[發明專利]懸索橋長大隧道錨管任意點智能定位系統及方法

在審

• 申請號: 202210814479.7
• 申請日: 2022-07-11
• 公開（公告）號: CN115183753A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 肖根旺;燕明發;柯衛峰;李麗華;田云
• 申請（專利權）人: 中鐵大橋局集團有限公司;中鐵大橋局集團第六工程有限公司
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 敖俊

本發明公開了一種懸索橋長大隧道錨管任意點智能定位系統及方法，系統包括全站儀、多個智能棱鏡座、多個卡箍、棱鏡高度獲取模塊、卡箍距離獲取模塊、基座運行弧長獲取模塊、理論坐標獲取模塊、實際坐標獲取模塊、偏差獲取模塊和安裝調整模塊，全站儀架設在隧道錨室的內壁測量控制點上，棱鏡高度獲取模塊用于獲取各棱鏡中心至卡箍內壁的高度，卡箍距離獲取模塊用于獲取各卡箍中心橫截面到隧道錨管口的距離，基座運行弧長獲取模塊用于獲取基座的運行弧長。本申請采用任意點智能定位測量方法，有效解決錨管施工區域視線通視問題，提升了錨管定位測量效率，實現對懸索橋長大隧道錨管快速精密定位測量。

技術領域

本發明涉及錨管定位測量技術領域，具體是涉及一種懸索橋長大隧道錨管任意點智能定位系統及方法。

背景技術

懸索橋主要采用重力錨和隧道錨兩種錨固結構，懸索橋巨大的結構受力是主要是由錨固結構承載的，所以錨固結構的精密定位懸索橋最關鍵的測量工作之一。山區超大跨徑懸索橋的錨固結構一般采用隧道錨管群結構，在隧道錨室內由上百根甚至幾百根錨管集群構成，錨管的長度40至100米。錨管施工一般在傾斜40°至50°、深度達40甚至100多米的狹小錐形隧道錨洞中進行，定位測量環境惡劣。錨管安裝一般采用分層安裝，因錨管長度大需使用多排支架沿錨管長度方向支撐，同時因錨管傾斜度大造成不同橫截面處錨管群支架多層交叉，所以上層錨管定位測量受下層錨管支架和下層錨管頂端的遮擋，定位測量通視十分困難。錨管定位測量精度要求高，定位偏差±3mm，錨管長度大變形大，需要采用多橫截面多點定位確保錨管的順直，在這樣空間狹小、大傾角、通視困難的隧道深基坑內實施錨管群多點高精度定位，對現場測量工作提出了挑戰。

傳統上錨管安裝測量一般采用錨管軸線或者錨管天頂母線上固定特征點的定位方法，即在錨管各特征橫截面處安裝U形單棱鏡或多棱鏡工裝，通過測量少量標示錨管軸線或者錨管天頂母線的固定特征點的棱鏡實測坐標與已知固定特征點的理論坐標的偏差，對錨管軸線或者錨管天頂母線調整定位。這種定位方法優點是僅僅計算出少量的固定的特征點的理論坐標，計算量小，定位點數量少，但正是因為采用固定特征點定位，受隧道錨洞內作業空間狹小、錨管群定位支架遮擋，測量視線通視十分困難，需要在空間狹小的隧道錨洞內內壁上布設若干個測量控制點，多次安置或安置多臺全站儀來保證其與固定特征點的通視。在空間狹小的隧道錨洞內內壁上布設若干個測量控制點，因控制點間距小，邊長短，再加上測量環境惡劣、布點困難，造成控制測量難度大、精度低，很難滿足長大錨管的精密定位；同時，多次安置或安置多臺全站儀來保證其與固定特征點的通視，投入測量人員多、測量效率低，也給錨管定位帶來了更大的不確定性誤差，不適合長大錨管更多數量測點的復雜定位測量工作。可見，傳統錨管定位測量方法存在通視困難、測量效率低和精度低的缺陷，急待改善。

發明內容

本發明的目的是為了克服傳統錨管定位測量系統及方法存在通視困難、測量效率低和精度低的缺陷問題，提供一種懸索橋長大隧道錨管任意點智能定位系統及方法。

第一方面，本申請提供了一種懸索橋長大隧道錨管任意點智能定位系統，其特征在于，包括：

全站儀，用于架設在隧道錨室的內壁測量控制點上；

多個智能棱鏡座，通過卡箍沿著隧道錨管的軸線方向間隔設置于所述隧道錨管的外周壁上，均包括基座框、棱鏡、基座調整裝置以及中央控制器，所述棱鏡安設于所述基座框上，所述中央控制器用于驅動基座調整裝置控制多個基座框運行對準全站儀；

棱鏡高度獲取模塊，用于獲取各棱鏡中心至卡箍內壁的高度H_i；

卡箍距離獲取模塊，用于獲取各卡箍中心橫截面到隧道錨管口的距離L_i；

基座運行弧長獲取模塊，用于獲取基座的運行弧長θ_i；

理論坐標獲取模塊，用于根據H_i、L_i和θ_i，獲取各棱鏡的理論坐標；