（水工結(jié)構(gòu)工程專業(yè)論文）混凝土拱壩澆筑施工仿真研究與倉(cāng)面設(shè)計(jì).pdf

中文摘要混凝土澆筑系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真，是將水電工程施工同現(xiàn)代化的計(jì)算手段結(jié)合在一起，使水電工程施工參數(shù)分析和選擇從憑借施工經(jīng)驗(yàn)的類比和計(jì)算分析，進(jìn)入到施工過(guò)程仿真試驗(yàn)、施工參數(shù)數(shù)值分析、施工方案優(yōu)化比較等科學(xué)領(lǐng)域。從整個(gè)以往的混凝土壩大壩澆筑施工仿真過(guò)程來(lái)看，存在一定程度的粗線條的勾勒和簡(jiǎn)化處理，對(duì)工程初步的進(jìn)度分析有一定的宏觀指導(dǎo)作用。但是如何使大壩澆筑形象一目了然，查看需詳細(xì)分析的部位，并得到必要的工程數(shù)據(jù)，使仿真過(guò)程和結(jié)果從微觀上更結(jié)合工程實(shí)際，這是當(dāng)前混凝土壩施工仿真所需要的?；炷凉皦螡仓|(zhì)量要求嚴(yán)，施工強(qiáng)度高，其形體在平面上展示為拱形，不同壩段的澆筑塊在平面上既有定程度的錯(cuò)開(kāi)又相互關(guān)聯(lián)。本文針對(duì)拱壩的工程特點(diǎn)及倉(cāng)面特征，主要研究混凝土拱壩澆筑旌工計(jì)算機(jī)仿真與倉(cāng)面設(shè)計(jì)。它不僅考慮混凝土壩旌工動(dòng)態(tài)過(guò)程，而且將整個(gè)施工過(guò)程細(xì)化到每一個(gè)澆筑倉(cāng)面。這樣可以對(duì)每一個(gè)倉(cāng)面的澆筑情況進(jìn)行分析，為判斷澆筑過(guò)程的合理性提供依據(jù)。在系統(tǒng)中主要考慮大壩形體子系統(tǒng)、機(jī)械子系統(tǒng)、施工控制子系統(tǒng)及倉(cāng)謠設(shè)計(jì)系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，著重介紹了倉(cāng)面開(kāi)倉(cāng)規(guī)則及澆筑機(jī)械聯(lián)合澆筑和干擾規(guī)則，并可以根據(jù)倉(cāng)面特性，確立澆筑參數(shù)和進(jìn)行資源配遏。，系統(tǒng)不僅根據(jù)大壩麓工不同時(shí)期的特征考慮纜機(jī)之間安全運(yùn)行要求，同時(shí)還考慮機(jī)械組合問(wèn)題，以充分利用各種資源。采用數(shù)據(jù)的集中管理和規(guī)范化輸出方式，為倉(cāng)釃設(shè)計(jì)信息的準(zhǔn)確性提供了很好的依據(jù)。最后應(yīng)用此系統(tǒng)對(duì)小灣大壩澆筑施工方案進(jìn)行論證，為小灣混凝土澆筑施工方法的優(yōu)化選擇提供依據(jù)，具有一定的工程經(jīng)濟(jì)建設(shè)意義。關(guān)鍵詞：混凝土壩施工，計(jì)算機(jī)仿真，倉(cāng)面設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫(kù)，小灣，纜機(jī)a b s t r a c tt h es e l e c t i o na n da n a l y s i so ft h eh y d r a u l i cp r o j e c tc o n s t r u c t i o np a r a m e t e rw e r eu s u a l l yc o m p a r e da n da n a l y z e db yc o n s t r u c t i o ne x p e r i e n c e c o m p u t e rs i m u l a t i o no nd a mc o n c r e t ec o n s t r u c t i o ns y s t e m w h i c hc o m b i n e dh y d r a u l i cp r o j e c tc o n s t r u c t i o nw i t hm o d e ms i m u l a t i o nm e t h o d s ，t u r n e di n t ot h es c i e n t i s mf i e l d ，s u c ha ss i m u l a t i o ne x p e r i m e n t a t i o no fc o n s t r u c t i o np r o c e s s ，n u m e r i c a lv a l u ea n a l y s i so fc o n s t r u c t i o np a r a m e t e r , o p t i m i z a t i o no fc o n s t r u c t i o ns c h e m e t h ef o r e t i m es t u d yo ft h ec o n c r e t ed a mc o n s t r u c t i o nw a su s u a l l yt or e n d e ri nas i m p l ef o r m ，w h i c ht a k e dm a c r o s c o p i c a le f f e c to nt h ep r e l i m i n a r ya n a l y s i so ft h es c h e d u l e i no r d e rt oe a s i l ya c h i e v et h ed e t a i l e di n f o r m a t i o no ft h ed a mc o n s t r u c t i o np r o c e s s ，m a k i n gt h es i m u l a t i o np r o c e s sa n dr e s u l tm i c r o c o s m i cb e i n gc l o s e dt op r o j e c tc o n s t r u c t i o nw a sn e c e s s a r i l y t h ec o n s t r u c t i o no fa r c hc o n c r e t ed a mr e q u i r