本发明涉及基于自适应bim模型的钢箱梁斜拉桥施工控制系统及方法。
背景技术：
1、大跨度斜拉桥钢箱梁吊装施工阶段，需要解决的技术难题包括：第一，大跨度斜拉桥钢箱梁的施工拼装过程中主梁变形对斜拉索的张拉极其敏感，微小的变形累积到最后会对梁体的合龙施工造成巨大影响，需要在每次拼装后都对后续线形进行预测与调整；第二，未合龙之前过长的悬臂也受到温度、风速等环境条件带来的变形约束，基于工程力学计算软件的理论结果可以为不同施工工况过程提供一个较为精准的校核值，但是当数值较多、工况更为细致的时候，数据处理的难度和线形预测的复杂性也逐渐提高；第三，钢箱梁吊装工期紧，精度要求高，需要进行施工全过程的实时、精准监控监测，监控内容多，数据分析耗费人力时间。
2、大跨度斜拉桥的钢箱梁悬臂切线拼装是一种典型的桥梁施工方法，即钢梁吊装就位后，通过匹配件进行粗匹配，利用吊具上的水平千斤顶调整吊装钢箱梁的纵坡与已安梁段纵坡一致，使其与已安梁段对应位置处上下接口的缝隙宽度大致相等，继续提升梁段，调整高程，使其与已安梁段的表面大致齐平。但受现场施工温度影响当钢箱梁基本恢复其制造时的线型，需要再通过测量计算分析，对梁的端部标高进行调整，实现精匹配，才能完成钢梁的准确定位切线拼装，否则将有较大拼装误差，所以钢箱梁精细化施工是项目技术重难点，也是监控的关键控制点以往在此类桥梁施工过程中，使用bim技术是提高桥梁精细化施工的手段之一，但由于bim(建筑信息模型)模型采用刚体几何模型，不能反映结构变形以及变形的持续累积，即便要将测量变形反映到模型中，也只能采用人工输入建模软件的方式，不仅使用门槛较高，而且费时费力，不具有普遍意义。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有的缺陷而提供的基于自适应bim模型的钢箱梁斜拉桥施工控制系统及方法，提升斜拉桥施工的精细化和数字化水平。
2、实现上述目的的技术方案是：
3、本发明之一的基于自适应bim模型的钢箱梁斜拉桥施工控制系统，包括：
4、钢箱梁加工数据采集模块，用于通过激光扫描技术对加工完成的钢箱梁进行全面的高精度数据采集，形成钢箱梁加工数据；
5、钢箱梁有限元数据分析模块，用于根据桥梁设计结构，计算桥梁施工过程的线型变化及梁段扰度、高程、偏距等变形，形成桥梁理论计算线型数据；
6、钢箱梁施工数据获取模块，用于通过施工现场24小时对已安梁段监控测量，获取梁段关键测点坐标，形成已安梁段的施工变形数据；
7、数据预处理模块，用于分别对钢箱梁加工数据、桥梁理论计算线型数据和施工变形数据进行数据预处理，拟合出bim模型自适应变形所需的控制点关键参数；
8、数据管理模块，用于录入拟合出bim模型自适应变形所需的控制点关键参数后的钢箱梁加工数据、桥梁理论计算线型数据和施工变形数据；
9、虚拟拼装模块，用于调用控制点关键参数进行虚拟拼装，并将形成桥梁虚拟拼装的结果与成桥理论线型的理论计算线型进行对比分析；
10、结果预警模块，用于对超出预期值范围的拼装梁段进行预警提示；
11、钢箱梁现场调整模块，用于对已施工桥梁线型提出纠偏措施和控制措施。
12、优选的，所述虚拟拼装模块包括：
13、bim模型设计单元，用于对钢箱梁加工数据和施工变形数据通过bim模型自适应变形实现模型根据关键控制点发生形变，根据桥梁理论计算线型数据将各梁段进行自动切线拼接，分别形成已安梁段线型和未安梁段线型的切线拼装数据，将已安梁段线型与主塔塔顶偏移的数据相结合，形成斜拉索自适应变形的bim模型；
14、斜拉索变形记应力分析单元，用于对各梁段斜拉索应力数据进行分析；
15、虚拟预拼装单元，用于通过已安梁段线型的梁段变形状态确立已安梁段的线型状态，形成实际施工线型，未安梁段线型的各梁段根据已安末节段端部的变形结构，基于桥梁理论计算的桥梁预应力线型，自动拼接，形成桥梁虚拟拼装结果；
16、合龙段分析单元，用于将形成桥梁虚拟拼装的结果与成桥理论线型的理论计算线型进行对比分析。
17、优选的，所述bim模型设计单元包括：
18、bim模型轻量化处理单元，用于将桥梁bim施工阶段模型进行模型轻量化处理；
19、模型网格面重构单元，用于对桥梁bim施工阶段模型的网格面根据变形控制精度进行重新布线，划分模型表面；
20、模型控制点添加单元，用于根据现场检测情况及理论计算变形情况，为桥梁bim施工阶段模型添加变形关键控制点；
21、模型各点权重分配单元，用于将桥梁bim施工阶段模型其余各交点根据其距各关键控制点的位置关系进行权重配比，使其自动跟随控制点移动；
