專(zhuān)利名稱(chēng)：結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體幾何初始缺陷測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)工程鋼結(jié)構(gòu)缺陷測(cè)量領(lǐng)域，尤其是一種涉及結(jié)構(gòu)構(gòu)件缺陷測(cè)量和構(gòu)件穩(wěn)定性能試驗(yàn)研究的結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體幾何初始缺陷測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
結(jié)構(gòu)工程的施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范對(duì)主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如柱、梁)的外形尺寸偏差做了具體的要求，尤其是其整體幾何初始缺陷(如初彎曲)的數(shù)值；同時(shí)在鋼結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域，穩(wěn)定問(wèn)題的研究是最重要的課題之一，而幾何初始缺陷恰恰是影響構(gòu)件穩(wěn)定性能最重要的因素，因此在相關(guān)的試驗(yàn)研究中必須要有幾何缺陷數(shù)值的精確的測(cè)量數(shù)據(jù)。但目前采用的方法主要包括拉線法、平臺(tái)放置法等，拉線法中細(xì)線的張緊程度直接關(guān)系到測(cè)量的精度，且由于細(xì)線在直線狀態(tài)時(shí)平面外剛度為0，測(cè)量構(gòu)件某一截面與細(xì)線間的距離時(shí)，測(cè)量工具會(huì)不可避免地過(guò)分接觸細(xì)線或者未到及細(xì)線的位置；而平臺(tái)放置法則對(duì)于長(zhǎng)度較長(zhǎng)的構(gòu)件，需要準(zhǔn)備特殊的場(chǎng)地(足夠平直的臺(tái)面)，可操作性不大，且對(duì)工程中構(gòu)件的測(cè)量不適用；目前較先進(jìn)的三維成像掃描技術(shù)可以用于構(gòu)件幾何初始缺陷的測(cè)量，但設(shè)備復(fù)雜，費(fèi)用昂貴， 且一般實(shí)驗(yàn)室不配備該類(lèi)設(shè)備，更不適用于施工現(xiàn)場(chǎng)的量測(cè)。如何更加準(zhǔn)確有效、同時(shí)方便快捷、價(jià)錢(qián)低廉地測(cè)量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整體幾何初始缺陷是科學(xué)研究及工程實(shí)踐中亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方法無(wú)法較精確、快捷地對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整體幾何初始缺陷進(jìn)行測(cè)量的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種新型的幾何初始缺陷測(cè)量方法，在不需要大型復(fù)雜設(shè)備和特殊場(chǎng)地條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合最常用的測(cè)量工具，替代了傳統(tǒng)的拉線法等測(cè)量方法，大大降低了人為產(chǎn)生的誤差，提高了測(cè)量精度，同時(shí)具有非常強(qiáng)的實(shí)用性，能夠很好地滿(mǎn)足研究工作和實(shí)際工程的需要。本發(fā)明的技術(shù)方案為采用光學(xué)經(jīng)緯儀和游標(biāo)卡尺，并按照以下步驟進(jìn)行測(cè)量(1)將需要測(cè)量的構(gòu)件平躺或豎直固定在地面上；(2)將經(jīng)緯儀安裝在三腳架上，固定其豎軸，利用繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鏡筒使所述經(jīng)緯儀的十字叉絲交點(diǎn)在所述構(gòu)件附近定位出一個(gè)虛擬的參考直線，所述直線位于所述構(gòu)件一側(cè)，并與所述構(gòu)件的縱向棱邊平行；(3)采用游標(biāo)卡尺測(cè)量所述構(gòu)件的縱向棱邊至所述參考直線間的距離；(4)測(cè)量同一橫截面位置處所述構(gòu)件的縱向棱邊至參考直線間的距離，并根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算得出該橫截面處該棱邊偏離所述構(gòu)件兩端連線的距離，即棱邊的偏離值；測(cè)量同一橫截面位置處的不同棱邊，并取不同棱邊的偏離值的平均值作為該橫截面的偏離值；(5)測(cè)量所述構(gòu)件不同橫截面的偏離值，并取不同橫截面的偏離值的最大值作為所述構(gòu)件的整體幾何初始缺陷。
所述步驟(3)中，采用游標(biāo)卡尺測(cè)量所述棱邊至所述參考直線間的距離時(shí)，將游標(biāo)卡尺一個(gè)卡頭邊貼緊所述構(gòu)件測(cè)量橫截面位置處的棱邊，并保證所述卡尺長(zhǎng)向垂直于構(gòu)件縱向，緩慢移動(dòng)所述卡尺的另一卡頭，直到所述經(jīng)緯儀十字叉絲交點(diǎn)與所述卡尺的另一卡頭的邊線重合；讀取所述卡尺的讀數(shù)并記錄。所述光學(xué)經(jīng)緯儀的精度為1〃，測(cè)量結(jié)果誤差在士0. 06mm以?xún)?nèi)；游標(biāo)卡尺卡頭與經(jīng)緯儀的十字叉絲對(duì)準(zhǔn)誤差控制在士0.01mm。本發(fā)明的有益效果為(1)使用設(shè)備簡(jiǎn)單，均是最常用的測(cè)量工具，易于籌備；(2)場(chǎng)地?zé)o特殊要求，構(gòu)件可隨意放置，便于操作；(3)測(cè)量精度高，采用精度為1〃的光學(xué)經(jīng)緯儀，測(cè)量結(jié)果誤差在士0.06mm以?xún)?nèi)， 其中游標(biāo)卡尺卡頭與經(jīng)緯儀的十字叉絲對(duì)準(zhǔn)誤差能夠控制在士0. 01mm，而傳統(tǒng)的拉線法， 此部分誤差則在士 0. 