e dh i g hq u a l i t ya n di n t e n s i t y , w h i c hf o r mi sa r c h t h ed i f f e r e n tp o u r i n g - c u b e sw e r ei n d e p e n d e n ta sw e l la sc o n n e c t e d a i m e da tt h ec h a r a c t e r i s t i co ft h ea r c hd a ma n dp o u r i n g c u b e s ，t h i sp a p e rs t u d i e ds i m u l a t i o no nh i g ha r c hd a mc o n s t r u c t i o na n dt h ep o u n n gp r o c e s s i t sn o to n l yc o n s i d e r e dt h ed y n a m i cp r o c e s so fc o n s t r u c t i o nb u ta l s op r o v i d e dw i t hd e t a i l so fe v e r yp o u r i n g - c u b e w ec a na n a l y z ei n f o r m a t i o no fe v e r yp o u r i n g c u b e ，w h i c hp r e s e n t e dr e a s o nt ot h ec o n s t r u c t i o np r o c e s s t h es y s t e mi n c l u d e df o u rs u b s y s t e m s ，s u c ha sd a m f o r ms u b s y s t e m ，c o n s t r u c t i o nm a c h i n es u b s y s t e m ，c o n s t r u c t i o nc o n t r o l l i n gs u b s y s t e m ，p o u r i n gp r o c e s sd e s i g ns u b s y s t e m t h er u l ei sp r e s e n t e di ns i m u l a t i o ns y s t e mt ob eu s e di nc o n f l i c t sc o n t r o la n dc o m b i n e p o u n n go fc r a n e sw h e nm a n yc r a n e sm a c h i n ew o r k i n gt o g e t h e r , i ta l s oc a ne s t a b l i s hc o n s t r u c t i o np a r a m e t e ra n ds c h e m er e s o u r c e sa c c o r d i n gt od i f f e r e n tp a r to fd a m i no r d e rt om a k et h eb e s to fd i v e r s i f i e dr e s o u r c e 搭，t h es y s t e mn o to n l yc o n c e m e dw i t ht h es p a c i a lc o n f l i c tp r o b l e mo nc o n c r e t ec o n s t r u c t i o n ，b u ta l s oi n v o l v e de f f i c i e n c yu t i l i t yo fm a c h i n e s c e n t r a l i z ed a t am a n a g e m e n ta n ds t a n d a r d i z a t i o no u t p u tw e r ei n t r o d u c e di n t ot h es y s t e m ，w h i c hp r o v i d e dg r e a td e a lo fr e a s o nf o ri n f o r m a t i o no ft h ep o u r i n gp r o c e s sd e s i g n t h es y s t e mv e r i f i e st h ec o n s t r u c t i o ns c h e m ei nx i a o w a nh y d r o p o w e rp r o j e c ta n do p t i m i z a t i o ns c h e m ei sp r o p o s e d i ti sh e l p f u lf o re n g i n e e r i n gc o n s t r u c t i o n k e y w o r d ：c o n c r e t e d a mc o n s t r u c t i o n ，c o m p u t e rs i m u l a t i o n ，p o u r i n gp r o c e s sd e s i g n ，d a t a b a s e ，x i a o w a np r o j e c t ，c a b l ec r a n e獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加咀標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得墨壅盤莖或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名石襲簽字目期：妒巧年j 月，8 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解苤壅叁塋有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)鑫疊盤堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。( 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明)學(xué)位論文作者簽名石火簽字日期。