CN111504245B - 一种运营期桥梁线形测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种运营期桥梁线形测量方法，该方法采用三维扫描仪与桥梁动挠度仪相结合，可以在不封闭交通的前提下测量桥梁线形。通过动挠度仪测量桥梁运营期间的动挠度变化，对三维扫描的桥梁线形进行修正，最大程度上还原出桥梁的真实线形状态，得到桥梁的真实线形所在范围，进而判断桥梁的健康状况。本发明提供的这种测量方法测量精度高，方便实用，为判断运营期的桥梁健康状况提供可靠依据，具有良好的经济效应和社会效益。

Description

一种运营期桥梁线形测量方法
技术领域
本发明涉及桥梁检测领域，特别是涉及一种在桥梁运营期间的桥梁线形测量方法。
背景技术
桥梁线形检测是桥梁检测领域的一项重要内容，很多桥梁(特别是大跨桥梁)在投入运营后会出现因梁体下挠或桥墩沉降引起的桥梁变形等问题，因此需要在不封闭交通的情况下对桥梁线形进行监测，以便判断桥梁的健康状况。但是由于处于运营期中的桥梁在车辆通行过程中会出现振动，因此用传统的全站仪等测量工具很难准确地测试出桥梁的基准线形，且全站仪等传统测量工具测量精度较低，测量频率较小，很难准确读取在振动过程中的桥梁标高。因此，运营期间桥梁线形监测是桥梁检测领域一个难点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种运营期桥梁线形测量方法，解决了传统方法中检测运营期桥梁线形精确度低，测量难度大的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供了一种运营期桥梁线形测量方法，其特征在于：采用三维扫描仪和动挠度仪对运营期的桥梁线形进行测量，步骤包括：
S1：在三维扫描仪中建立坐标系；
S2：选取位于桥梁不同跨度处的若干特征截面；
S3：采用三维扫描仪对桥梁进行扫描，采用动挠度仪测试不同特征截面处的动挠度数据，动挠度的测试时间与三维扫描的时间吻合；
S4：扫描结束后，根据桥梁的三维扫描坐标图像，在每个特征截面处选取一个特征点，各特征点在其特征截面上的位置相对应，读取各特征点坐标值(x,y,z)，读取动挠度仪测量的各特征截面的最大位移+△h1，与最小位移-△h2；
S5：将特征点坐标(x,y,z)拟合得到桥梁的近似线形S-0；
S6：根据动挠度仪测量得到的最大位移+△h1与最小位移-△h2，将特征点坐标修正为(x,y,z+△h1),拟合得到桥梁线形S-1；再将特征点坐标修正为(x,y,z-△h2),拟合得到桥梁线形S-2，所述桥梁线形S-1与S-2组成一个桥梁线形模型；真实桥梁线形则界于S-1与S-2之间。
本发明还提供了另一实施例中的运营期桥梁线形测量方法，其特征在于：采用三维扫描仪和动挠度仪对运营期的桥梁线形进行测量，步骤包括：
S1：在三维扫描仪中建立坐标系；
S2：选取位于桥梁不同跨度处的若干特征截面，在每个特征截面处选取一个特征点，各特征点在其特征截面上的位置相对应；
S3：采用三维扫描仪对所述特征点进行扫描，采用动挠度仪测试不同特征截面处的动挠度数据，动挠度的测试时间与三维扫描的时间吻合；
S4：扫描结束后，读取各特征点坐标值(x,y,z)，读取动挠度仪测量的各特征截面的最大位移+△h1，与最小位移-△h2；
S5：将特征点坐标(x,y,z)拟合得到桥梁的近似线形S-0；
S6：根据动挠度仪测量得到的最大位移+△h1与最小位移-△h2，将特征点坐标修正为(x,y,z+△h1),拟合得到桥梁线形S-1；再将特征点坐标修正为(x,y,z-△h2),拟合得到桥梁线形S-2，所述桥梁线形S-1与S-2组成一个桥梁线形模型；真实桥梁线形则界于S-1与S-2之间。
在上述任一实施例中，S2中在每个特征截面处设还置有靶标，用于桥梁动挠度测量。
在上述任一实施例中，所述特征点位于所述桥梁底部同一侧的边缘处。
在上述任一实施例中，所述特征截面等间隔设置。
在上述任一实施例中，还包括步骤S7：重复至少一次步骤S1～S6，得到若干所述桥梁线形模型，选取所述桥梁线形S-1与S-2最接近的模型作为桥梁最终线形模型，真实桥梁线形则界于所述桥梁最终线形模型中的S-1与S-2之间。
如上所述，本发明提供的一种运营期桥梁线形测量方法，该方法采用三维扫描仪与桥梁动挠度仪相结合，可以在不封闭交通的前提下测量桥梁线形。通过动挠度仪测量桥梁运营期间的动挠度变化，对三维扫描的桥梁线形进行修正，最大程度上还原出桥梁的真实线形状态，测量精度高，方便实用，为判断运营期的桥梁健康状况提供可靠依据，具有良好的经济效应和社会效益。
