激光点云用于预制构件尺寸检测的方法研究

针对预制构件尺寸批量检测的技术难题,提出一种基于三维激光点云的检测方法,运用点云关键角点提取与断面剖分思路,首先在点云预处理的基础上通过面域分割获取构件各外露面的完整面域;其次利用切片剖分获取断面点并提取关键角点坐标,再计算构件尺寸及几何线形;最后实现构件逆向三维建模以反映构件实际空间形态。将该方法应用于预应力混凝土预制组合箱梁的尺寸检测中,结果表明该方法所得尺寸点云计算值与人工测量值误差在1%以内,具有较好的测量精度。该方法能实现构件尺寸多断面检测,相较于人工测量方法更完善,可完成预制构件尺寸的批量检测以及后续的逆向三维建模。研究成果对提高桥梁构件的智能化检测水平具有重要的理论意义和实用价值。     

基于EMD的混凝土箱梁虚拟预拼装质量评估方法

针对混凝土箱梁桥上部结构虚拟预拼装时,无法系统量化评估虚拟预拼装质量的技术难题,提出一种基于EMD(earth mover’s distance,推土距离,也被称作Wasserstein距离)的混凝土组合箱梁虚拟预拼装质量评估方法。该方法借助统计概率分布的形式描述基于规范衍生的质量评估分项,全面反映各分项在混凝土构件相关区域的质量状态;通过赋予组合权重系数形成对预拼装方案整体的质量评估值,最终形成对不同拼装方案的量化评估。该方法在计算机虚拟平台中可为实现拼装方案的自动优化提供量化参考标准,对信息化和自动化施工具有一定指导意义和实用价值。     

随机-区间混合不确定性下FRP桁架桥多尺度可靠性分析

桁架结构是FRP材料在新建桥梁结构中应用的主要形式之一,然而由于缺乏设计规范、分析方法和数据信息等,FRP桥梁结构存在真实安全度模糊的问题.针对FRP桁架桥在细-宏观尺度参数均存在不确定性,且同时存在随机不确定性和由于概率信息缺乏而表达为非概率不确定性的问题,提出一种多尺度混合可靠性分析方法,该方法能够处理在概率和非概...     

基于改进区域生长的非均匀点云平面分割研究

采用区域生长法进行点云平面分割,点云的非均匀性会导致初始种子点选取困难,对此提出改进区域生长法,结合一致性检验实现非均匀点云的平面分割。首先基于协方差矩阵特征值进行网格均匀性分析,将网格划分为均点网格和非均点网格;然后在均点网格构成的均点数据集内确定区域生长的初始种子点,确保初始种子点附近的点云均匀连续,并基于法向量和曲率制定生长规则,提取均匀区域的生长性内点;最后通过一致性检验提取非均匀区域点云的非生长性内点,实现面域内点的全面提取。以某混凝土组合箱梁预制模板为试验对象,分析表明,与传统曲率最小准则相比,所提出的方法能在邻域点数量较小时快速选取合适的初始种子点,保证计算效率且具有更强的适用性和稳定性。该算法实现了点云均匀区域和非均匀区域的划分,为均匀性、连续性较差的点云平面分割提供新的方法。     

基于混凝土组合箱梁残缺三维激光点云的自动逆向建模方法

针对虚拟预拼装过程中,施工现场条件与构件本身性质对混凝土桥梁构件三维激光扫描及其后续逆向建模质量产生不良影响的问题,以混凝土组合箱梁为背景,提出残缺三维激光点云的自动逆向建模方法.该方法利用实测点云与设计数据最佳匹配的数学优化问题提高自动性,并采用k-d tree和最小生成树(MST)等数据结构以及算法提高计算效率和鲁...     

FRP工程结构多尺度不确定性分析研究进展

纤维复合材料(FRP)结构在桥梁工程中的应用日益增多，但其采用复杂的制造工艺导致FRP材料属性及其构成结构性能存在较大的离散性，同时不确定性参数的多层级、非均质和种类多等特点使得其结构可靠性较难准确量化。为推动FRP结构不确定性分析方法和应用研究的进一步发展，从FRP结构不确定性来源、材料力学性能概率预测方法、结构可靠性分析方法3个方面梳理国内外FRP结构不确定性分析方法的研究进展，并探讨其不足和发展趋势。不确定性来源方面，从复合材料制造缺陷分类出发，详细阐述典型制造缺陷的成因、对FRP力学性能的影响及其引起的不确定性。材料力学性能概率预测方法方面，综述了基于均匀化理论的摄动随机有限元法和谱随机有限元法等概率均匀化方法的适用范围，并介绍了上述方法在细观尺度不确定性对宏观力学属性的影响程度和敏感性分析中的应用。结构可靠性分析方面，分别综述了用于FRP结构静力分析、动力分析和屈曲稳定分析的多尺度不确定性分析方法以及可靠性分析方法的研究。研究结果表明：FRP结构显著的几何多层级和复杂的制造工艺不可避免地产生各种缺陷而造成力学性能下降和离散性，采用试验、细观力学模型和均匀化方法并结合随机有限元...