徠卡ScanStation P50在橋梁檢測(cè)及維護(hù)項(xiàng)目中的應(yīng)用

中國(guó)是斜拉橋分布*多的國(guó)家，在斜拉橋的組成結(jié)構(gòu)中索塔承受著*為重要的責(zé)任，在長(zhǎng)期的橋梁維護(hù)、檢測(cè)中，對(duì)索塔的保護(hù)也成為了*重要的項(xiàng)目之一。某市路橋維保公司對(duì)索塔采取的保護(hù)措施是在索塔周圍加固一層鋼板，目的就是保護(hù)索塔不發(fā)生裂縫等危險(xiǎn)。而鋼板的大小位置決定于索塔的尺寸，對(duì)索塔的測(cè)量工作就成為了項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵。

項(xiàng)目難點(diǎn)：
常規(guī)測(cè)量方式有卷尺、全站儀等方式，其中卷尺屬于接觸測(cè)量，在索塔測(cè)量時(shí)需要搭設(shè)腳手架，因此具有工期長(zhǎng)、成本高的特點(diǎn)；使用全站儀測(cè)量則具有瞄點(diǎn)困難的不足，若想反映索塔的整體狀態(tài)，也相當(dāng)困難。

解決方案：

徠卡ScanStation P50解決方案具有操作簡(jiǎn)單、點(diǎn)云精度高的特點(diǎn)。外業(yè)操作僅需徠卡P50和腳架即可完成，不需要其他任何附件；1km長(zhǎng)距離掃描功能，可獲得更遠(yuǎn)、更**的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；內(nèi)置雙軸實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)提供測(cè)繪級(jí)補(bǔ)償精度；Cyclone、CloudWorx、Cyclone 3DR等專業(yè)后處理軟件，點(diǎn)云處理更方便，成果更豐富。

項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程：
1、數(shù)據(jù)采集
使用徠卡P50掃描獲取索塔尺寸。根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)勘察確定了設(shè)站位置，然后在預(yù)設(shè)位置架設(shè)徠卡P50掃描儀，設(shè)置參數(shù)，點(diǎn)擊開(kāi)始作業(yè)。采集的數(shù)據(jù)在Cyclone中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拼接，外業(yè)掃描2個(gè)多小時(shí)，內(nèi)業(yè)拼接僅需10分鐘，就完成了大橋整體的點(diǎn)云獲取任務(wù)。

圖1 京杭運(yùn)河大橋

圖2 掃描完整點(diǎn)云圖

圖3 京杭運(yùn)河大橋索塔點(diǎn)云圖

2、平面圖繪制
通過(guò)CloudWorx軟件在CAD中瞬間打開(kāi)海量點(diǎn)云，并在點(diǎn)云適當(dāng)位置切片，完成索塔橫截面的繪制工作。CloudWorx具有的截面擬合功能，可以通過(guò)云的分布自動(dòng)生成*為貼合點(diǎn)云的截面圖，減少人工繪圖造成的誤差影響。

圖4 在CAD中打開(kāi)橋梁點(diǎn)云
徠卡ScanStation P50在橋梁檢測(cè)及維護(hù)項(xiàng)目中的應(yīng)用
圖5 索塔切片與截面圖

3、平整度檢測(cè)
Cyclone 3DR具有平整度的分析功能，可以根據(jù)點(diǎn)云定向的檢測(cè)索塔表面的平整度，從而可以更**的了解索塔表面真實(shí)狀況。從索塔各面分析結(jié)果來(lái)看，正面平整度好，無(wú)凸出、凹陷等**狀況；側(cè)面狀況較差。

圖6 索塔正面平整度分析

圖7 索塔側(cè)面平整度分析

經(jīng)過(guò)軟件整體分析后，可以在CAD進(jìn)行測(cè)量實(shí)現(xiàn)墻面凸出/凹陷的定量分析。通過(guò)不同高度的截面測(cè)量結(jié)果顯示，距離索塔橫梁2m高側(cè)墻面具有2cm左右的凸起。2cm凸起，足以對(duì)項(xiàng)目實(shí)施產(chǎn)生嚴(yán)重阻礙，從而對(duì)施工工期、施工質(zhì)量等產(chǎn)生影響。

圖8 定量分析凸起狀況

4、鋼板裁剪與安裝
從徠卡P50掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以直接獲取索塔尺寸信息和截面圖，進(jìn)而設(shè)計(jì)加固鋼板的大小尺寸。另外還要根據(jù)斜拉橋的受力狀況，計(jì)算得出適當(dāng)?shù)奈恢靡约庸啼摪濉?br>
圖9 模擬效果圖

結(jié)論：
1）徠卡P50不僅具有120m、270m測(cè)量模式，而且兼具570m、>1km兩種長(zhǎng)距離作業(yè)模式，可以獲取高精度的遠(yuǎn)距離點(diǎn)云數(shù)據(jù)，得以獲取更加**的橋梁點(diǎn)云，保證了點(diǎn)云數(shù)據(jù)的后期應(yīng)用。

2）設(shè)備架站在橋面上時(shí)，由于車輛行駛產(chǎn)生的橋面震動(dòng)，設(shè)備也會(huì)隨之產(chǎn)生震動(dòng)。而通過(guò)徠卡P50的實(shí)時(shí)雙軸補(bǔ)償功能，可以消除震動(dòng)對(duì)點(diǎn)云的影響，從而不影響結(jié)果。

3）通過(guò)徠卡P50獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，不僅可以繪制索塔截面圖；還可以計(jì)算表面平整度，以檢測(cè)索塔的施工質(zhì)量。得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)為三維數(shù)據(jù)，使用軟件進(jìn)行逆向建模進(jìn)而設(shè)計(jì)鋼板，為項(xiàng)目的順利進(jìn)行，提供了完整的、可靠的數(shù)據(jù)信息?？蛻舯硎?，如果沒(méi)有這么詳細(xì)的數(shù)據(jù)，裁剪好的鋼板很容易安裝不上，即影響工期又造成經(jīng)濟(jì)損失。