【摘 要】
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三维激光扫描技术是一种能够精准、高效采集物体对象表观信息的技术，已广泛应用于地形测绘、文物数字化保护、工业测量等领域，且正逐步应用于桥梁工程领域。三维激光扫描技术的硬件设施的发展已日渐成熟，但是对于点云数据的后处理以及与多学科的融合应用还存在诸多问题有待解决。目前，已实现基于三维点云数据对既有桥梁结构的空间形态进行识别，但尚未建立形态变化与桥梁受力状态之间系统、定量的联系。本文以桥梁结构的全息点云
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三维激光扫描技术是一种能够精准、高效采集物体对象表观信息的技术，已广泛应用于地形测绘、文物数字化保护、工业测量等领域，且正逐步应用于桥梁工程领域。三维激光扫描技术的硬件设施的发展已日渐成熟，但是对于点云数据的后处理以及与多学科的融合应用还存在诸多问题有待解决。目前，已实现基于三维点云数据对既有桥梁结构的空间形态进行识别，但尚未建立形态变化与桥梁受力状态之间系统、定量的联系。本文以桥梁结构的全息点云为出发点，以反演理论为基础，通过位移反分析的方法优化求解结构的相关力学参数，并基于修正后的模型实现结构状态的定量评估。主要研究内容如下：
（1）为了检验三维激光扫描技术应用于桥梁结构变形监测的可行性以及数据的可靠性，首先对三维激光扫描技术应用于桥梁结构的变形监测方面的数据处理关键技术进行研究，然后通过精度验证实验得到了点云点密度与变形监测精度之间的关系。结果表明应用三维激光扫描技术进行变形监测的精度可达到亚毫米级别。
（2）研究基于桥梁结构空间三维点云模型的几何尺寸提取以及表观损伤定位方法，提出通过提取切片点云中的特征点信息的方式来获取结构精确几何尺寸数据。探讨了结构损伤识别方法，依据曲率能够反映曲线不连续的特点，通过识别曲率突变的方式对结构损伤进行识别，并通过室内简支梁实验进行了验证。
（3）基于提取的桥梁实测空间尺寸信息及损伤位置，提出一种精准构建桥梁结构数值仿真分析模型的方法。实现了现场实测点云模型、理论设计几何模型以及有限元模型的融合应用，解决了传统有限元建模能力薄弱以及模型存在误差的缺点，使得仿真模型最大程度接近现场实际状况。
（4）为建立结构变形模式与其受力状态之间的联系，采用多岛遗传算法对结构相关力学参数进行优化，反演计算结构实际力学参数，并基于反演参数对初始模型进行修正，基于修正后的模型实现结构的精确变形模式的预测及分析。
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