本发明属于桥梁设计，尤其涉及一种大跨度拱桥预拼制造的一次就位拼装控制方法。
背景技术：
1、拱桥因其在自重作用下可以获得免费预压力，处于全截面良好的受压状态，具有受力合理、刚度大、抗震性强、耐久性好等优点，成为山区桥梁最具竞争力的桥型，应用日趋广泛。为确保拱肋精度满足现场安装的需求，提前发现和解决在现场安装过程中可能遇到的问题，在拱桥大规模安装前需对拱肋构件采用实体预拼。在拱肋实体预拼过程中，由于拱肋节段制造线形存在误差，实体预拼施工时需要反复调整胎架高度以确保拱肋节段包含制造误差的三维姿态满足施工要求精度，导致耗费大量机械、人工、场地及时间，成本大幅增加。因此在大跨度拱桥中，提高拱桥实体预拼中拱肋三维姿态调整精度及效率，对于确保拱肋精度满足要求以及节省施工成本具有重要的工程应用价值。
2、现有拱肋节段在实体预拼时通常采用在拱肋上提前做相应标记，形成拱肋控制点，通过支架一步一步试调高，从而调整拱肋的三维姿态直至满足实体预拼装的规范要求。但是在大跨度拱桥节段安装过程中存在以下问题：1、拱肋控制点通常提前对拱肋理论特征位置进行相应标记获取。制造阶段拱肋控制点标记存在找中误差，且拱肋特征位置(如法兰盘位置)与理论位置相差较大，导致监控点相对于设计基准存在较大误差。通过此控制点进行实体预拼的拱肋三维的姿态确定，存在拱肋实体预拼三维姿态精度不足的问题；2、由于实体预拼时拱肋的最终姿态需要最终调整完成才能确定，因此预拼过程中需要利用支座反复调整，导致成本及工期增加；3、实体预拼装调整时没有固定流程指导，导致调整效率低下。
3、因此，提出一种大跨度拱桥预拼制造的一次就位拼装控制方法，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本发明提出一种大跨度拱桥预拼制造的一次就位拼装控制方法，解决了拱肋实体预拼三维姿态精度不足、预拼过程中需要利用支座反复调整，导致成本及工期增加、实体预拼装调整时没有固定流程指导，导致调整效率低下的问题，从而提高了大跨拱桥实体预拼的精度及施工效率，节省了人工和安全管理成本，保证了施工质量，降低了安全操作风险。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种大跨度拱桥预拼制造的一次就位拼装控制方法，包括以下步骤：
4、s1：对待拼装拱肋节段进行三维扫描，得到实际拱肋点云模型；
5、s2：将实际拱肋点云模型与理论拱肋点云模型进行最佳匹配，得到拱肋最佳预拼姿态；
6、s3：对拱肋最佳预拼姿态中心线进行提取；
7、s4：计算拱肋最佳预拼姿态下胎架三维坐标；
8、s5：待拼装拱肋放置前的预处理；
9、s6：将待拼装拱肋放置在确定了三维坐标的胎架上，完成拱肋实体预拼姿态调整工作。
10、上述的方法，可选的，s1中使用徕卡p50仪器对拱肋节段进行三维扫描，仪器距离参数选择120m，目标物分辨率采用3.1mm/10m。
11、上述的方法，可选的，s2具体步骤为：
12、s201：理论拱肋点云模型的获取；
13、s202：将实际拱肋点云模型与理论拱肋点云模型进行匹配对齐。
14、上述的方法，可选的，s201具体内容为：
15、建立拱肋理论bim模型，并在点云专业处理软件中将bim模型采样成为点云模型，即得到理论拱肋点云模型；
16、s202具体内容为：
17、设实际拱肋点云模型m为固定点云，理论拱肋点云模型n为待配准点云，配准的过程是通过刚性变换使点云n转换到点云m的坐标系中，并使m与n在形状上精确匹配，记m中的点为mi，m＝{mi|mi∈r3，i＝1：n}，记n中的点为ni，n＝{ni|ni∈r3，i＝1：m}；
18、点云配准是完全刚性变换，即待配准点云n仅需绕x、y、z三个轴的旋转α、β、γ和平移tx、ty、tz可变换到与m在三维空间对齐，α、β、γ构成旋转矩阵r，tx、ty、tz构成平移向量t，记f(r，t)为点云n变换后与点云m间的误差函数，当使f达到最小的变换参数为配准的最优解，f的数学建模与构造直接决定了达到数值最优条件下实际点云配准的精度，使用的最近点迭代法(icp)的误差函数是计算n中的点ni与m中最近的点mi间的距离平方和，公式如下：
19、f(r,t)＝∑(rni+t)2-mi (1)
20、为了使式误差函数达到最小，需要执行迭代算法，具体步骤为：
