激光雷达检测温度对大型钢结构变形影响分析

通过三维激光扫描仪对不同温度的钢柱进行多次扫描,通过拟合圆柱获取钢柱顶部同一高度的截面圆的圆心作为位移的参考量,对钢柱因表面温度变化引起的变形进行了分析。实验结果表明随着表面温度的变化,钢柱会有一定的偏移。实验证明该方法快速、高效、精度高、对于分析钢结构的变形是可行的。

大跨度桥梁桥面线形测量新方法

对于大跨径桥梁而言,在荷载试验中获得全桥线形状况具有很重要的意义。本文首先介绍了现有4种全桥线形测量方法及其特点,然后以某大桥静态荷载试验为例,重点讨论了地面三维激光扫描技术和地基雷达干涉测量技术的特点、数据采集、数据处理与变形对比。结果验证了新方法的有效性。

汶川台站地倾斜变化特征提取与分析

通过多项式内插、趋势项拟合、快速傅里叶变换以及稳健最小二乘估计,计算观测值对应数学模型的相关参数,利用求解出的数学模型分析地倾斜值的趋势性、周期性以及异常残差。分析认为,地倾斜值呈现趋势性变化的主要原因是内部应力的积累和释放,周期性变化的主要来源是周期性引力和外界的环境条件;连续的倾斜残差异常值出现后,有可能发生地震,且异常值持续时间愈长,地震发生的几率愈高;随着连续异常值的增大,地震的震级会相应提高。

拼装棚模的空心盒力学性能试验

目的研究拼装棚模现浇混凝土密肋楼盖中的空心盒竖向和侧向抗压力学性能,提出一种现场检验的简便方法.替代了试验室中复杂的试验,节省检验步骤及相关费用,解决实际工程中的应用问题.方法根据《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》CECS 175:2004中内膜的承载力试验方法,对空心盒进行竖向和侧向抗压承载力试验研究,分析空心盒在不同高度、不同加载方式下的破坏特征和抗压承载力.结果试验得出空心盒竖向、侧向抗压最小承载力分别为11.210 kN和5.060 kN,大于施工状态下所承受最大竖向荷载0.427 kN和侧向荷载0.130 kN,满足施工荷载要求.结论提出的空心盒竖向和侧向抗压承载力检验值大于实际受力状态的最大荷载值,为空心盒的进场使用提供了较大的安全储备,为在工程中的应用带来便利.试验表明了空心盒的使用安全性.

基于点云间最短距离“中位值”的变形计算

点云数据具有高精度和高密度的特点,可以很好地表现细节,但对同一区域两次的扫描点具有不可重复的特点,给基于地面三维激光扫描的散乱点云进行变形分析带来了困难。本文介绍根据确定的边界,对点云进行网格分割和基于最短距离取"中位值"的变形计算方法。试验数据表明该方法计算简单有效。

横向冲击下圆钢管混凝土构件挠度计算方法研究

为了对圆钢管混凝土(CFST)构件遭受横向冲击下的挠度计算方法进行研究,在刚塑性假定的基础上,推导出了构件在任一点遭受横向冲击下的最大挠度理论计算公式。考虑到能量损失和局部变形等实际情况与刚塑性假定的差异性,以55根圆钢管混凝土构件冲击作用下的挠度试验数据作为统计样本,拟合得到挠度计算公式的修正系数,用于修正刚塑性假定导致的计算误差。修正后公式的适用范围为:冲击质量在193.35~920.00 kg;冲击速度在3.96~14.48 m/s。对于敏感因素套箍系数,两端固支时,套箍系数在0.5~2.0;两端简支时,套箍系数在0.500~1.617;一端固支一端简支时,套箍系数在0.500~1.307。为了验证修正后挠度计算公式的准确性,通过数值模拟的方法拓展样本,并将修正后挠度计算公式的理论计算结果和数值模拟结果进行对比,误差在10%以内,证明了提出的修正后挠度理论计算公式精度良好。

基于BIM和三维激光扫描在基坑监测中的应用

为解决基坑在随机车辆荷载影响下三维整体变形监测困难问题。以天津一汽大众冲压车间某大型基坑为依托,采用BIM结合三维激光扫描技术,提出点云逆向生成BIM模型再与后期点云模型进行平台融合和误差分析的方法。掌握了基坑三维整体变形的情况,指导现场安全施工,对于BIM结合三维激光扫描技术的集成化应用具有一定的指导性意义。

基于地面三维激光扫描的高速公路沉陷量自动提取与分析研究

高速公路运维过程中,路面沉陷是影响行车安全的关键,传统多采用水准测量等技术方法,存在工作量大、周期长、易受外界条件影响等缺点。提出一种通过地面三维激光扫描点云自动判别路面沉陷的算法和分析方法,该方法先采用基于几何特征与迭代最邻近点算法相结合的方法进行点云配准,配准数据经过点云分类识别后,基于滑动窗口法提取道路特征线,建立高速公路的路面模型,并通过分析该模型得到沉陷区域、位置和沉陷深度等指标。为验证算法的可靠性与准确性,以一段运营维护阶段的高速公路为研究对象进行分析实验。通过算法处理与实测路面模型分析,发现距离高速公路实验段起点45 m处存在深度达40 cm的沉陷区。分析结果表明,采用提出的对激光点云数据处理算法和路面模型分析方法,可以高效、准确分析高速公路路面的沉陷情况。该方法的成功应用,对三维激光扫描技术的在交通领域的深度应用和有效推广有重要意义。

