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近年来,我国工程建设中大跨结构的应用越来越普遍,结构形式趋向多样化、复杂化。变形监测作为保证建筑物顺利施工、正常运行及人民生命财产安全的重要手段,在工程建设实践中占有重要位置。本文的研究内容来源于“合肥新桥国际机场航站楼钢结构变形监测”科研项目。传统的变形监测主要有近景摄影测量或者GPS+全站仪两种方法,这两种方法都是通过在建筑物上设置有限个监测点来获取变形信息,不足以体现整个变形体的完整变形情况,而采用激光扫描技术可以方便地获取高密度高精度的点云数据,监测范围可以覆盖整个监测对象。本次变形监测除了利用智能型全站仪,还利用三维激光扫描技术对大跨结构体进行变形监测,在对获取的点云数据进行模型重构,最后提取特征棱线进行查询分析,获取变形信息。
本文主要包括以下几个方面的内容:
1.总结了目前普遍使用的现代新兴变形监测技术,及其在大跨结构变形监测中的应用现状,总结了变形分析与预报的几种理论模型方法。
2.在传统监测方式的基础上探索性地采用三维激光扫描技术进行监测。变形监测过程中同时采用三维激光扫描技术与智能型全站仪进行综合监测,以便后期监测结果的相互检验。
3.具体研究了点云数据处理的流程,由点云数据创建监测对象的曲面模型,然后提取特征线进行数据的查询分析。
4.从监测对象产生变形的原因出发,对大跨结构体进行有限元分析。在ANSYS平台下建立监测对象的有限元模型,施加重力荷载并求解,得出结构体变形情况。
5.最后将三维激光扫描技术、智能型全站仪与有限元仿真分析三种途径获得的变形信息进行对比分析。经分析得出三维激光扫描技术可以很好地监测出大跨结构体的变形情况。