21、在点云n中抽样得到点集{ni}，在m中寻找与最近的点集{mi}；
22、计算{ni}与{mi}间的平均距离，公式如下：
23、
24、当d小于给定的收敛阈值时，计算收敛；当d不满足小于给定的收敛阈值时，计算f(r，t)，判断f(r，t)是否为最小值；若给出的r、t不满足d小于给定的收敛阈值时的同时，f(r，t)也不是最小值时，则由{ni}和{mi}估计新的变换参数r和t；
25、得到新的点集n'i＝{n'i|n'i∈nr1+t1}，并重复迭代算法。
26、上述的方法，可选的，s3的具体步骤为：
27、s301：空间点云平面化：假设拱肋最佳预拼姿态点云数据集合为对进行线形拟合，即y＝kx+b，满足最小二乘原则：
28、
29、根据式(3)得到拱肋在x-y面的投影斜率，得与坐标轴x轴夹角θ＝arctan(k0)，绕z轴顺时针旋转θ即可得到与x-z面平行的拱肋点云：
30、
31、s302：曲线拟合：利用n阶傅里叶级数对拱肋点云进行拟合，n值根据数据试验进行确认，公式如下：
32、f＝a0+a1x1+...+anxn (5)
33、以步长d＝(xzmax-xmin)/m将点云{(xk,zk),i＝1,2,...,n}平分m段，其中，d可取的范围为5cm＜d＜10cm；
34、s303：微段点云拟合：以d为步长的曲线圆柱点云可视为圆柱，采用s301中的迭代最小二乘法求圆心，对于每段曲线圆管，可将其投影到x-y平面为圆，其中控制点为a＝(xk,fk)，几何关系可知：由于投影圆圆心为微段控制点为
35、
36、s304：圆管中心线生成：得到各微段圆柱的控制点后，分别绕各自对应的旋转平移参数恢复到原来对应空间位置，最后将所有的控制点通过三次样条曲线进行插值，得到该圆管的中心线。
37、上述的方法，可选的，s4具体内容为：
38、在拱肋最佳预拼姿态下，拱肋下弦管拱肋中心在预拼坐标系的轴线，确定胎架里程后，根据已有轴线获得胎架里程点处的轴线坐标(x1,y1,z1轴)，再根据胎架里程的圆管直径d1计算出胎架的三维坐标(x1,y1,z1轴-d1/2)，胎架月牙板高度：
39、hd＝z1轴-d1/2-h1。
40、上述的方法，可选的，s5具体步骤为：
41、s501：精准放样地样线：将拱肋节段钢管中心线及节段中心线精准放出，精度应为2mm以内；
42、s502：安装胎架：胎架由胎架底座，柱脚加紧、胎架钢管、胎架横向联系以及支撑架顶部钢板组成。
43、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种大跨度拱桥预拼制造的一次就位拼装控制方法，具有以下有益效果：
44、本发明通过成套三维激光扫描技术采集预拼厂内对拱肋节段的三维精确制造姿态点云进行采集与配准，并完成实际拱肋节段点云模型与理论拱肋点云模型最佳匹配，得到基于实际制造的拱肋最佳预拼姿态，解决了拱肋实体预拼三维姿态精度不足的问题；通过对实际制造的拱肋最佳预拼姿态进行拱肋中心线提取，从而设置相应计算步骤完成了胎架三维坐标计算，放置拱肋后完成拱肋实体预拼姿态调整工作，实现了拱肋目标三维姿态一次就位，极大降低了施工成本，避免了步骤反复，提高了施工效率。
1.一种大跨度拱桥预拼制造的一次就位拼装控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种大跨度拱桥预拼制造的一次就位拼装控制方法，其特征在于，s1中使用徕卡p50仪器对拱肋节段进行三维扫描，仪器距离参数选择120m，目标物分辨率采用3.1mm/10m。
3.根据权利要求1所述的一种大跨度拱桥预拼制造的一次就位拼装控制方法，其特征在于，s2具体步骤为：
4.根据权利要求3所述的一种大跨度拱桥预拼制造的一次就位拼装控制方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的一种大跨度拱桥预拼制造的一次就位拼装控制方法，其特征在于，s3的具体步骤为：
6.根据权利要求1所述的一种大跨度拱桥预拼制造的一次就位拼装控制方法，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的一种大跨度拱桥预拼制造的一次就位拼装控制方法，其特征在于，
