[发明专利]基于三维扫描的挠度获取和横向分布影响线的计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于三维扫描的挠度获取和横向分布影响线的计算方法及系统，该方法包括以下步骤：获取桥梁未发生挠度变化时三维激光扫描的初始点云坐标；获取桥梁发生挠度变化时三维激光扫描的变形点云坐标；根据所述初始点云坐标提取出测量截面的第一桥面拟合函数；根据所述变形云坐标提取出测量截面的桥面离散点；根据所述桥面离散点选取出测量截面的变形对应点；根据所述变形对应点提取出测量截面的第二桥面拟合函数；根据所述第一桥面拟合函数与所述第二桥面拟合函数计算桥梁挠度函数；根据所述桥梁挠度函数计算桥梁横向分布影响线。本发明在快速实现无接触智能化检测的同时为后续桥梁损伤分析提供依据。

技术领域

本发明涉及桥梁工程专业安全检测领域，尤其涉及一种基于三维扫描技术的挠度获取和横向分布影响线的计算方法，可用于保证桥梁的安全使用并对其进行变形检测，从而获取荷载状态下桥梁的变形信息和桥梁荷载横向分布情况的方法。

背景技术

桥梁检测包括外观检测、内部缺陷、力学性能及几何参数检测等，在了解桥梁结构的实际工作状态和承载能力检验方面具有重要作用。随着我国桥梁事业发展，在建桥梁数量增加的同时，许多已投入使用的桥梁也逐渐进入养护维修阶段。对现役桥梁进行定期检测，能够及时了解桥梁的工作状况是否正常，进而尽早发现病害和安全隐患，为后期的维修加固等提供依据。

桥梁的挠度变形是反映桥梁整体变形的重要指标，可用于评价桥梁变形及受力状况，其测量精度对桥梁检测的分析结果及可靠性有直接影响。在桥梁检测中，通常采用百分表法、全站仪法、倾角仪法、连通管液位法、光电成像法等进行静动荷载下的挠度变形测量。

百分表法测量精度较高，但只能测量相对数值，使用前需要先安装于测点，且在读数时需要借助工作支架等，操作难度较大；全站仪法数据处理快速准确，但测程较短且使用中需要满足通视条件，测量时易受环境影响。倾角仪法根据拟合出的挠度曲线求出挠度值，在测量中无需设置静止参考点，但操作较为复杂，测量难度较大；液体连通管测量法测量过程自动化，不易受环境影响，但安装繁琐且无法运用于高精度测量；光电成像法精度较高，测量原理简单，但其精度易受测距、光斑发散等环境因素的影响。

三维激光扫描法的工作原理：激光具有单色性、相干性、方向性等特征。三维激光扫描仪基于脉冲激光测距原理，运用脉冲激光对待测物体进行扫描，从而能够以点云形式获取待测物的三维形态以及坐标。该方法通过比较结构变形前后的点云数据来得出结构变形信息，可实现高速测量，其测量效果范围广、数据精确度高、数据密度大，测量时无接触且无需进行埋点，节约财力物力的同时有利于保护被测桥梁。

桥梁荷载横向分布影响线是指单位荷载沿桥面横向作用于不同位置时某梁所分配的荷载比值变化曲线。在桥梁设计阶段，桥梁横向分布影响线主要用于描述作用在桥梁上的车辆荷载在各主梁间如何分配的问题，从而计算桥梁在最不利荷载下的内力情况。在桥梁服役期间，运营荷载会使桥梁产生挠度变形以及桥梁裂缝，随着时间发展这一现象会对桥梁刚度和正常使用造成影响。基于挠度变形的横向分布影响线能够反映实际工作情况下桥梁的荷载横向分布情况，为后续的刚度折减分析和桥梁损伤评价提供数据依据。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于三维扫描的挠度获取和横向分布影响线的计算方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于三维扫描的挠度获取和横向分布影响线的计算方法，该方法包括以下步骤：

步骤101、获取桥梁未发生挠度变化时三维激光扫描的初始点云坐标；

步骤102、获取桥梁发生挠度变化时三维激光扫描的变形点云坐标；

步骤103、根据所述初始点云坐标提取出测量截面的第一桥面拟合函数；

步骤104、根据所述第一桥面拟合函数选取出变形初位点；