22、模型控制点位移驱动单元，用于通过接入桥梁bim施工阶段模型变形所产生的关键控制点坐标数据，驱动关键控制点进行位移变化，并带动模型其余交点的坐标发生改变，形成自适应变形的bim模型。
23、优选的，所述虚拟拼装模块还包括：
24、已安梁段数据回溯单元，用于根据施工现场的实际安装的节段数，对历史施工及模拟数据进行数据回溯展示，以分析后续梁段的梁段线型调整；
25、数据展示单元，用于对各梁段的关键控点坐标数据、桥梁虚拟拼装结果进行展示。
26、本发明之二的基于自适应bim模型的钢箱梁斜拉桥施工控制方法，包括：
27、步骤s1，通过激光扫描技术对加工完成的钢箱梁进行全面的高精度数据采集，形成钢箱梁加工数据；
28、步骤s2，根据桥梁设计结构，计算桥梁施工过程的线型变化及梁段扰度、高程、偏距等变形，形成桥梁理论计算线型数据；
29、步骤s3，通过施工现场24小时对已安梁段监控测量，获取梁段关键测点坐标，形成已安梁段的施工变形数据；
30、步骤s4，分别对钢箱梁加工数据、桥梁理论计算线型数据和施工变形数据进行数据预处理，拟合出bim模型自适应变形所需的控制点关键参数；
31、步骤s5，录入拟合出bim模型自适应变形所需的控制点关键参数后的钢箱梁加工数据、桥梁理论计算线型数据和施工变形数据至构建的斜拉索自适应变形的bim模型中；
32、步骤s6，调用控制点关键参数进行虚拟拼装，并将形成桥梁虚拟拼装的结果与成桥理论线型的理论计算线型进行对比分析；
33、步骤s7，对超出预期值范围的拼装梁段进行预警提示，并对已施工桥梁线型提出纠偏措施和控制措施。
34、优选的，所述步骤s5中，斜拉索自适应变形的bim模型构建过程，包括：
35、步骤s51，构建桥梁bim施工阶段模型，并进行模型轻量化处理；
36、步骤s52，对桥梁bim施工阶段模型的网格面根据变形控制精度进行重新布线，划分模型表面；
37、步骤s53，根据现场检测情况及理论计算变形情况，为桥梁bim施工阶段模型添加变形关键控制点；
38、步骤s54，将桥梁bim施工阶段模型其余各交点根据其距各关键控制点的位置关系进行权重配比，使其自动跟随控制点移动；
39、步骤s55，通过接入桥梁bim施工阶段模型变形所产生的关键控制点坐标数据，驱动关键控制点进行位移变化，并带动模型其余交点的坐标发生改变，形成自适应变形的bim模型。
40、优选的，所述步骤s6包括：
41、步骤s61，对钢箱梁加工数据和施工变形数据通过bim模型自适应变形实现模型根据关键控制点发生形变；
42、步骤s62，根据桥梁理论计算线型数据将各梁段进行自动切线拼接，分别形成已安梁段线型和未安梁段线型的切线拼装数据；
43、步骤s63，将已安梁段线型与主塔塔顶偏移的数据相结合，形成各梁段斜拉索应力数据；
44、步骤s64，对各梁段斜拉索应力数据进行分析，通过已安梁段线型的梁段变形状态确立已安梁段的线型状态，形成实际施工线型，未安梁段线型的各梁段根据已安末节段端部的变形结构，基于桥梁理论计算的桥梁预应力线型，自动拼接，形成桥梁虚拟拼装结果；
45、步骤s65，将形成桥梁虚拟拼装的结果与成桥理论线型的理论计算线型进行对比分析；
46、步骤s66，并对各梁段的关键控点坐标数据、桥梁虚拟拼装结果进行展示。
47、本发明的有益效果是：本发明利用bim模型自适应变形技术及常规的数模分析手段，实现基于实测数据的已拼装节段梁bim模型的结构变形，并结合理论计算的桥梁线型，对未拼装节段梁的施工状态进行模拟拼装，从而对桥梁后续线型进行预测，并提出纠偏措施和控制措施，为合龙段施工提供数据支撑，从而指导施工过程，提升了斜拉桥施工的精细化和数字化水平。
1.基于自适应bim模型的钢箱梁斜拉桥施工控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于自适应bim模型的钢箱梁斜拉桥施工控制系统，其特征在于，所述虚拟拼装模块包括：
3.根据权利要求2所述的基于自适应bim模型的钢箱梁斜拉桥施工控制系统，其特征在于，所述bim模型设计单元包括：
4.根据权利要求1所述的基于自适应bim模型的钢箱梁斜拉桥施工控制系统，其特征在于，所述虚拟拼装模块还包括：
5.基于自适应bim模型的钢箱梁斜拉桥施工控制方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的基于自适应bim模型的钢箱梁斜拉桥施工控制方法，其特征在于，所述步骤s5中，斜拉索自适应变形的bim模型构建过程，包括：
7.根据权利要求5所述的基于自适应bim模型的钢箱梁斜拉桥施工控制方法，其特征在于，所述步骤s6包括：
