预制钢结构在桥梁领域内属于较为常见的结构形式。在预制钢箱节段加工完成后,通常会采用预装配的方法检验钢节段的加工质量以及节段间的吻合程度。目前,常用的预装配方法是人工预装配,但这种方法的时间与人力成本较高,且对于具有复杂空间体系的钢结构的应用具有一定的局限性。针对预制钢结构桥梁人工预装配环节所遇到的问题,研究一种考虑钢结构制作误差影响的数字化预装配方法具有十分重要的工程意义。为保证预制钢箱节段的装配精度,提高预装配的效率,反映加工误差和装配误差,本文着重研究地面三维激光扫描方案设计、点云逆向建模方法、误差反馈方法、虚拟装配定位方法等关键技术,旨在形成一套针对预制钢箱节段虚拟装配的完整方法。主要研究工作和取得的成果如下:1)针对性扫描方案研究:根据三维激光扫描仪的系统参数以及待测物体的结构特征,采用几何分析的方法,研究和论证了扫描参数间的数理关系,为三维激光扫描的方案设计提供理论依据;2)由点云数据向参数化模型转化的全流程数据处理方法研究:主要包括多视角点云数据配准、点云去噪、点云重建、重建模型优化以及重建模型参数化等相关方法的研究与应用;3)钢箱节段制作误差的数字化反馈方法研究:根据理论数据创建节段的理论模型,根据点云数据创建节段的实测模型,将两个模型进行3D比较,以此检测节段的制作误差。对节段间装配误差的产生来源进行了分析,给出了相关控制参数的计算方法。4)虚拟装配定位方法研究:虚拟装配过程中,钢箱节段的轮廓线与理论轮廓线存在偏差。这些偏差的变化趋势是具有规律性的,研究并利用这种规律作为节段定位的依据。因此,本文提出了基于RBF神经网络的虚拟装配方法。本文以河北省某独塔双索面斜拉桥为工程背景,应用基于三维激光扫描的虚拟装配方法,完成该桥上塔柱的装配,装配精度满足现行规范的要求。该方法可以提供钢箱节段的制作误差、装配误差以及装配的定位数据,这些数据对于桥梁的装配施工具有十分重要的工程价值。