矽曠年1 月g 日導(dǎo)師簽名：簽字日期：日涔鹽產(chǎn)年p )孑p秈第一章緒論1 1 研究背景第一章緒論混凝土壩在高壩中占的比重較大，特別是重力壩和拱壩最普遍，其大壩澆筑施工是水利水電工程建設(shè)過(guò)程中的主要環(huán)節(jié)，施工遮度和質(zhì)量直接影響著工程建設(shè)的工期和質(zhì)量。在國(guó)外，將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)用于混凝土壩施工仿真，始于2 0世紀(jì)7 0 年代，我國(guó)在水電工程混凝土壩施工中應(yīng)用仿真技術(shù)始于2 0 世紀(jì)8 0 年代。由于受結(jié)構(gòu)形式、自然環(huán)境、溫度控制、資源等各種因素的影響制定切實(shí)可行的大壩澆筑施工澆筑計(jì)劃和在實(shí)施過(guò)程中分析各種因素的影響，混凝土壩施工系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，如何考慮各種因素的影響，對(duì)大壩澆筑施工階段實(shí)施有效的管理與控制是設(shè)計(jì)與施工管理人員時(shí)刻面臨的問(wèn)題。仿真系統(tǒng)為水利工程提供一個(gè)不同環(huán)境的研究平臺(tái)，它具有安全、經(jīng)濟(jì)、可控，便于觀察、便于參與、實(shí)用、無(wú)破壞性、可多次重復(fù)、接體性等特點(diǎn)，可以對(duì)仿真控制的效果與作用進(jìn)行分析比較，以做出科學(xué)合理的選擇。在混凝土澆筑過(guò)程中不僅包括混凝土入倉(cāng)過(guò)程，還包括倉(cāng)面上模板架立，鋼筋鋪設(shè)，倉(cāng)面振搗，清理等工藝，這些工藝不僅需要一定的人力，設(shè)備和各種資源，備倉(cāng)的過(guò)程也影響大壩澆筑進(jìn)程1 1 h 。在三峽工程首先將倉(cāng)面設(shè)計(jì)引入混凝土澆筑，對(duì)保證三峽工程混凝土澆筑質(zhì)量，合理配備倉(cāng)面資源，加快混凝士澆筑速度等方面起了重要的作用1 3 j l 。通過(guò)三峽工程的實(shí)踐證明進(jìn)行混凝土澆筑倉(cāng)面設(shè)計(jì)十分必要，在混凝土壩澆筑仿真系統(tǒng)中，為強(qiáng)化混凝土澆筑過(guò)程管理，確保混凝土澆筑仿真?zhèn)}面施工的準(zhǔn)確性【5 1 1 “，建立倉(cāng)面設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)對(duì)施工信息進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢、統(tǒng)計(jì)、分析，并將混凝土澆筑仿真與倉(cāng)面設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)將是一個(gè)值得深入研究的課題。i 2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在水利工程施工管理與控制中的應(yīng)用隨羞計(jì)算機(jī)科學(xué)和系統(tǒng)模擬技術(shù)的迅速發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的復(fù)雜過(guò)程中。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在水利水電工程施工中也得到了應(yīng)用。早先的施工仿真技術(shù)主要是循環(huán)網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)，它將排隊(duì)理論和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)中，對(duì)施工循環(huán)過(guò)程和隨機(jī)時(shí)間進(jìn)行模擬，從而反映施工的循環(huán)運(yùn)行過(guò)程【7 1 l 引。隨后，循環(huán)網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)成功地應(yīng)用于高層建筑工程、路橋工程、土方運(yùn)輸工程、管道工程、隧洞開(kāi)挖工程、水利和港口工程施工中，并逐步發(fā)展形成了仿真軟件系統(tǒng)c y c l j co p e r a t i o nn e 吶o r k ，即第一章緒論c y c l o n e 9 1 1 1 0 1 1 1 1 】。1 9 7 3 年第十一屆國(guó)際大壩會(huì)議上，d h b a s s g e n 首先結(jié)合混凝土壩提出了壩體澆筑過(guò)程仿真，在滿足施工澆筑系統(tǒng)實(shí)際存在的各項(xiàng)條件和施工準(zhǔn)則的情況下，利用計(jì)算機(jī)仿真針對(duì)纜機(jī)進(jìn)行了澆筑仿真計(jì)算，計(jì)算和給出了纜楓在仿真澆筑中的效率、澆筑強(qiáng)度等特性，基本反映出纜機(jī)在壩體澆筑過(guò)程中的工作情況。d h b a s s g e n 于1 9 7 3 年將計(jì)算機(jī)仿真與循環(huán)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái)，對(duì)建筑工程混凝二t 運(yùn)輸進(jìn)行仿真1 1 2 j 。在國(guó)內(nèi)，天津大學(xué)在水利工程旌工系統(tǒng)仿真建模方面走在了全國(guó)的前列 1 3 】。1 9 8 6 年，天津大學(xué)與成都水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院首先將計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)應(yīng)用于二濰水電站雙曲拱壩澆筑施工模擬，通過(guò)二灘大壩的仿真計(jì)算檢驗(yàn)，計(jì)算成果符合一般施工規(guī)律。