融合BIM与影像建模技术的桥梁检测方法及其应用研究

针对目前常用高速公路桥梁检测方法信息零散化、覆盖不全、可追溯性差、准确性不高的问题,提出了一种融合BIM与影像建模技术的桥梁检测新方法。在研究高速公路桥梁运维管养BIM模型特点、分类和编码规则基础之上,尝试建立了桥梁运维管养BIM模型数据库;为丰富BIM模型中的病害信息,采用影像建模技术,实现了既有桥梁的运维信息模型的快速重构和基于该模型的桥梁病害快速识别、测量与外观病害信息入库,为将BIM与影像建模技术有机融合作为一种新的技术手段高效应用于高速公路桥梁维护和检测中提供了参考与建议。

基于三维激光扫描点云的道路路面变形分析方法

针对常规的道路路面变形分析方法存在工序复杂、效率低、局限性较大,且难以对路面的整体变形做出全面变形分析等特点,提出一种基于三维激光扫描技术对道路变形分析的方法。采用三维激光扫描技术获取运营中道路路面的点云数据,并建立道路路面数字化模型定性且定量地对道路路面进行变形分析,进而得到路面的整体变形区域和变形量。结果表明,通过三维激光扫描技术可以更加直观、简洁地对道路做出数字化分析,对道路病害监测技术的自动化发展有着极为重要的意义。

融合BIM与现实捕捉技术的高速公路病害检测信息化技术研究

该文从中国高速公路养护现状出发,针对高速公路病害的数据采集效率低、处理速度慢、储存形式局限等缺点,提出了一种结合BIM技术与现实捕捉技术的高速公路病害采集信息化流程。并以12 km的高速公路作为研究对象,利用三维激光扫描和摄影测量技术分别针对不同病害进行了数据采集与处理,建立了一套养护阶段高速公路BIM模型的分类与编码标准并搭建了基于BIM正向模型的病害数据库,完成了一整套成体系的病害检测信息化技术流程及全流程试验。通过工程实践体现了该信息化流程相比传统养护流程的高效率、高准确度、低工作量的特点。

基于三维扫描的预应力混凝土梁预应力储备无损评估方法

大型预制构件是大型基建项目必不可少的基础构件,而其中预制构件的预应力储备是否满足要求又直接关系到预制构件的健康程度和生命周期。以新疆葫芦沟特大桥的某跨预制箱梁为依托,针对目前预应力混凝土构件预应力张拉控制指标的单一性以及由于内部应力集中导致的数据不可靠性等问题,提出了一种基于三维扫描的预应力储备检测评估新方法,通过算法获取实测连续变形曲线,并与有限元理论变形值对比分析,以变形反向评估各部位预应力储备状态。结果表明,该实验研究对于提高预制构件预应力检测的准确性以及可靠性提供了一种新方法、新思路,对于预制构件出厂检验以及新建混凝土桥梁预应力检测评估具有重要意义。

基于激光点云的大跨度曲线圆管结构线形高效自动检测方法

大跨度曲线圆管类结构在工程上应用广泛,但该类结构存在线形获取效率低、整体线形难以保证等问题,因此提出一种基于激光点云的大跨度曲线圆管结构线形高效自动检测方法。利用三维激光扫描仪对结构全方位、快速的姿态获取,然后进行目标点云降噪、删除无关点等操作,最后采用编程算法对曲线圆管的中心线实现自动化批量提取。为验证中心线线形精度,赋予中心线合适半径值完成曲线圆管的重构,并将重构模型与点云进行三维对比分析。以某大跨度曲线圆管围护结构为分析对象,试验表明,由该方法逆向得到的大跨度曲线结构整体线形精度高、效率上大幅度提升,有良好的工程应用前景。

加卸荷工况对注浆砂土-混凝土接触面剪切特性影响

土-结构物接触面力学特性是岩土工程领域研究的重点与热点问题之一,揭示其机理有利于促进对桩基础、挡土墙等结构物承载性能的认识。本文采用自主设计研发的注浆设备和室内后注浆试验方法,对3种注浆量和4种加、卸荷工况下,共计28组注浆和未注浆大型接触面进行直剪试验,分析不同加、卸荷工况对注浆砂土-混凝土接触面力学特性和剪切影响范围的影响。结果表明:注浆可逐渐消除加卸荷产生的接触面初始剪切模量和剪切应力差异。未注浆接触面未出现软化;注浆接触面呈现软化现象,并且软化出现在剪切法向应力较小的卸荷接触面剪切过程中。后注浆主要通过提高接触面等效黏聚力,改善接触面力学特性,对接触面等效内摩擦角无明显影响。同一注浆量下,浆液对无卸荷工况接触面等效黏聚力的改善效果优于卸荷工况;卸荷工况的接触面剪切影响范围略大于无卸荷工况;加卸荷和注浆工况下,接触面剪切影响范围与接触面峰值剪切应力呈正相关。同一剪切法向应力下,注入浆液,通过压密注浆形成浆块,增大接触面混凝土板的粗糙度,改善卸荷接触面剪切特性;通过浆液渗透形成浆土混合体,对无卸荷接触面处土体特性进行改善。研究成果可为实际工程中桩基工程后注浆提供指导。

