CN112417564B - 基于三维激光扫描与bim技术的节段梁预制施工监控方法 - Google Patents

基于三维激光扫描与bim技术的节段梁预制施工监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于三维激光扫描与BIM技术的节段梁预制施工监控方法，具体步骤是：通过三维激光扫描建立点云数据模型，建立建筑信息(BIM)模型，将点云数据模型与BIM模型进行对比，验证施工精度，并根据施工精度对下一相邻节段梁的制作尺寸进行调整。本发明将三维激光扫与BIM描技术应用到节段梁短线法施工监控中，对节段梁施工进行精细化检测和监控。本发明的监控方法，可以实现对节段梁外部结构、内部结构、转向块、锚固块、剪力键齿块、横隔板所有细部构造尺寸的精度进行检测，并根据检测结果对下一相邻节段梁的制作尺寸进行调整，避免施工误差累积，保证节段梁预制加工的精度。

Description

基于三维激光扫描与BIM技术的节段梁预制施工监控方法
技术领域
本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及节段梁短线法预制施工的监控方法。
背景技术
对于预制装配式桥梁来说，节段梁预制施工的精度控制是施工质量的重点和难点问题，每一片节段梁的施工精度是保证主梁整体拼装精度的重要保障。
传统的节段梁短线法预制施工精度控制方法，主要是使用全站仪、水准仪和钢卷尺等测量设备，对预制节段梁个别控制点进行测量与控制。这种监控方法只能对节段梁的顶面、端面和高度进行粗略监控，无法对节段梁的每一个构造、每一个细部尺寸进行快速、精确的测量与控制，这对于节段梁的精度控制来说是不全面、不完善的。
因此，很有必要研发一种能够对节段梁进行精细化施工监控的方法，对节段梁短线法预制施工精度进行快速、全面、准确的检测，并根据检测结果提出精度控制方案。
发明内容
本发明的目的在于避免现有施工监控技术的欠缺，提供一种基于三维激光扫描与BIM技术的节段梁预制施工监控方法。
本发明运用三维激光扫描与BIM技术建立节段梁预制施工监控方法，对节段梁预制施工进行检测和监控，能够大幅度提高检测的密度、效率和精度，使得施工监控措施更为全面、准确。
为了实现以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于三维激光扫描与BIM技术的节段梁预制施工监控方法，包括以下步骤：
a、使用三维激光扫描仪对预制的第一片节段梁进行扫描并自动拍照，获得第一片节段梁点云数据，建立第一片节段梁点云数据模型；
b、建立第一片节段梁的建筑信息(BIM)模型；
c、将第一片节段梁的点云数据模型与第一片节段梁的BIM模型进行对比，验证施工精度；
d、以第一片节段梁作为匹配梁段，充当端模板，预制下一相邻节段梁，如果该节段梁施工偏差满足要求，则直接预制下一相邻节段梁；如果该节段梁施工偏差较大，则对下一相邻节段梁的制作尺寸进行调整后再预制，以使桥梁线形符合设计要求；
e、根据相邻节段梁调整后的尺寸，建立相邻节段梁的BIM模型；
f、对预制的相邻节段进行施工精度检测，如此反复，预制下一相邻节段梁，直到所有节段梁制作完成。
进一步优选的，步骤a中，所述的点云数据，包含节段梁外部结构、内部结构以及转向块、锚固块、剪力键齿块、横隔板所有构造细节的点云数据；所述的拍照，为三维激光扫描仪自动完成，目的是对扫描结果进行渲染，实现实景复原；所述的点云数据模型，是通过对点云数据进行降噪、配准、拼接、渲染的后处理手段而形成的。
进一步优选的，步骤b中，所述的建立第一片节段梁的建筑信息(BIM)模型的建模方法，为采用Revit软件，建立第一片节段梁所有构件的参数化族，再通过构件族建立第一片节段梁BIM模型。
进一步优选的，步骤c中，所述的两种模型对比，是通过特征点匹配实现；所述的施工精度，既包括节段梁外部结构、内部结构几何尺寸的精度，也包含节段梁转向块、锚固块、剪力键齿块、横隔板所有细部构造尺寸的精度。
进一步优选的，步骤d中，所述的制作尺寸的调整，包括节段梁外部结构尺寸、内部结构尺寸以及转向块、锚固块、剪力键齿块、横隔板所有构造细节的尺寸；所述的桥梁线形设计要求，包括顶面顺桥向和横桥向几何尺寸、顶面水平度、端面垂直度、梁高。
进一步优选的，步骤e中，所述的建立相邻节段梁的BIM模型具体的内容和方法，需要根据上一节段梁的实测结果和节段梁尺寸的调整而进行相应调整；所述的调整，通过改变构件族参数的方式实现。
本发明和现有技术相比具有以下优点和有益效果：
1、本发明提出了一种节段梁几何尺寸检测的方法，使用三维激光扫描仪对预制好的节段梁进行扫描，能够实现对节段梁公路节段外部结构、内部结构以及转向块、锚固块、剪力键齿块、横隔板所有构造细节的几何尺寸进行快速、全面、准确的全方位的检测。
2、本发明提出了一种使用三维激光扫描和BIM技术对节段梁预制的精度进行监控的方法，把三维激光扫描仪扫描出的点云数据模型和节段梁BIM模型进行对比，可以清楚地知道每一个细节的施工精度，从而可以确定下一相邻节段梁是否需要调整、以及调整的大小和方法，实现对短线法节段梁预制施工精度的监控。
3、本发明提出了一种使用三维激光扫描和BIM技术对节段梁预制尺寸进行调整的方法，根据点云数据模型和节段梁BIM模型的比对结果，对下一相邻节段梁外部结构、内部结构、转向块、锚固块、剪力键齿块、横隔板所有构造细节的位置和几何尺寸进行调整，实现对节段梁预制全方位的监控。
附图说明
图1为本发明的节段梁施工监控示意图。
图中，1为节段梁；2相邻节段梁；3为相邻两节段梁交接面；4、5、6、7为控制点；8 为节段梁端面；9为节段梁顶面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例：
如附图1所示，为本发明的一种基于三维激光扫描与BIM技术的节段梁预制施工监控方法，其包括以下内容和步骤：
a、使用三维激光扫描仪对预制后的节段梁1进行扫描并自动拍照，获得节段梁1外部结构、内部结构以及转向块、锚固块、剪力键齿块、横隔板所有构造细节的点云数据。运用点云数据软件，对点云数据进行后处理，删除噪点、不同测站扫描结果配准、拼接，把拍摄的照片导入点云数据里进行渲染，形成实景图形，建立节段梁1点云数据模型；
b、运用Revit软件，建立节段梁1外部结构、内部结构、转向块、锚固块、剪力键齿块、横隔板所有构件的参数化族，再根据设计图纸，通过设定构件族的尺寸建立节段梁1建筑信息(BIM)模型；
c、选取节段梁1上的控制点4、5、6、7为特征点，将节段梁1的点云数据模型与BIM模型进行匹配和对比，验证节段梁1外部结构、内部结构、转向块、锚固块、剪力键齿块、横隔板所有细部构造尺寸的精度。
d、以节段梁1作为匹配梁段，充当端模板，预制下一相邻节段梁2。如果节段梁1施工偏差满足要求，则直接预制下一相邻节段梁2；如果节段梁1施工偏差较大，则对下一相邻节段梁2的外部结构、内部结构、转向块、锚固块、剪力键齿块、横隔板所有构造细节的位置和几何尺寸进行调整后再预制，以使桥梁线形符合节段梁顶面9顺桥向和横桥向几何尺寸、节段梁顶面9水平度、端面8垂直度和节段梁高度以及相邻两节段梁交接面3的设计要求；
e、根据下一相邻节段梁2的外部结构、内部结构、转向块、锚固块、剪力键齿块、横隔板所有细部构造调整后的位置和几何尺寸，通过改变构件族参数的方式，建立下一相邻节段梁2的BIM模型；
f、预制下一相邻节段梁2，将预制的下一相邻节段梁2与下一相邻节段梁2的BIM模型做比对，进行施工精度检测，如此反复，预制下一相邻节段梁2，直到所有节段梁制作完成。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (6)