2 0 世紀(jì)9 0 年代初期，天津大學(xué)將計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)與自適應(yīng)控制系統(tǒng)結(jié)合，建立了堆石壩施工過(guò)程管理與施工控制模型，實(shí)現(xiàn)了模擬系統(tǒng)與模擬模型的自調(diào)整，使模擬模型參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際施工情況自動(dòng)調(diào)整，進(jìn)一步使模擬模型能夠反映實(shí)際，從而提高了計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果作為控制目標(biāo)的可靠性1 1 4 】。此后，天津大學(xué)將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用于多項(xiàng)水利工程，如水口電站、三峽二期工程、龍濰水電站、溪洛渡水電站、向家壩水電站等，對(duì)大壩混凝士澆筑進(jìn)行了實(shí)時(shí)仿真計(jì)算，均取得了良好的實(shí)用效果與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)f 1 6 1 i ”1 。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、軟件技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，天津大學(xué)王仁超在龍灘工程碾壓混凝土壩仿真計(jì)算中將數(shù)據(jù)庫(kù)引入模擬模型，并將三維動(dòng)畫技術(shù)用于混凝土施工仿真中，對(duì)混凝土大壩分塊澆筑仿真的三維動(dòng)畫建模方法和實(shí)旌手段進(jìn)行了探討，實(shí)現(xiàn)了混凝土澆筑的三維動(dòng)畫仿真。同時(shí)還在三峽大壩二期混凝土壩施工決策支持系統(tǒng)中將計(jì)算機(jī)模擬、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、三維動(dòng)蛹技術(shù)、面向?qū)ο蠼?、控制理論結(jié)合用于三峽大壩混凝土澆筑過(guò)程模擬與控制取得了良好的效果1 1 圳l l 。另外，天津大學(xué)將計(jì)算機(jī)模擬與地理信息系統(tǒng)( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m )結(jié)合開(kāi)發(fā)了地下廠房和隧洞開(kāi)挖系統(tǒng)模擬可視化演示系統(tǒng)【捌。計(jì)算機(jī)仿真在水利水電工程施工應(yīng)用的范圍不斷拓寬，武漢水利電力大學(xué)、大連理工大學(xué)等高校也先后將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用于水利工程各方面中【2 1 1 1 2 2 1 1 引?？v觀近3 0 年來(lái)計(jì)算機(jī)仿真在建筑工程施工的研究成果可以發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)仿真在施工中的應(yīng)用范圍從輔助施工緞織設(shè)計(jì)擴(kuò)展到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、三維動(dòng)態(tài)顯示等：從仿真單一的混凝土澆筑到仿真土石壩填筑施工、導(dǎo)截流施工、地下工程施工等。應(yīng)用目標(biāo)從靜態(tài)的方案優(yōu)選發(fā)展到動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)控制等：從最初把仿真成果僅僅作為一種不重要的決策參考，逐漸發(fā)展成建筑工程、尤其是大型水電工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工管理中不可缺少的技術(shù)手段1 2 。第一章緒論1 3 混凝土拱壩澆筑施工仿真研究與倉(cāng)面設(shè)計(jì)思想混凝土壩澆筑施工存在諸多影響因素，這些因素之間相互制約、相互影響，要研究大壩澆筑施工進(jìn)度，需要了解系統(tǒng)運(yùn)行特征。采用計(jì)算機(jī)仿真大壩施工，豐富了水利水電工程旌工的研究方法。長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院結(jié)合現(xiàn)代水電工程技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，以三峽大壩施工為實(shí)例動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，包含有計(jì)算機(jī)跳倉(cāng)選塊、p 3 進(jìn)度軟件接口、圖形表達(dá)三個(gè)部分?？蓪?duì)常規(guī)混凝土壩和碾壓混凝士壩，重力壩和拱壩等不同壩型，纜機(jī)、門塔機(jī)或皮帶機(jī)等不同施工機(jī)械的任一時(shí)段的混凝土壩施工進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真或澆筑過(guò)程再現(xiàn)。系統(tǒng)充分考慮了多種影響條件，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際發(fā)生量吻合較好，具有良好的實(shí)用性，特別針對(duì)多種機(jī)械的綜合模型建立，實(shí)時(shí)三維圖形顯示以及與常用進(jìn)度軟件的數(shù)據(jù)接1 ：3 等方面，具有一定的通用性 2 5 l 。影響大壩澆筑進(jìn)程的因素錯(cuò)綜復(fù)雜，它與施工導(dǎo)流計(jì)劃安排，壩體結(jié)構(gòu)和分縫分塊，施工期混凝土溫度控制措施、混凝土分塊澆筑順序、施工工藝要求以及當(dāng)?shù)貧庀?、地形等諸多因素有關(guān)。要綜合考慮多種因素對(duì)大壩施工進(jìn)程的影響，用解析法推導(dǎo)其間的函數(shù)關(guān)系建立描述這些問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型顯然是不現(xiàn)實(shí)的?