【摘要】：近二十年來(lái),交通運(yùn)輸事業(yè)得到了巨大的發(fā)展,我國(guó)的橋梁建設(shè)進(jìn)入了“建養(yǎng)并重”的可持續(xù)發(fā)展道路,在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn),有相當(dāng)一部分舊橋存在資料缺失或資料不全的狀況,特別是跨鐵路、跨河等復(fù)雜條件下的簡(jiǎn)支梁橋。如何對(duì)缺少設(shè)計(jì)資料、圖紙的橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)其當(dāng)前使用表現(xiàn)做出評(píng)價(jià)是急需解決的實(shí)際工程問(wèn)題。三維激光掃描是一項(xiàng)新興的測(cè)繪技術(shù),它借助三維激光掃描設(shè)備對(duì)待測(cè)物進(jìn)行完整的空間掃描和建模,進(jìn)而獲得空間及表面信息。和傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比,三維激光掃描技術(shù)具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)量大、數(shù)字性強(qiáng)和交互性好等特點(diǎn)。三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用前景巨大,在跨河、跨谷及高空橋梁結(jié)構(gòu)的檢測(cè)中已經(jīng)進(jìn)行了應(yīng)用并取得了不錯(cuò)的效果,然而在橋梁檢測(cè),尤其是缺失設(shè)計(jì)資料舊橋的檢測(cè)中的應(yīng)用頗少,本文基于舊橋檢測(cè)的基本原理及流程,采用三維激光掃描技術(shù)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)先掃描試驗(yàn),為橋檢靜力荷載試驗(yàn)提供模型尺寸、混凝土強(qiáng)度等關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù),旨在提出一種新型、方便、準(zhǔn)確的舊橋檢測(cè)方法,為三維激光掃描技術(shù)在舊橋檢測(cè)中的應(yīng)用提供理論上的參考依據(jù)。本文的研究?jī)?nèi)容如下:(1)基于我國(guó)大量的缺少設(shè)計(jì)資料的舊橋待檢測(cè)難題,總結(jié)了我國(guó)當(dāng)前舊橋檢測(cè)方法手段,包括有損、無(wú)損檢測(cè)措施對(duì)基本設(shè)計(jì)資料的恢復(fù)方法和橋梁檢測(cè)中的靜載試驗(yàn)過(guò)程,闡述了三維激光掃描技術(shù)的基本原理、分類、技術(shù)特點(diǎn)、測(cè)量步驟和數(shù)據(jù)處理流程。(2)三維激光掃描技術(shù)自動(dòng)化程度高、工作效率出色,且可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)定,但其誤差源較多,且由于儀器本身構(gòu)造的原因也存在不同的掃描誤差,文章對(duì)三維激光掃描儀器自身構(gòu)造及數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的誤差進(jìn)行分析,并與傳統(tǒng)的水準(zhǔn)儀、全站儀等大地測(cè)繪儀器進(jìn)行比較,研究其用于變形檢測(cè)的可行性。(3)通過(guò)室外簡(jiǎn)支梁撓度的三維激光掃描試驗(yàn)對(duì)三維激光掃描技術(shù)的實(shí)際操作過(guò)程、數(shù)據(jù)的采集和處理過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)地介紹,并采用位移計(jì)和數(shù)值計(jì)算法對(duì)實(shí)際變形進(jìn)行測(cè)定和計(jì)算,評(píng)價(jià)三維激光掃描儀的精度和測(cè)定效果。(4)基于室外試驗(yàn)基礎(chǔ),文章系統(tǒng)地總結(jié)了三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際對(duì)于無(wú)設(shè)計(jì)資料的舊橋檢測(cè)的應(yīng)用流程,并通過(guò)一個(gè)實(shí)橋檢測(cè)算例來(lái)演示三維激光掃描的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程。研究表明,三維激光掃描技術(shù)可以應(yīng)用到無(wú)資料舊橋的變形檢測(cè)中,包括模型幾何尺寸的精確掃描,無(wú)設(shè)計(jì)資料橋梁的彈性模量的確定以及在橋梁撓度檢測(cè)中的使用。特別是跨河、跨鐵路等復(fù)雜條件下的橋梁檢測(cè),采用高精度的三維激光掃描儀并保證適當(dāng)?shù)臋z測(cè)距離,可以達(dá)到傳統(tǒng)全站儀、水準(zhǔn)儀的檢測(cè)精度,且具有交互性好、多點(diǎn)測(cè)定等突出優(yōu)勢(shì),可以更準(zhǔn)確的進(jìn)行有限元建模,為更快、更準(zhǔn)確地橋架檢測(cè)提供幫助。
[Abstract]:In the past two decades, the transportation industry has been greatly developed, and the bridge construction in our country has entered the sustainable development road of "building and supporting both" and has been found in the actual work. There are quite a few old bridges with missing or incomplete data, especially simply supported girder bridges under complex conditions such as cross railway, river crossing and so on. How to detect and evaluate the current performance of bridge structures without design data and drawings is a practical engineering problem that needs to be solved urgently. Three-dimensional laser scanning is a new technology of surveying and mapping. It uses three-dimensional laser scanning equipment to complete the spatial scanning and modeling of the object, and then obtains the spatial and surface information. Compared with the traditional measurement technology, 3D laser scanning technology has the characteristics of real time, large amount of data, strong digitalization and good interaction. The application prospect of 3D laser scanning technology is great. It