附图说明
图1为本发明实施例中的拟合桥梁线形模型。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
须知，本说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明公开了一种运营期桥梁线形测量方法，该方法将三维扫描仪与桥梁动挠度仪相结合，在不封闭桥梁交通的前提下对桥梁线形进行准确测量。三维扫描能够对物体空间外形和结构进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。动挠度检测仪能对桥梁结构的位移、变形进行“非接触”式的连续观测，实现动态测量。
在桥梁的不同跨度处选取特征截面，在各个特征截面处选取特征点，采用三维扫描仪对特征点进行扫描得到特征点的空间坐标(x,y,z)，拟合从而得到桥梁的初始线形。空间坐标(x,y,z)中x为特征点在桥梁水平方向上的跨度，y值为该特征点在桥梁宽度方向上的相对位置，z值为该特征点的相对高度。扫描的同时采用动挠度仪对特征截面处的动挠度进行测量，动挠度仪用于测量出各特征截面的最大位移和最小位移，所述最大位移即所述特征截面在竖直向上方向上的最大位移值△h1，所述最小位移即所述特征截面在竖直向下方向上的最大位移值△h2的负数，最大位移为正值(+△h1)，最小位移为负值(-△h2)。利用最大位移和最小位移对桥梁的初始线形进行修正，即得到桥梁的真实线形模型。
图1所示为本发明一个实施例中的桥梁的线形模型，本实施例中选取的各个特征点的y值相同，因此得出的线形模型可以忽略y值的变化，图1中的坐标系为x-z坐标系。下文以图1所示模型为例，对桥梁线形测量方法进行描述：
S1：在三维扫描仪中建立坐标系；
S2：选取位于桥梁不同跨度处的特征截面，在每个特征截面处选取一个特征点，特征点能够代表各个特征截面的位置，进一步地，各特征点在其特征截面上的位置应相对应，即若将各特征点连起来，该连线能够代表桥梁的一种线形，例如，特征点均位于桥梁底部同一侧的边缘处；优选地，特征截面等间隔设置，例如在桥梁跨度为0、1/8L、2/8L、3/8L、1/2L、5/8L、6/8L、7/8L、L处设置特征截面，L为桥梁总跨度；进一步优选地，特征截面处还设置有靶标，便于动挠度仪的测量；可选地，特征点和靶标位置相同。
S3：采用三维扫描仪对全桥的特征点进行扫描；同时，采用动挠度仪测试不同特征截面处的动挠度数据，动挠度的测试时间与三维扫描的时间吻合；
S4：扫描结束后，读取各特征点坐标值(x,y,z)，读取动挠度仪测量的各靶标的最大位移+△h1，与最小位移-△h2；
S5：将每个特征点坐标(x,y,z)拟合得到桥梁的近似线形S-0(参见图1)；
S6：根据动挠度仪测量得到的最大位移+△h1，与最小位移-△h2，将每个特征点的z值修正为z+△h1，坐标修正为(x,y,z+△h1),拟合各修正特征点(x,y,z+△h1)得到桥梁线形S-1；再将每个特征点的z值修正为z-△h1，坐标修正为(x,y,z-△h1),拟合各修正特征点(x,y,z-△h1)得到桥梁线形S-2，所述桥梁线形S-1与S-2组成一个桥梁线形模型；真实桥梁线形则界于S-1与S-2之间。
上述方法采用三维扫描得出桥梁的近似线形，再结合动挠度仪对该近似线形进行修正，得到桥梁的真实线形所在范围，进而判断桥梁的健康状况。
优选地，线形测量时间段选取车辆较少时间段或者大车通行较少时间段；检测时间越短越好。
此外，选取特征截面时，特征截面间隔越近，得到的桥梁线性越接近标准线，可根据实际情况确定特征截面的密度和数量。
在其他实施例中，还包括S7：重复至少一次步骤S1～S6，得到若干所述桥梁线形模型，选取所述桥梁线形S-1与S-2最接近的模型作为桥梁最终线形模型，真实桥梁线形则界于该桥梁最终线形模型中的S-1与S-2之间。
在其他实施例中，步骤2中也可以不预先设置特征点，采用三维扫描仪对全桥梁进行扫描，得到桥梁的三维扫描坐标图像，然后根据图像再在每个特征截面处选取特征点，特征点的选取跟本实施例中的方法相同。