基于三维激光扫描技术的高边坡变形监测分析

针对高速公路高边坡容易发生失稳破坏且监测难度大等问题,提出采用三维激光扫描技术对高边坡工程进行非接触式变形监测分析。为解决多期边坡对象的大体量点云数据难以配准问题,设计了一套基于边坡的永久性三棱锥作为控制点,通过各期点云数据中三棱锥特征提取相应控制点,对多期点云数据进行坐标系换算,进而实现多期点云数据的坐标配准,并对配准后的多期点云数据进行分析,运用算法程序处理并提取边坡变形信息。结果表明:利用三维激光扫描技术对高速公路高边坡进行自动化变形监测,能够获取边坡从局部到整体变形信息,提前预知边坡发展状况,对边坡的失稳破坏做出预警。可见,将三维激光扫描技术应用于高边坡的变形监测具有显著地优越性、可行性和应用价值。

BIM结合三维激光扫描技术在异形幕墙设计上的应用

现代高层建筑存在大量的幕墙装饰,尤其是异形幕墙,但以传统监测作为基础数据的异形幕墙设计存在精度低和周期长的问题。以重庆来福士高空异形幕墙项目为依托,采用BIM结合高精度相位式三维激光扫描技术,通过提取幕墙围护结构点云中心线逆向生成的BIM模型与设计模型进行平台融合和三维对比分析,并将幕墙围护结构点云的中心线和三维偏差结果移交给幕墙设计方应用。实验结果表明,利用优化后的点云作为数据支撑和三维对比作为分析保障,不仅提高了异形幕墙设计的前期基础数据的精度,而且加快了幕墙设计方通过其中心线进行异形幕墙精确设计和异形幕墙的工厂精细化加工的周期,对深化BIM结合高精度相位式三维激光扫描技术在异形幕墙设计上的集成化应用具有重要的意义。

BIM和现实捕捉技术在重庆来福士广场超高层空中连廊数字预拼装中的应用

重庆来福士广场施工空中连廊时,部分连廊结构需从地面提升至250m高空,调整结构空间位置时,与固定在楼顶的结构通过12个焊接端头进行拼接,端头拼接偏差中,姿态和位置的预判与调整尤为关键,应用一种数字预拼装技术,通过现实捕捉技术获取连廊点云数字模型,逆向生成合龙端口处的BIM模型,从BIM模型中提取端口处精确的三维位形参数;提出一种最优虚拟预拼算法,自动完成连廊的姿态调整与数字预拼装。实践结果表明,数字预拼装可提高连廊施工的可视化程度,超前判断结构拼装精度,减小连廊结构合龙偏差。

基于全息扫描的大型复杂钢结构变形监测与受力评估新技术

以重庆来福士高空连廊结构为项目依托,阐述了大型复杂钢结构变形监测的新方法和具体技术路线。针对变形监测中点云数据难以拼接的问题,通过空间特征点实现坐标系配准;针对变形监测点选取困难、数量多、工作量大的问题,提出一种基于算法提取结构的挠度变形曲线的方法,实现无监测点的变形监测;同时将有限元仿真模拟与三维激光扫描技术的变形监测相融合,根据三维扫描变形监测结果反向修正有限元计算,通过应力变化评估结构受力状态。结果表明:该方法有效解决了变形监测中的难题,保证了工作的效率和有限元计算的准确性,对于结构的健康监测具有重要意义。

小粒径再生粗骨料对预制混凝土力学性能影响的研究

研究5~10 mm小粒径再生粗骨料对预制混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量的影响。结果表明,抗压强度随龄期延长而提高,且主要发生在前7 d,7 d抗压强度达到其28 d抗压强度的77%;劈裂抗拉强度随龄期的延长而提高,3 d劈裂抗拉强度达到其28 d强度的64%;弹性模量也随龄期的延长而提高,龄期为1、3、7和14 d时,弹性模量分别为其28 d弹性模量的32%、46%、62%和91%。通过与欧洲规范对比,基于试验结果,建议了劈裂抗拉强度和弹性模量的计算模型。研究结果更好的实现再生混凝土在小截面预制混凝土构件上的工程应用。

基于三维扫描的钢筋混凝土梁受力状态反演方法

以实验室简支梁静力加载实验为数据来源,针对现有健康监测中传感设备的费用高、寿命短、数据接收困难等问题,提出了一种基于三维激光扫描技术的无损非接触检测方法,并结合有限元仿真技术,采用有限元正分析的位移反分析理论反演结构现状下弹性模量、受力状况以及重点监测部位应变,弥补了传统健康监测需表贴应变片、埋设传感器等带来的局限性,且有效降低了成本,为桥梁结构的健康监测与诊断评估提供了一种新方法、新思路。