高精度全站仪在大型钢构件制造中的应用研究

摘 要：随着我国国民经济的发展，高精度全站仪在大型钢构件制造中的应用十分广泛。在信息化时代背景下，在栓接钢结构领域中，为保证安装现场的螺栓孔位正确匹配，满足安装要求，需要对钢构件出厂前进行有效的尺寸精度控制，即必须对连接板螺栓孔进行检测及校核，同时要结合设计、安装要求，在保证安装结构强度的前提下，对于超差无法对接的问题，采用底层模块顶部单张面板上的对接螺栓孔扩孔处理方案，保证螺栓孔完成对接。但由于栓接精度要求高，项目周期紧，故采用高精度全站仪进行钢构件整体空间的尺寸控制。本文利用钢结构尺寸控制专用软件进行测量，将各种栓接时的问题提前进行处理。

关键词：高精度全站仪;栓接钢结构;应用;研究

前言

高精度全站仪作为我国较先进的测绘仪器，其具有适应环境强等特征，通常会应用于各种大型建筑物的三维数据采集当中，在精密、地形等检测方面发挥着非常重要的作用。随着社会经济不断发展，大型钢结构在我国建筑行业广泛使用，如超高层建筑物、桥梁、机场航站楼等。在连接钢结构安装过程当中，施工方为了提减少施工时间，会利用栓接钢结构的便利性，通过现场安装的方式，来实施吊装、焊接等工作。因此，在一般情况下，会将钢构件出厂时进行检测，工厂采用传统的拉线、钢尺等方面来核查钢结构是否满足设计要求。但现阶段钢结构造型越来越复杂，出现很多大型高架桥梁以及大跨度立体结构，给检查钢结构带来巨大困难。如果采用传统检测方法不仅消耗大量的成本与测量时间，还要具备大型预拼装场地。而高精度全站仪以单一构件为基础，采集三维坐标信息，来获得单一构件的三维坐标，从而构建幾何模型，再与设计进行对比，有效检测几何模型是否满足设计要求，最后将符合标准的构件导入设计模型中，确保构件能满足现场安装要求[1]。

1项目简介

某县滨江生态景观带钢结构桥梁，桥梁采用3跨连续变截面钢箱梁桥，总长128.08 m，主桥跨径布置：31+61+31m。主桥的结构材料为Q355C钢。主桥全宽：6.0m。主梁均在工厂预制，现场拼装。根据各段受力情况不同，分别采用厚12、20、25、30 mm的钢板。

2钢结构建模技术实施方案

2.1现场数据采集

在对大型钢结构重要位置进行三维坐标数据采集过程当中，为了有利于统一坐标数据，对所有关键点位进行三维数据采集[2]，一般情况下需要多次安置全站仪。为了整个采集数据的全面性，会在大型钢结构周围多次安置仪器。找到最合适的位置，安装3个棱镜组，第一次安置仪器时，要做到全站仪能同时观察到三个棱镜，便于得到其他棱镜组中心的三维坐标。同时以钢构件螺栓孔大小为基础，来实施孔检测安装工作，从而满足现场施工要求。从目前现场测量情况来看，主要采用自由设站方式，经过整平全站仪设备后，要采集现场螺栓孔数据[3]。由于现场出现大量遮挡，导致在测量钢构件顶部螺栓对孔时，需要工作人员搬站，这中间会造成严重的误差，为了避免搬站带来的误差。通常工作人员会在测量初始阶段，在构件四周设置4-5个固定标靶，其位置应在第一侧站点内，并在后续每次搬站测量时，为了保证数据的准确性，最少采用三个公共点标靶进行转站，除此之外，要将搬站进度控制在1mm范围内，才能进行下一测站的测量任务[4]。

2.2数据处理与几何模型重构

对于单一构件而言，要严格按照上述方法构建统一的坐标系，因此不存在任何坐标转换的问题，在消除粗差影响后，可直接将数据导入专业软件进行三维模型重构。而不同构件之间的坐标系统不同，需要经过全站仪来实施，自由设站控制钢结构的测量精度与测角精度、测距精度的重要途径，同时与设站点构成、受搬站公共点有一定关系。

3点位精度分析

见图2可知，检测人员将设全站仪中心点三维坐标分别设置为（x0，y0，z0），而全站仪测量空间点P水平角、竖直角和距离分别为α、θ和S，P的三维坐标为：

假如S当中的中误差为ms，α和θ的中误差均为m，在不将测站点误差考虑时，会以测量误差传播理论为基础，因此x、y、z的中误差值分别为：

通过上述各式中ρ=206 265”，那么点位误差不得超过2 mm，上述方法测角为半个测回，测角中误差为2″，则在50m范围内，单点三维坐标的点位中误差理论上不超过2 mm。

4总结

综上所述，本文章主要采用高精度全站仪来实施栓接钢结构精度控制工作，不仅能提高检测工作效率，还能提高精度系数，确保整个钢结构的质量。利用专业的软件对栓接钢结构实施数字化模拟预拼，能提高安装现场工作的有序性与稳定性，降低项目安装的时间，控制项目成本，为项目节约大量的人力、物力、财力。

参考文献：

[1] 李春红. 基于高端全站仪TS60+BIM模型测量放样方法的研究——AP1000核岛钢结构工程CR10支架应用实施[J]. 产业与科技论坛，2021，20（16）：39-40.

[2] 陈硕晖，夏宝东，齐翰，等. 三维立体激光扫描技术在大型钢结构构件质量检测中的应用[J]. 建筑技术，2021，52（5）：587-589.

[3] 李文德，黄韬睿，徐辉. 三维激光扫描技术在大型复杂钢结构高空对接中的应用[J]. 施工技术，2021，50（8）：38-42.

[4] 吴晶晶，蒋承威，郭静，等. 3 D扫描技术在2022世界杯主场馆钢结构施工中的应用[J]. 施工技术，2021，50（8）：56-59.

作者简介：

郭凯宁（1987.8—），男，汉族，工程师，研究方向：钢结构、铁塔检测及结构研究。