基于三维激光扫描的桥梁检测技术应用

近年来,我国的桥梁建设进入了“建养并重”的可持续发展道路,在实际工作中发现,有相当一部分旧桥存在资料丢失或资料不全的状况,特别是跨铁路、跨河等复杂条件下的简支梁桥。如何对缺少设计资料、图纸的桥梁结构进行检测并对其当前使用表现做出评价是急需解决的实际工程问题。

实践证明,三维扫描技术可以应用到资料丢失或不全的旧桥的变形检测中,包括模型几何尺寸的精确扫描,无设计资料桥梁的弹性模量的确定以及在桥梁挠度检测中的使用。特别是跨河、跨铁路等复杂条件下的桥梁检测,采用三维扫描仪并保证适当的检测距离,可以达到传统全站仪、水准仪的检测精度,且具有交互性好、多点测定等突出优势,可以更准确的进行有限元建模,为更快、更准确地桥架检测提供帮助。

三维扫描现场

设计阶段

应用范围

施工阶段

设计阶段

桥梁设计程序，一般分为前期工作及设计阶段。前期工作包括编制预可行研究报告和可行性研究报告。设计阶段按“三阶段设计”，即初步设计、技术设计与施工设计。在工程可行性论证阶段，首先是选择好桥位，其次是确定桥梁的建设规模，同时还要解决好桥梁与河道、航运、城市规划以及已有设施的关系。采用三维激光扫描技术建立桥位及周边区域的三维数字模型，设计人员在三维数字模型上反复尝试各种桥梁设计方案，有利于设计人员把控桥梁与周围环境、河道城市规划、已有建筑物设施之间的协调性和美感。目前，在桥梁设计当中，越来越多的桥梁遗址保护设计、旧桥加固设计。这类桥梁设计工作必须建立在对旧桥有详细勘察和测量的基础上，同时，设计方案对桥梁的样式、外观尽量尽量保持一致，特别是具有历史价值的桥梁。运用三维扫描技术，可以在设计阶段就清楚施工后的外观变化情况，有助于设计人员与文物保护单位、业主之间的沟通交流。

施工阶段

在桥梁施工阶段使用三维扫描技术就不得不提到BIM模型。BIM是Building Information Modeling的缩写，即建筑信息模型。BIM具有的三维可视化特点离不开三维数字建模的支撑，而具有快速、高精度获取外观结构点云数据的三维扫描技术，是建筑信息模型的选择。三维扫描技术不需要对扫描目标做任何准备工作，通过海量的点云数据展示目标表面的三维信息。三维扫描获得的点云数据，通过点云数据处理软件，转换成可使用的模型数据，可以与桥梁的设计模型、BIM模型进行对比分析，及时查找施工现场与设计模型的误差，实现现场施工质量的把控。三维扫描技术和BIM模型可以解决在桥梁施工前和施工中的质量管理问题。在桥梁施工后期使用三维扫描技术获取整桥的点云数据，建立与CAD设计模型对比分析的整桥实际三维数字模型，为质量监控和验收工作提供良好的数据。

运营维护阶段三维扫描技术在桥梁运营维护阶段，主要用于桥梁变形健康检测，相对于传统的桥梁变形检测手段而言，具有不需要事前埋设监测设备，不需要接触测量物体，通过点云数据实现高精度模型建立，通过对比分析，能快速精确地反映出桥梁总体的变形趋势和局部的变形量。

三维扫描技术用于桥梁变形检测具有很强的工程适用性。三维扫描技术用于桥梁变形检测，为桥梁变形检测提供了一种新的方法。

Faro三维激光扫描仪

扫描范围：0.6-350m
HDR照片记录：2x/3x/5x
测量速度：高达976000点/秒
测距误差：±1mm
防护等级：IP54级
内置补偿功能
配件支架
测角精度：（垂直/水平角）19 arcsec
内置彩色相机：高达1.65亿像素
激光等级：1级
重量：4.2KG
多传感器：GPS、指南针、高度传感器、双轴补偿器
尺寸：230x183x103mm
扫描仪控制：通过触摸屏或WLAN控制

四、小结

通过手持式激光三维扫描仪快速准确地获取了该工件的数据，达到了设计的要求，为电子产品的设计提供了准确、便利的方案。