；炷链髩谓ㄔO(shè)周期長(zhǎng)、投資大，所以在工程開(kāi)工前需論證各種施工方案，進(jìn)行方案優(yōu)選，對(duì)混凝土澆筑進(jìn)行合理的安排，以期在合理工期內(nèi)，盡量減少工程投資費(fèi)用。在設(shè)計(jì)研究和工程管理中，采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為工程提供良好的工具。以往，在制定和論證混凝土壩施工方案和施工進(jìn)度對(duì)，常用類比法，即根據(jù)國(guó)內(nèi)外同等類工程，按壩體月上升高度、混凝土澆筑高峰強(qiáng)度等指標(biāo)來(lái)擬定施工進(jìn)度和總工期。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備選型配套時(shí)，按其平均生產(chǎn)率進(jìn)行配備，對(duì)機(jī)械設(shè)備和綜合機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)能力在施工中出現(xiàn)的隨機(jī)性簡(jiǎn)化處理，按機(jī)械的平均生，t 能力來(lái)確定各施工機(jī)械的數(shù)景，在此基礎(chǔ)上增加一定的備用容量。從整個(gè)以往的混凝土壩大壩澆筑施工仿真過(guò)程來(lái)看，存在一定程度的粗線條的勾勒和簡(jiǎn)化處理，對(duì)工程初步的進(jìn)度分析有一定的宏觀指導(dǎo)作用。但是，如何使大壩澆筑形象一目了然，查看需詳細(xì)分析的部位，并礙到必要的工程數(shù)據(jù)，使仿真過(guò)程和結(jié)果從微觀上更結(jié)合工程實(shí)際，本文提出了將混凝土壩大壩澆筑施工仿真與倉(cāng)面設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)的思想。倉(cāng)面設(shè)計(jì)是在分析倉(cāng)面特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件，按照有關(guān)技術(shù)要求，結(jié)合資源配置，對(duì)混凝士澆筑過(guò)程詳細(xì)規(guī)劃，為施工保質(zhì)保量的完成提供詳細(xì)的依據(jù)。建立倉(cāng)面設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng)可以對(duì)施工信息進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢、統(tǒng)計(jì)、分析，及利用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行混凝土澆筑倉(cāng)面施工規(guī)劃?；炷凉皾仓┕し抡婧蛡}(cāng)面設(shè)計(jì)在以往的大壩仿真基礎(chǔ)上引入以下內(nèi)容：3第一章緒論對(duì)大壩澆筑倉(cāng)面特征進(jìn)行細(xì)化，特征部位形體特征( 孔洞，廊道) ，不同澆筑機(jī)械入倉(cāng)方式，其中建立纜機(jī)同平臺(tái)與雙平臺(tái)入倉(cāng)空問(wèn)干擾與聯(lián)合數(shù)學(xué)模型，混凝土分區(qū)倉(cāng)面表示，根據(jù)澆筑部位和澆筑特點(diǎn)確立倉(cāng)面特性。根據(jù)倉(cāng)面特性，確定澆筑參數(shù)和進(jìn)行資源配置，針對(duì)不同部位，選用不同的設(shè)備組合以充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的效率。建立倉(cāng)面實(shí)時(shí)分析模塊，按照統(tǒng)計(jì)查詢出來(lái)的信息，得出任意時(shí)間范圍內(nèi)和任意高程范圍內(nèi)的澆筑塊的倉(cāng)面特征，這樣可以對(duì)每一個(gè)倉(cāng)面的澆筑情況進(jìn)行分析，為控制倉(cāng)面混凝土澆筑工作，實(shí)時(shí)配置資源，保證工程順利進(jìn)行提供了可靠信息。14 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理及特點(diǎn)8 0 年代后期9 0 年代初，面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)被提出來(lái)，由于采用對(duì)象、類和繼承等概念，使其開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)具有代碼可重用性及系統(tǒng)可擴(kuò)充、可移植、易維護(hù)性等特點(diǎn)【2 6 l 【”1 。面向?qū)ο蠓治鍪窍到y(tǒng)設(shè)計(jì)的輸入，主要進(jìn)行軟件系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境( 即問(wèn)題域) 的分析和用戶對(duì)系統(tǒng)需求的分析，了解問(wèn)題域內(nèi)該問(wèn)題所涉及的對(duì)象、對(duì)象間的關(guān)系和作用( 操作) 。面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)軟件的對(duì)象模型，在軟件系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計(jì)各個(gè)對(duì)象、對(duì)象間的關(guān)系( 層次關(guān)系、繼承關(guān)系等) ，每個(gè)對(duì)象的內(nèi)部功能的實(shí)現(xiàn)，確立對(duì)象哪些處理能力應(yīng)在哪些婁中進(jìn)行描述。面向?qū)ο髮?shí)觀是建立對(duì)象問(wèn)的通信方式( 如消息模式) ，確定并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制機(jī)理、界面、輸出形式等。它通過(guò)對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域的問(wèn)題空間對(duì)象直接建模，符合人類認(rèn)識(shí)客觀世界的自然方式【2 8 j i ”1 【3 0 】。