[发明专利]一种对在役桥梁结构恒载状况快速定位测量的方法

说明书

本发明公开了一种对在役桥梁结构恒载状况快速定位测量的方法，具体为在现场根据结构几何形态进行测控点及基准点布局；基于全站仪构建绝对坐标系并采集基准点的坐标数据；构建测控点相对坐标；根据绝对基准点P1～P3获取绝对坐标系与内、外部测控点传递关系；将三维激光扫描仪放置在测控点上，对测区分段扫描并定向；根据点云裁切、噪声数据剔除对三维激光点云进行数据处理；基于数据处理得到理想的三维点云模型，对混凝土方量计算及分析。该方法可实现针对桥梁内、外部空间进行准确定位，进而快速的计算结构尺寸，判断在役桥梁整体设计的合理性，提高由于桥梁结构恒载变异对结构服役期技术状态影响的测控效率。

技术领域

本发明属于桥梁结构领域，涉及一种利用三维激光扫描技术结合局部尺量的形式对在役桥梁结构恒载状况快速定位测量的方法，特别涉及一种利用三维激光扫描仪对预应力混凝土箱梁连续刚构桥结构恒载状况快速定位测量的方法。

背景技术

目前国内大跨径连续刚构桥主要存在主跨跨中下挠过大、箱梁梁体产生裂缝两大病害，跨中下挠会进一步加剧箱梁底板开裂，而箱梁梁底会使结构刚度进一步降低，进一步加剧跨中下挠，这两者相互影响形成恶性循环，大跨度混凝土梁桥的长期变形和开裂问题，关系到桥梁结构的安全性和耐久性；而裂缝则影响到混凝土结构的连续性，会引起结构性能的劣化、降低梁桥的耐久性。

影响大跨度混凝土桥长期挠度和开裂的因素主要包括混凝土的收缩徐变、预应力的损失、结构的初始损伤，如混凝土的内部缺陷、混凝土强度不足、环境温度的交替反复作用、长期运营下活载的疲劳作用、混凝土超方等因素。

针对桥梁空间造型复杂，通过调研多种检测方法，包括雷达测结构厚度、冲击回波测结构厚度、钻孔尺量、全站仪打点等。目前人工钻孔测量是检测中最为原始却最广泛采用的手段，这种检测方式的优点显而易见，整个检测过程中桥梁结构看得见摸得着，可信度较高。但是缺点也很显著，除去成本高、耗时长的缺点外，其主要问题是检查结果很大程度上依赖于观测者的业务素质和主观判断，缺乏量化的科学依据。而无损检测的雷达法和冲击回波法测厚度，误差均在厘米级，无法满足精确计算结构尺寸和恒载的要求。

因此，如何针对桥梁空间造型复杂的节段进行准确定位，进而快速的计算结构尺寸，判断在役桥梁整体设计的合理性，目前还没有很好的方法。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于可针对桥梁空间造型复杂的节段进行准确快速定位，提出了一种利用三维激光扫描结合局部尺量的形式对在役桥梁结构恒载状况快速定位测量的方法，对结构每个施工节段的体积进行计算，以得到结构的实际超方状态，进而判断在役桥梁整体设计的合理性。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种对在役桥梁结构恒载状况快速定位测量的方法，包括以下步骤：

S1、在现场根据结构几何形态进行测控点及基准点布局；所述测控点包括：结构外部测控点和结构内部测控点；所述基准点为临近结构周围预设距离处布设的三个绝对基准点P1～P3，基于全站仪对三个绝对基准点P1～P3构建绝对坐标系(OXYZ)_A，并采集三个绝对基准点P1～P3的坐标数据，根据布局结果对结构内部测控点和结构外部测控点进行布置；

S2、构建测控点相对坐标；根据三个绝对基准点P1～P3获得绝对坐标系(OXYZ)_A与结构内部测控点、结构外部测控点的传递关系；

S3、分站扫描；将三维激光扫描仪放置在测控点上，基于测控点对测区扫描并定向，获得三维激光扫描数据；

S4、三维激光扫描数据处理；所述数据处理包括：点云裁切、噪声数据剔除和滤波点云数据导出，所述滤波点云数据为理想三维点云模型；

S5、混凝土方量计算及分析；所述方量计算及分析均基于理想三维点云模型。