5mm左右；(4)實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體幾何初始缺陷的精確測(cè)量，且方法簡(jiǎn)單實(shí)用，可廣泛用于構(gòu)件穩(wěn)定試驗(yàn)研究和工廠加工、施工質(zhì)量的鑒定檢測(cè)等領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明測(cè)量方法示意圖，圖2是構(gòu)件測(cè)點(diǎn)分布和測(cè)量數(shù)據(jù)示意圖，圖3是本發(fā)明可采用的一種測(cè)點(diǎn)分布和測(cè)量數(shù)據(jù)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)1-構(gòu)件；2-光學(xué)經(jīng)緯儀；3-游標(biāo)卡尺；4-經(jīng)緯儀十字叉絲；5-虛擬直線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體幾何初始缺陷測(cè)量方法，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例(參見(jiàn)圖1、圖2和圖3)本方法主要由普通光學(xué)經(jīng)緯儀2和游標(biāo)卡尺3實(shí)現(xiàn)。將構(gòu)件1水平放置或豎直定位在地面上(圖1為水平放置)，光學(xué)經(jīng)緯儀2安裝在三腳架上，調(diào)平并固定豎軸，使經(jīng)緯儀十字叉絲4掃出的虛擬直線5位于構(gòu)件一側(cè)且盡量平行于構(gòu)件長(zhǎng)度方向。將游標(biāo)卡尺3 —個(gè)卡頭邊貼緊構(gòu)件某個(gè)測(cè)量橫截面位置處的棱邊上， 并盡量保證卡尺長(zhǎng)向垂直于構(gòu)件1縱向。經(jīng)緯儀操作人員繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)鏡筒掃出虛擬直線 5，卡尺操作人員緩慢移動(dòng)卡尺3的另一卡頭，直到經(jīng)緯儀十字叉絲交點(diǎn)4與卡頭邊線重合， 卡尺操作人員讀數(shù)并記錄。根據(jù)實(shí)際工作的需要，可以選擇不同的構(gòu)件橫截面位置進(jìn)行測(cè)量，圖3為對(duì)構(gòu)件的四分點(diǎn)處(包括構(gòu)件兩端)進(jìn)行測(cè)量，利用讀數(shù)％ ％，可以根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算得到構(gòu)件內(nèi)部三個(gè)四分點(diǎn)處偏離兩端連線的距離，可采用公式(1)進(jìn)行計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體幾何初始缺陷實(shí)用測(cè)量方法，其特征在于，采用光學(xué)經(jīng)緯儀和游標(biāo)卡尺，并按照以下步驟進(jìn)行測(cè)量(1)將需要測(cè)量的構(gòu)件平躺或豎直固定在地面上；(2)將經(jīng)緯儀安裝在三腳架上，固定其豎軸，利用繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鏡筒使所述經(jīng)緯儀的十字叉絲交點(diǎn)在所述構(gòu)件附近定位出一個(gè)虛擬的參考直線，所述直線位于所述構(gòu)件一側(cè)， 并與所述構(gòu)件的縱向棱邊平行；(3)采用游標(biāo)卡尺測(cè)量所述構(gòu)件的縱向棱邊至所述參考直線間的距離；(4)測(cè)量同一橫截面位置處所述構(gòu)件的縱向棱邊至參考直線間的距離，并根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算得出該橫截面處該棱邊偏離所述構(gòu)件兩端連線的距離，即棱邊的偏離值；測(cè)量同一橫截面位置處的不同棱邊，并取不同棱邊的偏離值的平均值作為該橫截面的偏離值；(5)測(cè)量所述構(gòu)件不同橫截面的偏離值，并取不同橫截面的偏離值的最大值作為所述構(gòu)件的整體幾何初始缺陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體幾何初始缺陷實(shí)用測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟(3)中，采用游標(biāo)卡尺測(cè)量所述棱邊至所述參考直線間的距離時(shí)，將游標(biāo)卡尺一個(gè)卡頭邊貼緊所述構(gòu)件測(cè)量橫截面位置處的棱邊，并保證所述卡尺長(zhǎng)向垂直于構(gòu)件縱向，緩慢移動(dòng)所述卡尺的另一卡頭，直到所述經(jīng)緯儀十字叉絲交點(diǎn)與所述卡尺的另一卡頭的邊線重合；讀取所述卡尺的讀數(shù)并記錄。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體幾何初始缺陷實(shí)用測(cè)量方法，其特征在于，所述光學(xué)經(jīng)緯儀的精度為1"，測(cè)量結(jié)果誤差在士0.06mm以?xún)?nèi)；游標(biāo)卡尺卡頭與經(jīng)緯儀的十字叉絲對(duì)準(zhǔn)誤差控制在士 0. 01mm。
全文摘要
結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體幾何初始缺陷測(cè)量方法屬于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的缺陷測(cè)量領(lǐng)域。采用最常用的測(cè)量工具普通光學(xué)經(jīng)緯儀和游標(biāo)卡尺；通過(guò)將經(jīng)緯儀安裝在三腳架上，固定其豎軸，利用繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鏡筒使十字叉絲交點(diǎn)在構(gòu)件附近定位出一個(gè)虛擬的參考直線；游標(biāo)卡尺用以測(cè)量構(gòu)件不同橫截面處構(gòu)件棱邊至參考直線間的距離。構(gòu)件可以平躺、也可以豎直固定在地面上，對(duì)場(chǎng)地和構(gòu)件輔助固定裝置無(wú)特殊要求；測(cè)量精度大大提高，方法簡(jiǎn)單實(shí)用。
文檔編號(hào)G01C15/00GK102288081SQ201110117079
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者施剛, 王元清, 班慧勇, 石永久 申請(qǐng)人:清華大學(xué)