水利水電工程之問(wèn)盡管存在很多的相似性，為了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的通用性、可擴(kuò)充性和操作的靈活性，有必要采用面向?qū)ο蠓椒ê图夹g(shù)開(kāi)發(fā)新的模擬系統(tǒng)，以便克服上述困難得到通用的、環(huán)境適應(yīng)性和用戶需求適應(yīng)性強(qiáng)的軟件系統(tǒng)i “1 。根據(jù)面向?qū)ο蠓椒ǎ谙到y(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，我們建立混凝土拱壩澆筑施工面向?qū)ο竽Ｐ汀Ｏ到y(tǒng)包含的類主要有澆筑機(jī)械類、大壩類和模擬類。整個(gè)系統(tǒng)存在以下特點(diǎn)：( 1j 全面采用v i s u a lc + + 開(kāi)發(fā)平臺(tái)軟件操作簡(jiǎn)便；采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，使得本系統(tǒng)可以簡(jiǎn)便的處理多種類型的澆筑機(jī)械及施工控制手段。( 2 ) 系統(tǒng)后臺(tái)運(yùn)算大壩的澆筑過(guò)程，前臺(tái)用大壩平面輪廓示意圖和下游立視示意圖動(dòng)態(tài)顯示壩體澆筑上升情況，可以很直觀的看出大壩澆筑上升過(guò)程，并且可以分階段模擬，進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。( 3 ) 倉(cāng)面設(shè)計(jì)成果以圖表的形式直觀顯示，并且與數(shù)據(jù)庫(kù)和a u t o c a d 進(jìn)行接口設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性?？谠O(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。第一章緒論( 4 ) 界面簡(jiǎn)單，操作靈活，易于掌握。1 5 本文研究的主要問(wèn)題我國(guó)在建或擬建的水利水電工程中，混凝土拱壩占據(jù)了混凝土壩中很大一部分，例如小灣水電站，溪洛渡水電站、白鶴灘水電站。可以看出，拱壩的建設(shè)無(wú)論在數(shù)量上還是在規(guī)模上都占有相當(dāng)?shù)谋戎?，相?yīng)的，如何指導(dǎo)其施工和施工管理，提高施工質(zhì)量，顯得尤為重要?；炷凉皦问┕は到y(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，施工過(guò)程中存在一些不確定因素的影響，致使實(shí)際施工與施工計(jì)劃產(chǎn)生偏差。為了從實(shí)際施工信息獲取影響施工進(jìn)程的因素，評(píng)估實(shí)際施工效果，預(yù)測(cè)旖工發(fā)展趨勢(shì)，調(diào)整后階段的施工計(jì)劃，達(dá)到有效管理和控制施工過(guò)程的目的，本文擬對(duì)混凝土拱壩澆筑施工仿真與倉(cāng)面設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，主要討論以下問(wèn)題：第二章利用系統(tǒng)仿真的基本原理對(duì)混凝土壩施工系統(tǒng)進(jìn)行分析。從系統(tǒng)的角度來(lái)看，混凝土拱壩施工可以看作是一個(gè)系統(tǒng)。首先對(duì)混凝土拱壩施工系統(tǒng)分成各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行介紹，然后確定系統(tǒng)的構(gòu)成部件及其功能、部件間的關(guān)系，系統(tǒng)的影響因素，最后提出混凝土壩施工系統(tǒng)計(jì)算機(jī)模擬的輔助決策模型建模的主要規(guī)則和模擬機(jī)制，并對(duì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了介紹。第三章主要介紹混凝土壩倉(cāng)面設(shè)計(jì)的原則和主要內(nèi)容。倉(cāng)面設(shè)計(jì)是混凝澆筑必要的技術(shù)準(zhǔn)備，是通過(guò)對(duì)施工工藝控制以保證混凝土澆筑質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)和措施。本章從分析倉(cāng)面特性、選擇澆筑方法進(jìn)行倉(cāng)面混凝士澆筑施工控制、入倉(cāng)設(shè)備規(guī)劃、資源配麓四個(gè)方面著重介紹了倉(cāng)面設(shè)計(jì)的步驟。第四章主要介紹系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織和輸出接口設(shè)計(jì)等問(wèn)題。因?yàn)閷?duì)大壩澆筑系統(tǒng)進(jìn)行模擬，需要大量的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)信息的讀入、存儲(chǔ)、輸出如何進(jìn)行規(guī)范化的管理和輸出，從而為準(zhǔn)確提供倉(cāng)面信息奠定基礎(chǔ)，是十分必要的。第五章結(jié)合小灣工程實(shí)例對(duì)大壩施工進(jìn)行模擬計(jì)算，結(jié)合小灣倉(cāng)面施工情況設(shè)定了多方案的比較。模擬計(jì)算通過(guò)設(shè)定方案和方案計(jì)算比較分析，給出了不同方案的主要差異點(diǎn)，并對(duì)差異產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析和論證，為小灣施工進(jìn)度控制和方案優(yōu)化提供了很好的依據(jù)。