1.一种基于三维激光扫描与BIM技术的节段梁预制施工监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、使用三维激光扫描仪对预制的第一片节段梁进行扫描并自动拍照，获得第一片节段梁点云数据，建立第一片节段梁点云数据模型；
b、建立第一片节段梁的建筑信息(BIM)模型；
c、将第一片节段梁的点云数据模型与第一片节段梁的BIM模型进行对比，验证施工精度；
d、以第一片节段梁作为匹配梁段，充当端模板，预制下一相邻节段梁，如果该节段梁施工偏差满足要求，则直接预制下一相邻节段梁；如果该节段梁施工偏差较大，则对下一相邻节段梁的制作尺寸进行调整后再预制，以使桥梁线形符合设计要求；
e、根据相邻节段梁调整后的尺寸，建立相邻节段梁的BIM模型；
f、对预制的相邻节段进行施工精度检测，如此反复，预制下一相邻节段梁，直到所有节段梁制作完成。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描与BIM技术的节段梁预制施工监控方法，其特征在于：步骤a中，所述的点云数据，包含节段梁外部结构、内部结构以及转向块、锚固块、剪力键齿块、横隔板所有构造细节的点云数据；所述的拍照，为三维激光扫描仪自动完成，目的是对扫描结果进行渲染，实现实景复原；所述的点云数据模型，是通过对点云数据进行降噪、配准、拼接、渲染的后处理手段而形成的。
3.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描与BIM技术的节段梁预制施工监控方法，其特征在于：步骤b中，所述的建立第一片节段梁的建筑信息(BIM)模型的建模方法，为采用Revit软件，建立第一片节段梁所有构件的参数化族，再通过构件族建立第一片节段梁BIM模型。
4.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描与BIM技术的节段梁预制施工监控方法，其特征在于：步骤c中，所述的两种模型对比，是通过特征点匹配实现；所述的施工精度，既包括节段梁外部结构、内部结构几何尺寸的精度，也包含节段梁转向块、锚固块、剪力键齿块、横隔板所有细部构造尺寸的精度。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描与BIM技术的节段梁预制施工监控方法，其特征在于：步骤d中，所述的制作尺寸的调整，包括节段梁外部结构尺寸、内部结构尺寸以及转向块、锚固块、剪力键齿块、横隔板所有构造细节的尺寸；所述的桥梁线形设计要求，包括顶面顺桥向和横桥向几何尺寸、顶面水平度、端面垂直度、梁高。
6.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描与BIM技术的节段梁预制施工监控方法，其特征在于：步骤e中，所述的建立相邻节段梁的BIM模型具体的内容和方法，需要根据上一节段梁的实测结果和节段梁尺寸的调整而进行相应调整；所述的调整，通过改变构件族参数的方式实现。
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