程误差大等技术缺陷，本发明提供了一种钢管拱桥吊杆安装仿真装置及使用方法，借助激光脉冲发射器和全反射棱镜，可在吊杆安装前测得钢管拱肋和系梁预埋套管位置是否满足吊杆的安装要求及吊杆实际下料长度，提高吊杆安装和吊杆下料准确性，提高吊杆施工效率。
[0004] 本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种钢管拱桥吊杆安装仿真装置，包括拱肋钢管、拱肋套管、拱肋套管锚垫板、激光发射器固定架、激光脉冲发射器、数据分析仪、全反射棱镜、系梁和系梁套管，所述拱肋套管嵌套在拱肋钢管内部，前端焊接有拱肋套管锚垫板；所述激光发射器固定架固定连接在拱肋套管锚垫板上，用来安装固定激光脉冲发射器，且可实现激光脉冲发射器在X、Y、Z三个方向上的位置调节；所述激光脉冲发射器的发射器平面与拱肋套管锚垫板平面相互平行；所述系梁套管嵌套在系梁的内部，后端安装有全反射棱镜；所述数据分析仪与激光脉冲发射器相互通信，可读取激光脉冲发射器接收到的激光束和接收时间。
[0005] 上述的一种钢管拱桥吊杆安装仿真装置，所述激光发射器固定架包括固定架立杆、固定架横杆、固定架纵杆、水平调节螺母、高程调节螺母和调节螺杆，所述固定架纵杆与两端的固定架立杆固定连接在一起，且中间位置开设有通槽，所述固定架横杆中间位置开设有通槽，长度方向上横跨左右两端的固定架纵杆，且可沿固定架纵杆的通槽前后移动，用来控制调节激光脉冲发射器在X方向上的位置；所述调节螺杆的上端穿过固定架横杆的通槽，可沿固定架横杆的通槽左右移动，且可通过水平调节螺母与固定架横杆进行连接固定，用来控制调节激光脉冲发射器在Y方向上的位置；所述调节螺杆的下端通过高程调节螺母与激光脉冲发射器进行连接固定，用来控制调节激光脉冲发射器在Z方向上的位置。
[0006] 上述的一种钢管拱桥吊杆安装仿真装置，所述激光脉冲发射器可发射中心激光束和周边激光束，也可以作为接收器接收经全反射棱镜反射回来的激光束信号。
[0007] 本发明一种钢管拱桥吊杆安装仿真装置的使用方法，该使用方法包括以下步骤来实现在钢管拱桥吊杆安装前，对吊杆长度以及钢管拱肋套管和系梁预埋套管位置的精确仿真计算、测量：
[0008] a．在钢管拱桥的拱肋钢管安装完成后，安装钢管拱桥吊杆安装仿真装置，该装置主要包含激光发射器固定架、激光脉冲发射器、数据分析仪和全反射棱镜等基本构件；
[0009] b．调节激光脉冲发射器的发射平面使之与拱肋套管锚垫板相互平行，发射器中心点对准拱肋套管锚垫板的中心点，打开激光脉冲发射器使其仅发射中心激光束，调节全反射棱镜的位置至数据分析仪上能够接收到脉冲信号，在数据分析仪上读出激光脉冲发射器和全反射棱镜之间的距离，计算出吊杆成型长度，该长度的理论值为实际读取数据减去激光脉冲发射器和全反射棱镜距锚垫板的距离；
[0010] c．再打开激光脉冲发射器使其仅发射周边激光束，发射宽度同吊杆的平行激光束，根据数据分析仪接收到的脉冲图像判定此段套管是否能满足吊杆的安装要求，判断依据为接收器能接收到周边激光束经全反射棱镜反射回的全部脉冲信号；
[0011] d．根据上述数据下料生产吊杆，并调节拱肋套管和系梁套管的位置使之满足吊杆的安装要求。
[0012] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，可以达到以下有益效果：
[0013] 1、利用激光脉冲精确测得锚箱顶面和梁体预埋锚垫板的距离，为吊杆的下料施工提供了充足的理论依据，同时节约人力，提高了施工效率；
[0014] 2、提前模拟了吊杆安装的施工过程，对吊杆的施工过程进行了预先判断，可准确判断出预埋套管是否切割吊杆，避免后期返工，节约了施工工期。
附图说明
[0015] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，其中：
[0016] 图1为本发明一种钢管拱桥吊杆安装仿真装置的整体结构示意图；