第二章混凝土拱壩澆筑施工仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)第二章混凝土拱壩澆筑施工仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)2 1 混凝土壩澆筑系統(tǒng)仿真原理系統(tǒng)仿真也稱為計(jì)算機(jī)仿真，是指以計(jì)算機(jī)為主要工具，運(yùn)行真實(shí)系統(tǒng)或預(yù)研系統(tǒng)的仿真模型，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)輸出信息的分析與研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和演化規(guī)律的綜合評(píng)估與預(yù)測(cè)舊【3 6 】。其目的是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)仿真模型運(yùn)行過(guò)程的觀測(cè)和統(tǒng)計(jì)，獲得系統(tǒng)仿真輸出和掌握模型基本特性，推斷被仿真模型的真實(shí)參數(shù)( 或設(shè)計(jì)最佳參數(shù)) ，以期獲得對(duì)仿真對(duì)象實(shí)際性能的評(píng)估和預(yù)測(cè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)的改善和優(yōu)化。它是分析和評(píng)價(jià)現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的或設(shè)計(jì)優(yōu)化未來(lái)系統(tǒng)性能與功能的一種技術(shù)手段，在工程設(shè)計(jì)、航空航天、交通運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)管理、通訊網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)集成等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用 3 7 1 一 4 0 i ?；炷繚仓到y(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真，是將水電工程施工同現(xiàn)代化的計(jì)算手段結(jié)合在一起，使水電工程施工參數(shù)分析和選擇從憑借施工經(jīng)驗(yàn)和類比和計(jì)算分析，進(jìn)入到施工過(guò)程仿真試驗(yàn)、施工參數(shù)數(shù)值分析、施工方案優(yōu)化比較等科學(xué)領(lǐng)域【2j 。大壩施工過(guò)程千變?nèi)f化，混凝土澆筑系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真能實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩澆筑過(guò)程的有效管理與控制，并利用獲得的信息分析實(shí)際與計(jì)劃的差異、評(píng)估影響計(jì)劃執(zhí)行效果的因素、預(yù)測(cè)偏差的發(fā)展趨勢(shì)、輔助下階段施工決策的制定。根據(jù)混凝土拱壩施工系統(tǒng)特性，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、信息系統(tǒng)技術(shù)、運(yùn)籌學(xué)原理，進(jìn)行混凝土拱壩澆筑施工仿真研究。因而，在工程設(shè)計(jì)和管理過(guò)程中，能確定合理的施工方法，優(yōu)化選擇施工機(jī)械及配套組合，制訂切合實(shí)際的施工進(jìn)度計(jì)劃，高效簡(jiǎn)便地對(duì)施工信息進(jìn)行管理，直觀形象地反映復(fù)雜施工過(guò)程。2 2 混凝拱壩澆筑系統(tǒng)分析作為大體積混凝土的壩體，由于混凝土凝結(jié)特性和凝結(jié)過(guò)程力學(xué)特性的影響，為了防止壩體開(kāi)裂，往往采用分縫分塊澆筑形式施工。這樣大壩澆筑過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)筑塊間斷、有節(jié)奏的上升過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程里，混凝土拌和系統(tǒng)將骨料生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的骨料和水泥、水以及各種添加材料、摻合材料拌和形成混凝土，然后通過(guò)運(yùn)輸機(jī)械運(yùn)至壩面上，最后壩面上的澆筑機(jī)械按照設(shè)計(jì)要求將混凝土吊裝入倉(cāng)、鋪平振實(shí)，形成預(yù)定的( 平面上的模板限制的范圍和高度上的設(shè)計(jì)高度范圍) 澆筑塊?；炷翂问┕み^(guò)程除受到結(jié)構(gòu)形式、工藝技術(shù)、組織方式及混凝土供應(yīng)、澆筑設(shè)備能力和效率的影響和制約，還受到施工過(guò)程中不確定性的自然第二章混凝土拱壩澆筑施工仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境因素的影響。從而可以把混凝土壩施工看作一個(gè)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)是處在定的環(huán)境之中，具有一定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)?；炷凉皦螡仓|(zhì)量要求嚴(yán)，施工強(qiáng)度高，其形體在平面上展示為拱形，不同壩段的澆筑塊在平面上既有一定程度的錯(cuò)開(kāi)又相互關(guān)聯(lián)，這對(duì)幾個(gè)澆筑塊共同施工時(shí)各種澆筑機(jī)械的管理調(diào)度提出了更高的要求。系統(tǒng)中的服務(wù)臺(tái)( 或服務(wù)員)為澆筑設(shè)備，而澆筑塊可以看作服務(wù)對(duì)象( 或顴客) 。在混凝土澆筑倉(cāng)面設(shè)計(jì)過(guò)程中仿真系統(tǒng)針對(duì)倉(cāng)面的具體特征不僅要考慮澆筑設(shè)備之間安全運(yùn)行要求，同時(shí)還要考慮澆筑塊澆筑方式、澆筑設(shè)備及平倉(cāng)振搗設(shè)備的生產(chǎn)率的發(fā)揮等問(wèn)題。