徠卡ScanStation P50在橋梁檢測及維護項目中的應用

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

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

解決方案：

徠卡ScanStation P50解決方案具有操作簡單、點云精度高的特點。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長距離掃描功能，可獲得更遠、更**的點云數(shù)據(jù)；內(nèi)置雙軸實時補償系統(tǒng)提供測繪級補償精度；Cyclone、CloudWorx、Cyclone 3DR等專業(yè)后處理軟件，點云處理更方便，成果更豐富。

項目實施過程：
1、數(shù)據(jù)采集
使用徠卡P50掃描獲取索塔尺寸。根據(jù)對現(xiàn)場勘察確定了設(shè)站位置，然后在預設(shè)位置架設(shè)徠卡P50掃描儀，設(shè)置參數(shù)，點擊開始作業(yè)。采集的數(shù)據(jù)在Cyclone中實現(xiàn)自動拼接，外業(yè)掃描2個多小時，內(nèi)業(yè)拼接僅需10分鐘，就完成了大橋整體的點云獲取任務。

圖1 京杭運河大橋

圖2 掃描完整點云圖

圖3 京杭運河大橋索塔點云圖

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

圖4 在CAD中打開橋梁點云
徠卡ScanStation P50在橋梁檢測及維護項目中的應用
圖5 索塔切片與截面圖

3、平整度檢測
Cyclone 3DR具有平整度的分析功能，可以根據(jù)點云定向的檢測索塔表面的平整度，從而可以更**的了解索塔表面真實狀況。從索塔各面分析結(jié)果來看，正面平整度好，無凸出、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)過軟件整體分析后，可以在CAD進行測量實現(xiàn)墻面凸出/凹陷的定量分析。通過不同高度的截面測量結(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，足以對項目實施產(chǎn)生嚴重阻礙，從而對施工工期、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掃描的點云數(shù)據(jù)可以直接獲取索塔尺寸信息和截面圖，進而設(shè)計加固鋼板的大小尺寸。另外還要根據(jù)斜拉橋的受力狀況，計算得出適當?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測量模式，而且兼具570m、>1km兩種長距離作業(yè)模式，可以獲取高精度的遠距離點云數(shù)據(jù)，得以獲取更加**的橋梁點云，保證了點云數(shù)據(jù)的后期應用。

2）設(shè)備架站在橋面上時，由于車輛行駛產(chǎn)生的橋面震動，設(shè)備也會隨之產(chǎn)生震動。而通過徠卡P50的實時雙軸補償功能，可以消除震動對點云的影響，從而不影響結(jié)果。

3）通過徠卡P50獲取的點云數(shù)據(jù)，不僅可以繪制索塔截面圖；還可以計算表面平整度，以檢測索塔的施工質(zhì)量。得到的點云數(shù)據(jù)為三維數(shù)據(jù)，使用軟件進行逆向建模進而設(shè)計鋼板，為項目的順利進行，提供了完整的、可靠的數(shù)據(jù)信息?？蛻舯硎?，如果沒有這么詳細的數(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)濟損失。