利用双轴倾角传感器数据计算桩基施工垂直度偏差的推论过程

Posted by LuckXiang on August 31, 2018

设备需要记录施工中的垂直度偏差,作为成桩质量检测的一个技术指标.网上查了一下也没有相关的理论计算方法,所以自己推论了一下.

背景

建筑桩基技术规范中指出,垂直度偏差不能超过1%,那么什么是垂直度偏差,垂直度偏差怎么测,桩机施工过程中,由于地基不平,桩机相对于基准平面会有一个偏移,这个相对于中垂线的偏移就是垂直度偏差,那么垂直度偏差如何度量呢,垂直度偏差不能超过1%,是什么的1%,技术规范中没有详细说明,通过分析规范可以发现,没有设备之前,技术员是通过桩机顶部吊铅垂线,然后测量铅垂线到中心点的距离,测出的距离就当做垂直度偏差,假如10米高度的桩机,偏差不超过1%就是说偏差不超过桩机高度的1%,也就是0.1米.

已知量和求解目标

设备采用了双轴倾角传感器,该传感器可以输出桩机相对于基准平面在X轴和Y轴方向上的偏移角度,设这两个偏移角度为angleX,angleY,我们要求解的垂直度偏差,其实是垂直度偏差的百分比,设其为F

求解

把桩机抽象为三维平面上的一条直线,直线倾斜以后可以以该直线对对脚线构造一个长方体,设其长宽高为x,y,z,直线和中垂线的夹角为angleF,显然有以下关系

tan(angleX) = x / z
tan(angleY) = y / z
tan(angleF) = √ ̄(x² + y²) / z
F = tan(angleF) / 1
以上公式运算可得
F = √ ̄(tan(angleX)² + tan(angleY)²