综上所述，本发明提供了一种运营期桥梁线形测量方法，可以在不封交通的前提下进行线形的测量，测量精度高，将三维扫描和动挠度测量的方式相结合，最大可能地还原出桥梁的真实线形状态。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种运营期桥梁线形测量方法，其特征在于：采用三维扫描仪和动挠度仪对运营期的桥梁线形进行测量，步骤包括：
S1：在三维扫描仪中建立坐标系；
S2：选取位于桥梁不同跨度处的若干特征截面；
S3：采用三维扫描仪对桥梁进行扫描，采用动挠度仪测试不同特征截面处的动挠度数据，动挠度的测试时间与三维扫描的时间吻合；
S4：扫描结束后，根据桥梁的三维扫描坐标图像，在每个特征截面处选取一个特征点，各特征点在其特征截面上的位置相对应，读取各特征点坐标值(x,y,z)，读取动挠度仪测量的各特征截面的最大位移+△h1，与最小位移-△h2；
S5：将特征点坐标(x,y,z)拟合得到桥梁的近似线形S-0；
S6：根据动挠度仪测量得到的最大位移+△h1与最小位移-△h2，将特征点坐标修正为(x,y,z+△h1),拟合得到桥梁线形S-1；再将特征点坐标修正为(x,y,z-△h2),拟合得到桥梁线形S-2，所述桥梁线形S-1与S-2组成一个桥梁线形模型；真实桥梁线形则界于S-1与S-2之间。
2.一种运营期桥梁线形测量方法，其特征在于：采用三维扫描仪和动挠度仪对运营期的桥梁线形进行测量，步骤包括：
S1：在三维扫描仪中建立坐标系；
S2：选取位于桥梁不同跨度处的若干特征截面，在每个特征截面处选取一个特征点，各特征点在其特征截面上的位置相对应；
S3：采用三维扫描仪对所述特征点进行扫描，采用动挠度仪测试不同特征截面处的动挠度数据，动挠度的测试时间与三维扫描的时间吻合；
S4：扫描结束后，读取各特征点坐标值(x,y,z)，读取动挠度仪测量的各特征截面的最大位移+△h1，与最小位移-△h2；
S5：将特征点坐标(x,y,z)拟合得到桥梁的近似线形S-0；
S6：根据动挠度仪测量得到的最大位移+△h1与最小位移-△h2，将特征点坐标修正为(x,y,z+△h1),拟合得到桥梁线形S-1；再将特征点坐标修正为(x,y,z-△h2),拟合得到桥梁线形S-2，所述桥梁线形S-1与S-2组成一个桥梁线形模型；真实桥梁线形则界于S-1与S-2之间。
3.根据权利要求1或2所述的测量方法，其特征在于：
S2中在每个特征截面处设还置有靶标，用于桥梁动挠度测量。
4.根据权利要求1或2所述的测量方法，其特征在于：
所述特征点位于所述桥梁底部同一侧的边缘处。
5.根据权利要求1或2所述的测量方法，其特征在于：
所述特征截面等间隔设置。
6.根据权利要求1或2所述的测量方法，其特征在于:
还包括步骤S7：重复至少一次步骤S1～S6，得到若干所述桥梁线形模型，选取所述桥梁线形S-1与S-2最接近的模型作为桥梁最终线形模型，真实桥梁线形则界于所述桥梁最终线形模型中的S-1与S-2之间。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114663504B (zh) * 2022-02-18 2022-11-22 深圳大学 一种多相机连续视觉大型桥梁线形实时测量方法及系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203249616U (zh) * 2013-06-03 2013-10-23 浙江海洋学院 一种基于gprs网络的桥梁挠度数据采集监测系统
CN105136908A (zh) * 2015-07-23 2015-12-09 彭凯 基于指征频率时空演变的桥梁结构损伤定位方法
CN107687924A (zh) * 2017-08-28 2018-02-13 广州大学 一种桥梁的安全预警方法及系统
CN108106663A (zh) * 2017-12-07 2018-06-01 云南航天工程物探检测股份有限公司 在线可视化创建和管理桥梁监测平台
CN109520439A (zh) * 2018-10-18 2019-03-26 华南理工大学 一种桥梁塔柱三维激光扫描仪变形监测方法
CN109829252A (zh) * 2019-03-15 2019-05-31 福州市公路局 一种基于影响线识别的桥梁状况快速评级方法
CN110487197A (zh) * 2019-09-03 2019-11-22 厦门大学嘉庚学院 一种基于ccd图像传感器及激光应用的桥梁动态扰度实时监测系统

