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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种基于三维激光点云的斜拉索索力测定方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118032190B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-03发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410092004.0，技术领域涉及：G01L5/04；该发明授权一种基于三维激光点云的斜拉索索力测定方法是由熊文;李尧;朱彦洁设计研发完成，并于2024-01-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于三维激光点云的斜拉索索力测定方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于三维激光点云的斜拉索索力测定方法，利用三维激光扫描得到的斜拉索点云数据进行斜拉索实测线形拟合，结合有限元计算方法，寻找与斜拉索实测线形相同的斜拉索有限元模型线形，从而确定斜拉索实际索力，达到准确测定斜拉索索力的目的。本发明引入三维激光扫描技术应用于斜拉索索力测定中，针对常用索力测定方法的不足，利用三维激光扫描技术的非接触测量、测量精度高和测量效率高等特点，实现斜拉索线形和截面尺寸的快速测量。在结合有限元计算分析的基础上，提出一种基于三维激光点云的斜拉索索力测定方法，实现斜拉索索力的快速高效测定。

本发明授权一种基于三维激光点云的斜拉索索力测定方法在权利要求书中公布了：1.一种基于三维激光点云的斜拉索索力测定方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1：使用三维激光扫描仪对待测斜拉桥的斜拉索索面进行扫描，获得单根斜拉索的点云数据{x,y,z}； 步骤2：对单根斜拉索的点云数据{x,y,z}进行斜拉索截面尺寸拟合，确定斜拉索截面尺寸rr和斜拉索实测线形坐标{xci,yci,zci}； 步骤3：建立斜拉索有限元模型； 步骤3具体包括如下步骤： 步骤3.1：斜拉索直线部件建立：将斜拉索实测线形坐标点{xci,yci,zci}投影至xz轴平面，提取斜拉索与主梁连接点P1坐标xP1,zP1和斜拉索与索塔连接点P2坐标xP2,zP2，以P1和P2两点建立斜拉索二维直线部件； 步骤3.2：截面属性设置：赋予斜拉索部件截面属性，截面类型为实心圆形，截面半径为斜拉索实测截面尺寸rr； 步骤3.3：材料属性设置：对于斜拉索材料属性，从斜拉索工程图纸上获得弹性模量E、密度ρ和线膨胀系数αc三个参数； 步骤3.4：边界条件设置：将斜拉索部件两端设置为铰接，即不约束转角，约束xyz三方向的位移； 步骤3.5：单元类型选择：赋予斜拉索部件为梁单元，单元选择为B21两结点平面线性梁单元； 步骤3.6：施加重力荷载：在斜拉索有限元模型设置在z轴方向竖直向下的重力加速度g来模拟斜拉索自重作用，g为9.8ms2； 步骤3.7：温度场初始温度计算：通过对斜拉索“降温”温差值∆t使斜拉索缩短，由于有边界条件的约束，从而在斜拉索中产生拉力∆T，模拟在斜拉索中施加张拉力∆T，计算如下： ； 式中，E为斜拉索弹性模量，A为斜拉索横截面积，αc为斜拉索线膨胀系数； 步骤3.8：温度场设置：在温度场分析步内给斜拉索有限元模型设置温度场，温度从∆t降低至0℃，模拟斜拉索张拉过程； 步骤4：对斜拉索有限元模型进行计算分析，提取斜拉索有限元模型计算得到的斜拉索线形坐标{xFi,zFi}和斜拉索索力； 步骤5：将斜拉索有限元模型计算得到的斜拉索线形坐标{xFi,zFi}拟合后与斜拉索实测线形坐标{xci,yci,zci}进行对比，如果二者线形相同，此时斜拉索有限元模型计算得到的斜拉索索力为斜拉索实际索力；如果二者线形不同，则在斜拉索有限元模型中增加斜拉索张拉力，并重复步骤3至步骤5，直至二者线形相同，得到斜拉索实际索力； 步骤5具体包括如下步骤： 步骤5.1：斜拉索有限元模型的线形确定：将斜拉索单元节点坐标{xFi,zFi}内的相邻的两点拟合成直线，使用多段直线fix来逼近斜拉索线形曲线的形状，设多段直线函数fix为： ； 其中，ai为每相邻两点直线的斜率，bi为每相邻两点直线的截距，如下： ； 式中，xFi和xFi+1为斜拉索单元节点坐标中相邻两点坐标的x轴坐标值，zFi和zFi+1为斜拉索单元节点坐标中相邻两点坐标的z轴坐标值； 步骤5.2：斜拉索实测线形坐标的对应点计算：将斜拉索实测线形坐标{xci,yci,zci}投影至xz轴平面，计算斜拉索实测线形坐标在多段直线函数fix中x轴坐标值相同的对应点，将斜拉索实测线形坐标中xci带入fix，计算出对应点z轴坐标zdi，则对应点为{xci,zdi}，计算如下： ； 步骤5.3：斜拉索实测线形坐标点与对应点的距离计算：由于实测线形坐标{xci,zci}与对应点{xci,zdi}的x轴坐标值相同，则两者之间平均距离Z为： ； 式中，n为斜拉索实测线形坐标个数； 步骤5.4：斜拉索线形对比：当Z越小，说明斜拉索实测线形与斜拉索有限元模型计算得到的线形越接近，判断Z是否满足容许误差ε，如下： ； 如果满足，说明斜拉索实测线形与斜拉索有限元模型计算得到的线形近似相同，此条件下得到的支座反力RF为斜拉索实际索力，如果不满足，则需要增大步骤3.7中初始张拉力∆T，重复步骤3至步骤5来使斜拉索有限元模型计算得到的线形与斜拉索实测线形逼近，直至满足条件，得到斜拉索实际索力RF。

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