基于双目视觉测量的桥梁转体施工监控技术

作     者：贺兴隆 

作者单位：河南工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：肖昭然;逯文茹

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：预应力混凝土连续梁桥 转体施工 桥梁施工监控 双目视觉 非接触测量 

摘      要：随着我国道路交通的大幅完善建设,越来越多的桥梁工程需要跨越既有线,传统施工技术会妨碍既有线的运行,特别是跨越铁路施工,需在施工阶段频繁要点,影响铁路的运行与安全。目前,转体施工技术是解决既有线工程中一种有效的办法。在转体施工过程中,为了确保工程质量与结构安全,转体施工监控至关重要。转体施工监控一般分为转体前称重试验、转体时全过程姿态监控、转体后精调位与最终姿态确认,而可靠的全过程监测手段是转体施工监控的关键。双目视觉测量作为非接触测量方式的一种,具有可连续测量、精度高等优点,在农业、工业、生物医学等领域具有广泛地应用。本文基于双目视觉测量技术,结合实际转体工程,提出基于双目视觉测量的转体施工监控技术,并对其在转体施工监控中的应用效果与经济效益进行探究。具体内容与结果如下:(1)本文基于双目视觉测量原理,结合依托工程现场环境,以双目相机、标定板和笔记本电脑为基本设备,实心圆为标靶,基于Python平台与Open CV视觉库,进行测量系统的搭建与测试,测试误差达到转体施工监控的精度要求,为进一步在实际工程中的应用打下基础。(2)本文针对在称重试验中,常规使用的位移计需接触被测物测量,测头易磨损,标定环境要求严格等问题,提出了基于双目视觉测量的称重试验技术,通过依托工程现场测试,并与传统位移计对比验证,结果表明:双目视觉测量平均误差不超过0.2 mm,且与位移计测量数据表现出相同趋势,可得出正确的称重试验所求参数(不平衡力矩、偏心距、摩阻力矩、静摩擦系数),继而确定配重方案,减小转体倾覆风险。(3)本文针对在转体时撑脚位移的全过程监控中,常规使用的全站仪监测数据有限,设备昂贵(约10～40万元),且需专业人员设站测量等问题,提出了基于双目视觉测量的转体时撑脚位移全过程监控技术,通过依托工程现场测试,并与传统全站仪对比验证,结果表明:双目视觉测量平均误差不超过0.18 mm,可在不干扰转体施工的情况下,实现撑脚位移全过程监控,达到监控精度要求,且具有较高的经济性(对比全站仪可节省约80%以上的设备成本)。在转体后通过现场实测线形与内力数据,并与有限元模型理论数据进行对比,线形最大偏差不超过12 mm;应力偏差不超过10%。表明转体后桥梁最终姿态满足合龙与结构安全的要求。