隨著黨和政府以及城市居民對(duì)文明施工和環(huán)境影響的日益重視，降低市政工程施工對(duì)日常生活影響的需求越來越強(qiáng)，快速施工、綠色施工成為當(dāng)前城市橋梁建設(shè)面臨的迫切需求。

而其中，裝配式鋼板組合梁作為一種新興的預(yù)制裝配式橋梁上部結(jié)構(gòu)形式，可充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度大、適合工業(yè)生產(chǎn)、便于運(yùn)輸、安裝速度快等顯著的優(yōu)點(diǎn)，在橋梁建設(shè)中被廣泛接納和采用。

裝配式鋼板預(yù)制梁在設(shè)計(jì)完成之后交由工廠加工，一般由鋼板構(gòu)件焊接加工而成。

在一座橋梁的建設(shè)中一般會(huì)用到橫梁、縱梁、挑臂等構(gòu)件，鋼板預(yù)制梁的加工精度將直接決定施工后的橋梁精度。而在預(yù)制梁完成現(xiàn)場(chǎng)安裝后，也需對(duì)安裝后的鋼梁進(jìn)行整體檢測(cè)以判斷其整體線型是否符合橋梁設(shè)計(jì)要求。

本案例中，我們將介紹三維激光掃描技術(shù)在不同時(shí)期的檢測(cè)和預(yù)拼裝中的應(yīng)用。

一、三維激光掃描技術(shù)簡(jiǎn)介

三維激光掃描技術(shù)又稱“實(shí)景復(fù)制技術(shù)”，激光發(fā)射器通過發(fā)射激光直射棱鏡中心，棱鏡會(huì)在作業(yè)過程中高速旋轉(zhuǎn)，這樣就形成了一個(gè)豎向的圓形掃描帶。在作業(yè)過程中機(jī)身會(huì)以與棱鏡中心點(diǎn)同軸的軸心作180°旋轉(zhuǎn)，從而形成水平方向的360°的掃描帶。棱鏡與機(jī)身同時(shí)協(xié)作即可將以掃描儀本身為中心的球形范圍內(nèi)的事物掃描形成點(diǎn)云數(shù)據(jù)。即用點(diǎn)陣的形式表示被掃描物體的表面，獲得與真實(shí)事物1：1的尺寸信息、灰度值、反射強(qiáng)度與每個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息，開啟彩色掃描更可獲得被測(cè)物體表面的色彩與紋理等信息度。這種技術(shù)正被廣泛應(yīng)用于工廠、建筑、測(cè)繪、文化遺產(chǎn)保護(hù)、船舶、司法鑒定、影視等各大領(lǐng)域。

二、使用三維激光掃描技術(shù)的檢測(cè)用途

（一）使用三維激光掃描技術(shù)檢測(cè)預(yù)制梁加工精度

三維掃描現(xiàn)場(chǎng)

3D檢測(cè)是一種數(shù)字化的尺寸檢測(cè)方式，我們通過三維掃描的方式，獲取橋鋼板預(yù)制梁的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)與理論模型進(jìn)行對(duì)比，可得到實(shí)際狀態(tài)相較于理論狀態(tài)的偏差值，這樣的檢測(cè)方式，具有十分高效、直觀的優(yōu)勢(shì)。

（二）使用三維激光掃描技術(shù)檢測(cè)安裝后鋼梁線型

在獲得大橋鋼梁整體三維點(diǎn)云之后，在對(duì)下底板點(diǎn)云進(jìn)行間隔提取之后可以計(jì)算得到鋼梁的拱度。

展望

隨著國(guó)內(nèi)城市交通的大發(fā)展，預(yù)制裝配式橋梁也得到了快速發(fā)展，裝配式橋梁的快速施工，便于城市交通快速恢復(fù)，有利于城市建設(shè)發(fā)展。

裝配式橋梁建設(shè)方法適用于中小跨徑橋梁,相比現(xiàn)場(chǎng)澆筑工藝而言，橋梁的部分或全部構(gòu)件，通過在預(yù)制廠內(nèi)加工成型構(gòu)件后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)吊裝拼接，因此既保證了施工質(zhì)量，又提高了建設(shè)效率，解決了傳統(tǒng)橋梁施工中的諸多難題。

三維激光掃描技術(shù)的加入，為預(yù)制裝配式橋梁的應(yīng)用提供了良好的精度保障，本案例中，客戶在預(yù)制階段就對(duì)鋼梁進(jìn)行全方位的檢測(cè)以確保加工精度，減少不必要的物料浪費(fèi)和避免運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)無法安裝的問題。在安裝過程中，提取鋼梁安裝后的整體線型，控制安裝精度，保障工程質(zhì)量。

事實(shí)上，三維掃描除了以上二種應(yīng)用以外，還可以對(duì)預(yù)制梁進(jìn)行預(yù)拼裝（本案例客戶尚未使用，但相信在以后會(huì)有拓展應(yīng)用）。

三維激光掃描在預(yù)拼裝中的應(yīng)用

為保證鋼構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)安裝精度，需在加工場(chǎng)地進(jìn)行預(yù)裝配工作（特別是針對(duì)于首件產(chǎn)品）。在以往沒有很好解決方案的情況下，預(yù)裝配工作要由人工完成，工人需要在工作平臺(tái)中將鋼構(gòu)件吊至預(yù)先繪制好的區(qū)域，然后工人將需要相互配合的鋼構(gòu)件組裝在一起。其局限性在于預(yù)裝配所需施工人員多、人工預(yù)裝配耗時(shí)長(zhǎng)、精確度不高、占用場(chǎng)地較大等問題。

三維掃描能準(zhǔn)確反映被測(cè)預(yù)制梁的表面信息，在獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)后，除了可以檢測(cè)鋼構(gòu)件的制作誤差之外，還可以通過對(duì)節(jié)段數(shù)字模型的空間定位實(shí)現(xiàn)虛擬裝配。

虛擬裝配的本質(zhì)是構(gòu)件裝配面的吻合。實(shí)際上，節(jié)段的制作誤差存在于XYZ三個(gè)方向，這些誤差的存在使得裝配面的角度和尺寸容易發(fā)生偏差。

采用３Ｄ比較方法進(jìn)行節(jié)段模型與理論數(shù)據(jù)對(duì)比，可分析檢測(cè)節(jié)段的制作誤差，另一方面還可計(jì)算節(jié)段模型的形心點(diǎn)、軸線等幾何特征，以軸線位置和扭轉(zhuǎn)角度為控制參數(shù)對(duì)節(jié)段進(jìn)行定位；分析相鄰節(jié)段的裝配誤差，不斷調(diào)整節(jié)段的空間姿態(tài)直至滿足裝配精度要求；最后將節(jié)段的制作誤差和滿足裝配精度的控制點(diǎn)坐標(biāo)反饋給加工、施工單位，為鋼構(gòu)件的實(shí)際生產(chǎn)和施工提供數(shù)據(jù)支持，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)段定位參數(shù)的預(yù)先調(diào)控，提高實(shí)際裝配現(xiàn)場(chǎng)施工的效率和精度。

我國(guó)工廠化生產(chǎn)正在大踏步的發(fā)展，提高工廠的預(yù)制質(zhì)量，解決預(yù)制構(gòu)件之間的裝配問題，合理安排預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度，減少結(jié)構(gòu)施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)都是我們亟需解決的問題，相信隨著對(duì)技術(shù)應(yīng)用的不斷深入研究，預(yù)制裝配式工程一定會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。