为提高大跨度拱桥多轮次预拼制造时的线形精度与调整效率,提出了一种基于数字预拼的大跨度拱桥制造线形控制方法,包括大型拱肋节段的多站点云精准拼接、预拼目标线形计算以及预拼线形精调。首先,研发了用于点云精确配准的旋转式三棱锥标靶,并针对该标靶提出了基于随机采样一致的点云配准算法;其次,分析了多轮次预拼线形的误差来源,提出了基于数字预拼对齐的拱肋节段预拼目标线形计算方法,实现了最优预拼目标线形的获取与拱肋节段整体线形的精准接续;最后,针对最优预拼目标线形点云模型,提出基于几何参数快速提取的拱肋预拼线形调整方法,实现了拱肋节段预拼线形一次高精度就位。所提出方法在德余高速乌江特大桥中拱肋节段预拼过程中进行全面应用。结果表明:本文研发的配准装置及方法实现了大型拱肋节段的多站点云高精度拼接,配准精度由毫米级提升至亚毫米级;临近轮次公共节段的线形复原误差是导致多轮次拱肋线形接续失真的本质原因,公共节段在后一轮次预拼线形差值应与前一轮次保持一致以保证多轮次预拼制造拱肋整体线形连接精度;应用所提出的预拼制造线形计算与调整方法后,拱肋预拼制造线形精度相较于规范限制提高了55%,拱肋实际拼装时间由以往的28d减少了7d,预拼制造综合效率提升了25%。所提出基于数字预拼的制造线形控制方法,可推广应用于节段间具有法兰、螺栓等高精度连接构件的其他桥型中。