[0017] 图2为本发明所述激光发射器固定架与激光脉冲发射器安装关系的主视图；
[0018] 图3为本发明所述激光发射器固定架与激光脉冲发射器安装关系的俯视图；
[0019] 图4为本发明所述激光脉冲发射器发射的激光束分布图；
[0020] 图中：1-拱肋钢管，2-拱肋套管，3-拱肋套管锚垫板，4-激光发射器固定架，5-激光脉冲发射器，6-数据分析仪，7-全反射棱镜，8-系梁，9-系梁套管，41-固定架立杆，42-固定架横杆，43-固定架纵杆，44-水平调节螺母，45-高程调节螺母，46-调节螺杆，51-中心激光束，52-周边激光束。
具体实施方式
[0021] 如图1所示，为本发明一种钢管拱桥吊杆安装仿真装置的整体结构示意图，该吊杆安装仿真装置包括拱肋钢管1、拱肋套管2、拱肋套管锚垫板3、激光发射器固定架4、激光脉冲发射器5、数据分析仪6、全反射棱镜7、系梁8和系梁套管9，所述拱肋套管2嵌套在拱肋钢管1内部，前端连接有拱肋套管锚垫板3；所述激光发射器固定架4固定连接在拱肋套管锚垫板3上，用来安装固定激光脉冲发射器5，且可实现激光脉冲发射器5在X、Y、Z三个方向上的位置调节；所述激光脉冲发射器5的发射器平面与拱肋套管锚垫板3平面相互平行；所述系梁套管9嵌套在系梁8的内部，后端安装有全反射棱镜7；所述数据分析仪6与激光脉冲发射器7相互通信，可读取激光脉冲发射器5接收到的激光束和接收时间。
[0022] 如图2和图3所示，为本发明所述激光发射器固定架4与激光脉冲发射器5的安装关系示意图，所述激光发射器固定架4包括固定架立杆41、固定架横杆42、固定架纵杆43、水平调节螺母44、高程调节螺母45和调节螺杆46，所述固定架纵杆43与两端的固定架立杆41固定连接在一起，且中间位置开设有通槽，所述固定架横杆42中间位置开设有通槽，长度方向上横跨左右两端的固定架纵杆43，且可沿固定架纵杆43的通槽前后移动，用来控制调节激光脉冲发射器5在X方向上的位置；所述调节螺杆46的上端穿过固定架横杆42的通槽，可沿固定架横杆42的通槽左右移动，且可通过水平调节螺母44与固定架横杆42进行连接固定，用来控制调节激光脉冲发射器5在Y方向上的位置；所述调节螺杆46的下端通过高程调节螺母45与激光脉冲发射器5进行连接固定，用来控制调节激光脉冲发射器5在Z方向上的位置。
[0023] 如图4所示，为本发明所述激光脉冲发射器5发射的激光束分布图，所述激光脉冲发射器5可发射中心激光束51和周边激光束52，也可以作为接收器接收经全反射棱镜7反射回来的激光束信号。
[0024] 本发明一种钢管拱桥吊杆安装仿真装置在使用时，主要通过以下步骤来实现在钢管拱桥吊杆安装前，对吊杆长度以及钢管拱肋套管2和系梁预埋套管位置进行精确仿真计算、测量：
[0025] 步骤一：在钢管拱桥的拱肋钢管1安装完成后，安装钢管拱桥吊杆安装仿真装置，该装置主要包含激光发射器固定架4、激光脉冲发射器5、数据分析仪6和全反射棱镜7等基本构件；
[0026] 步骤二：调节激光脉冲发射器5的发射平面使之与拱肋套管锚垫板3相互平行，发射器中心点对准拱肋套管锚垫板3的中心点，打开激光脉冲发射器5使之仅发射中心激光束51，调节全反射棱镜7的位置至数据分析仪6上能够接收到脉冲信号，在数据分析仪6上读出激光脉冲发射器5和全反射棱镜7之间的距离，计算出吊杆成型长度，该长度的理论值为实际读取数据减去激光脉冲发射器5和全反射棱镜7距锚垫板的距离；
[0027] 步骤三：再打开激光脉冲发射器5使之仅发射周边激光束52，发射宽度同吊杆的平行激光束，根据数据分析仪6接收到的脉冲图像判定此段套管是否能满足吊杆的安装要求，判断依据为接收器能接收到周边激光束52经全反射棱镜7反射回的全部脉冲信号；
[0028] 步骤四：根据上述数据下料生产吊杆，并调节拱肋套管2和系梁套管9的位置使之满足吊杆的安装要求。
[0029] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