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4621533A (en) * 1984-11-19 1986-11-11 Eaton Corporation Tactile load sensing transducer
CN2674442Y (zh) * 2003-12-31 2005-01-26 重庆大学 桥梁挠度对称式光电自动测量装置
CN101063610B (zh) * 2007-05-28 2010-09-08 张立品 工程变形自动监测系统
CN101865683A (zh) * 2010-05-26 2010-10-20 吉林大学 基于应变计的梁式桥位移动态测量系统及测量方法
US8997292B2 (en) * 2011-09-30 2015-04-07 Shenzhen Bridge Design & Research Institute Co., Ltd. Extended-span and alternatively-shaped arch bridge and construction method therefor
CN103558040B (zh) * 2013-07-26 2016-03-02 合肥工业大学 斜拉桥换索工程监测的仪器设备与方法
CN104199410B (zh) * 2014-08-27 2018-03-13 重庆大学 一种桥梁结构健康监测通用性采集控制系统
JP6467304B2 (ja) * 2015-07-07 2019-02-13 公益財団法人鉄道総合技術研究所 橋梁動的応答評価方法
CN106091946B (zh) * 2016-08-03 2018-10-02 西安敏文测控科技有限公司 用于桥梁变形或位移参数的自校准式测量装置及方法
CN107132011B (zh) * 2017-05-31 2018-08-31 中南大学 一种基于影响线的桥梁快速检测方法
CN109883313B (zh) * 2019-01-31 2020-09-22 中国矿业大学 一种基于单频gnss定位技术监测高铁大桥动态挠度的方法
CN109631809B (zh) * 2019-02-21 2021-03-05 内蒙古大学 桥梁挠度测量设备和方法
CN110132159B (zh) * 2019-06-06 2021-06-08 深圳市鹰眼在线电子科技有限公司 桥梁挠度的测量方法、装置及计算机可读存储介质
CN111047552B (zh) * 2019-11-06 2023-03-24 深圳大学 三维挠度测量方法及相关产品

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203249616U (zh) * 2013-06-03 2013-10-23 浙江海洋学院 一种基于gprs网络的桥梁挠度数据采集监测系统
CN105136908A (zh) * 2015-07-23 2015-12-09 彭凯 基于指征频率时空演变的桥梁结构损伤定位方法
CN107687924A (zh) * 2017-08-28 2018-02-13 广州大学 一种桥梁的安全预警方法及系统
CN108106663A (zh) * 2017-12-07 2018-06-01 云南航天工程物探检测股份有限公司 在线可视化创建和管理桥梁监测平台
CN109520439A (zh) * 2018-10-18 2019-03-26 华南理工大学 一种桥梁塔柱三维激光扫描仪变形监测方法
CN109829252A (zh) * 2019-03-15 2019-05-31 福州市公路局 一种基于影响线识别的桥梁状况快速评级方法
CN110487197A (zh) * 2019-09-03 2019-11-22 厦门大学嘉庚学院 一种基于ccd图像传感器及激光应用的桥梁动态扰度实时监测系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
大跨度桥梁桥面线形测量新方法;徐进军等;《测绘通报》;20160125(第01期);全文 *
石板坡长江大桥复线桥挠度实时测量的实现;陈小强;《公路交通科技(应用技术版)》;20080815(第08期);全文 *

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