has been used in the detection of bridge structure across river, valley and high altitude. However, it has achieved good results in bridge detection. Especially, the application of the missing design data in the detection of the old bridge is very few. Based on the basic principle and flow of the old bridge detection, the 3D laser scanning technique is used to carry out the pre-scanning test of the bridge structure. The key design parameters, such as model size, concrete strength and so on, are provided for the static load test of bridges. The purpose of this paper is to put forward a new, convenient and accurate testing method for old bridges. It provides a theoretical reference for the application of 3D laser scanning technology in the detection of old bridges. The main contents of this paper are as follows: (1) based on the large number of existing bridge detection problems in China which lack of design data, this paper summarizes the current detection methods and means of old bridges in China, including damage. The restoration method of the basic design data and the static load test process in the bridge detection by nondestructive testing measures are described. The basic principle, classification and technical characteristics of the 3D laser scanning technology are described. (2) 3D laser scanning technology has high automation, excellent work efficiency, and can realize multi-point measurement, but its error sources are many. Because of the different scanning error of the instrument itself, this paper analyzes the error of the 3D laser scanning instrument in its own construction and data processing process, and compares with the traditional level instrument. Compared with other geodetic surveying and mapping instruments such as total station, the feasibility of using them for deformation detection is studied. (3) the practical operation process of 3D laser scanning technology is studied through three-dimensional laser scanning test of deflection of outdoor simply supported beam. The process of data acquisition and processing is introduced in detail, and the actual deformation is measured and calculated by means of displacement meter and numerical calculation method. The accuracy and effect of 3D laser scanner are evaluated. (4) based on outdoor test, This paper systematically summarizes the application flow of 3D laser scanning technology applied to the detection of old bridges without design data, and demonstrates the practical application process of 3D laser scanning by a real bridge detection example. The results show that the 3D laser scanning technique can be applied to the deformation detection of the old bridge without data, including the precise scanning of the geometric dimension of the model, the determination of the elastic modulus of the bridge without the design data, and the application in the deflection detection of the bridge. Especially for bridge detection under complex conditions, such as river crossing and railway crossing, using high precision 3D laser scanner and ensuring proper detection distance, the detection accuracy of traditional total station and level instrument can be achieved, and it has good interactivity. The advantages of multi-point measurement can be used to model the finite element more accurately and to provide help for faster and more accurate bridge detection.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U446

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本文編號(hào)：2302819