一、基本情况 

　　获奖项目名称:大节段钢桁梁数字拼装及检测技术

　　主要完成单位:中铁大桥局集团有限公司、中铁山桥集团有限公司、中铁大桥勘测设计院集团有限公司、中铁（广州）投资发展有限公司 

　　主要完成人:毛伟琦、李艳哲、王熊珏、石立鹏、夏熹微、钟继卫、黄启文、王波、赵子龙、查道宏、柴小鹏、赵训刚、周功建、郑清刚、盛兆琦

　　二、项目背景

大型钢结构施工为了满足现场一次拼装和吊装的成功率，确保每道工序的正常运转和安装质量达到规范和设计要求，通常在构件运往现场前需要进行试拼装，以及时发现不合格构件并进行整修，从而保证现场特别是高空作业的安全和有序。

然而，试拼装需要使用与现场施工几乎相同的机械设备、足够大的场地和大量的人力，成本高昂，约占钢构件制造总成本的20%。尤其在山区特大型悬索桥建设中，由于环境复杂，以特大桥梁钢桁梁为代表的大型钢结构现场试拼装的场地要求更高，往往不具备现场拼装的条件。因此，传统拼装方法在效率、成本和可行性方面面临巨大挑战，难以满足现代桥梁施工对精度和效率的高要求。

为了解决上述问题，提出了桥梁钢结构数字拼装技术。通过数字拼装代替现场实际预拼，突破传统拼装难以预测桥梁线形的瓶颈，基于数字拼装结果指导拼装作业提高拼装质量，减少现场投入，实现提质增效。

项目依托高原铁路大渡河桥（主跨1060m双线有砟铁路钢桁梁悬索桥），常泰长江大桥（主跨1208m斜拉桥）两座特大桥主梁拼装进行应用，同时在西堠门公铁两用大桥围堰拼装进行拓展应用，取得了良好的效果。

　　三、创新成果 

　　（1）创新大节段钢桁梁数据采集及逆向建模技术，基于多尺度数据采集方法及特征点高精度定位理论，将大节段钢桁梁逆向模型精度提升至局部细节 ±0.10 mm、整体 ±1 mm，填补大尺度钢桁梁高精度测量及建模方法空白。

图1 钢桁梁局部螺栓孔群点云数据采集

图2 螺栓孔心坐标提取

　　（2）形成基于逆向模型的数字拼装成套技术，自主研发点云降维提取模型数据矩阵算法、钢桁梁温度及工况状态修正方法，并通过自主创新ICP算法遗传算法进行阶段拼装运算和模拟，解决钢桁梁逆向数字模型点云后处理及拼装无实用算法问题。同时研发点云处理及拼装分析成套软件、建立拼装可视化模拟平台，填补工程应用软件空缺。

图3 桁段点云数据逆向建模

图4 桁段力学状态修正

　　（3）形成数字模型检测、评估及线形预测技术，通过单节段数字模型形位偏差检测分析、节段1+1拼装匹配孔群重合率分析及定位、多节段数字拼装线形预测及调控技术，在三个应用层级制定检测标准，并于实际项目成功应用，填补数字化检测及虚拟拼装控制阈值及标准空缺。

图5 桁段拼装线形分析及主动调整

图6 钢桁梁数字拼装平台

　　四、推广应用

　　该成果为业内领先的桥梁钢结构数字拼装技术，已在常泰长江大桥、大渡河特大桥、西堠门公铁大桥等多座世界级桥梁安全应用。突破传统实体试拼对大型场地、设备与人力的依赖，构建“精细测量—逆向建模—工况修正—点云降维—数字拼装—检测评估”闭环，实现桁段亚毫米级的逆向建模和成桥线形的主动控制；在吊装前完成“先算后装”的指令化下达，显著减少现场反复对位等返工情况，提升一次吊装成功率，使用效果良好。实践表明，该成果对特大型钢桁梁装配质量与施工效率具有显著提升，可在工厂与现场协同应用，既能替代实体预拼装，也可作为线形控制与质量验评的统一平台。该技术具备标准化、模块化推广条件，可面向钢桁梁、钢箱梁、钢拱肋以及所有装配式建筑推广使用，为后续类似工程提供有益借鉴。