复杂钢结构杆件预拼装与施工误差控制技术

针对复杂钢结构杆件安装问题,本文提出了基于全站仪测量数据的虚拟预拼装技术,该技术可以提前预知杆件安装误差是否可以控制在规范要求之内,同时针对现场安装问题,分别提出了截面误差和径向误差的控制方法和纠正措施,相关安装施工方法和经验可为类似大型钢结构工程安装提供参考。

基于点云和BIM的大跨钢桁架虚拟预拼装应用研究

大型复杂钢结构具有构/部件数量多,焊接、栓接工作量大,施工工序多等特点。传统的预拼装方法成本高、效率低,难以满足大型复杂空间结构的要求。针对该问题,提出基于BIM和三维激光扫描技术的大型复杂钢结构虚拟预拼装方法。以西部(重庆)科学城科学会堂项目为工程背景,对屋面圆管桁架和大跨度楼面桁架智能化施工流程进行研究,提出了技术路线和方法流程。针对工程常见的圆管桁架,提出采用基于随机采样一致性算法、拉普拉斯-滚球混合检测算法的拼接控制点提取方法;针对形状规则的楼面工字钢桁架和牛腿,提出采用有向包围盒法获取拼接控制点;为获取施工质量检测数据,提出采用基于k近邻算法、主成分分析算法和基于区域准则的边缘检测算法完成对接口角点的智能提取。结果表明:将BIM和三维激光扫描技术相结合的技术路线对圆管桁架和工字钢桁架的虚拟预拼装均取得了较准确结果;采用提出方法获取的圆管桁架基准点,配合基准点全排列算法进行粗配准,再通过迭代最近邻算法进行精配准,从而获得较高的配准质量。

基于点云数据的大型复杂钢拱桥智能虚拟预拼装方法

基于点云数据的虚拟预拼装主要包括点云数据采集、拼接控制点提取和拼接控制点匹配。针对完整点云数据存在采集困难、处理成本高等问题,提出用局部点云数据代替完整点云数据进行虚拟预拼装的策略;针对目前拼接控制点提取存在依赖专用软件、效率低且主观性大等问题,基于随机采样一致性、霍夫变换等经典算法和图像处理技术提出大型复杂构件横截面和侧面点云数据的拼接控制点智能提取方法;针对拼接控制点对应关系需人工设定的问题,基于超四点快速鲁棒匹配算法、迭代最近邻算法和广义普氏算法提出拼接控制点智能匹配方法。以大型复杂钢拱桥为例,采用所提的方法对拱肋牛腿-拱间横梁节段和拱肋节段-拱肋节段进行智能虚拟预拼装。工程应用结果表明:所提出的智能虚拟预拼装方法不依赖专用软件、效率高、自动化程度好。研究成果可为钢桥施工质量和安装效率的提升提供理论和算法支撑。