因此本系統(tǒng)的主要實(shí)體為澆筑機(jī)械和澆筑塊，從系統(tǒng)分析的角度來(lái)看，可以劃分為大壩形體子系統(tǒng)、機(jī)械子系統(tǒng)及施工控制予系統(tǒng)及倉(cāng)面設(shè)計(jì)系統(tǒng)f 4 l j 。( 一) 大壩形體子系統(tǒng)通過(guò)拱圈、橫向截面來(lái)描述拱壩的形體。拱圈屬性包括拱圈高程、上下游面點(diǎn)列坐標(biāo)。利用三次插值樣條曲線方法，在給出幾個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的情況下得到拱圈的形狀。橫向截面類的屬性有縫號(hào)、截距、夾角、頂高程、底商程、所屬壩段、壩面凸體和壩內(nèi)孔洞參數(shù)。本系統(tǒng)主要是對(duì)壩體形體參數(shù)進(jìn)行管理，完成對(duì)大壩的分縫分塊，計(jì)算大壩的總體積和任意壩塊、任意高程區(qū)間的體積。( 二) 機(jī)械子系統(tǒng)機(jī)械子系統(tǒng)主要指澆筑機(jī)械及平倉(cāng)振搗機(jī)械。澆筑機(jī)械其特征參數(shù)主要有技術(shù)性能參數(shù)、布置位置等。其受澆筑范圍、拌和系統(tǒng)生產(chǎn)能力、機(jī)械熟練程度與效率發(fā)揮程度設(shè)定以及機(jī)械運(yùn)行聯(lián)合與干擾等規(guī)則的控制。本系統(tǒng)可依據(jù)某模擬時(shí)刻對(duì)大壩澆筑形成的各機(jī)械設(shè)備的實(shí)際使用情況，澆筑機(jī)械實(shí)際工作情況和拌和系統(tǒng)實(shí)際工作信息來(lái)靈活控制模擬時(shí)段的長(zhǎng)度，調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，從而更加靈活的反映大壩施工的復(fù)雜過(guò)程。而平倉(cāng)振搗機(jī)械主要是根據(jù)澆筑機(jī)械的使用情況來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的配置。( 三) 施工控制子系統(tǒng)考慮到實(shí)際系統(tǒng)的復(fù)雜性，必須對(duì)仿真實(shí)體進(jìn)行約束和控制。對(duì)大壩澆筑塊的控制具體包括時(shí)闖約束、高差約束、工藝約束、岸坡壩段約束、特殊部位施工約束等。這些約束主要是為了滿足大壩混凝士澆筑施工要求。如考慮施工工藝及溫控要求對(duì)不同壩段、倉(cāng)面閭的高差進(jìn)行限定。只有當(dāng)大壩澆筑塊同時(shí)滿足了所有約束，才能進(jìn)行澆筑活動(dòng)。( 四) 倉(cāng)面設(shè)計(jì)系統(tǒng)倉(cāng)面設(shè)計(jì)系統(tǒng)的內(nèi)容與前三個(gè)系統(tǒng)緊密相連，它的內(nèi)容分布在前三個(gè)系統(tǒng)中。倉(cāng)面設(shè)計(jì)系統(tǒng)為大壩形體予數(shù)據(jù)提供混凝土分區(qū)區(qū)間、混凝土等級(jí)、特殊部位的空間范圍等詳細(xì)信息，為壩體分縫分塊后澆筑塊信息的完整記錄提供了很好第二章混凝土拱壩澆筑施工仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。同時(shí)，倉(cāng)面設(shè)計(jì)系統(tǒng)中還設(shè)置了倉(cāng)面資源配置標(biāo)準(zhǔn)，為機(jī)械子系統(tǒng)中不同澆筑機(jī)械配置資源提供依據(jù)。倉(cāng)面設(shè)計(jì)系統(tǒng)的建立就是為施工中備倉(cāng)、澆筑等倉(cāng)面工作提供指導(dǎo)，而倉(cāng)面工作又需要施工控制子系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行約束其澆筑行為。所以說(shuō)，倉(cāng)面設(shè)計(jì)系統(tǒng)并非一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，它的內(nèi)容與前面三個(gè)系統(tǒng)的相互結(jié)合在一起的。2 3 大壩旌工仿真系統(tǒng)建模2 3 1 模擬機(jī)制大壩澆筑過(guò)程模擬采用固定時(shí)間步長(zhǎng)法，時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)為t 。該模擬機(jī)制的基本思想是：首先確定模擬時(shí)鐘每次推進(jìn)的時(shí)鐘步長(zhǎng)t ，時(shí)鐘每次由t 推進(jìn)t到達(dá)t + a t 后就檢查一次是否有事件發(fā)生，若有事件發(fā)生，相應(yīng)地改變系統(tǒng)中相，廷實(shí)體的狀態(tài)，并認(rèn)為相應(yīng)事件發(fā)生在t 十t 時(shí)刻。隨著計(jì)算機(jī)性能、計(jì)算速度的飛速提高，可以將模擬時(shí)鐘步長(zhǎng)取得很小，使模擬達(dá)到所要求的精度。采用這種機(jī)制只需設(shè)定個(gè)總時(shí)鐘值來(lái)跟蹤模擬的進(jìn)程，在這里我們用有效工作時(shí)間的序數(shù)值作為時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，設(shè)我們確定的一個(gè)時(shí)鐘值為t ，對(duì)于時(shí)刻t ，我們根據(jù)確定的模擬規(guī)則( 由模擬對(duì)象的行為特征所決定) 預(yù)測(cè)t 時(shí)間的一個(gè)時(shí)間增量( 時(shí)間步長(zhǎng)) t 內(nèi)系統(tǒng)中各個(gè)對(duì)象活動(dòng)將發(fā)生的狀態(tài)變化，記錄t + t 時(shí)刻各個(gè)對(duì)象活動(dòng)狀態(tài)的變化，則完成一個(gè)過(guò)程的模擬。如此進(jìn)一步增加時(shí)間步長(zhǎng)，我們可以了解某一個(gè)時(shí)間段內(nèi)系統(tǒng)的行為特征嗣?；炷翂螡仓M過(guò)程中的主要實(shí)體有大壩澆筑塊、澆筑機(jī)械、振搗機(jī)械及拌和系統(tǒng)等，故主要描述這些實(shí)體的屬性及其隨時(shí)間的變化過(guò)程。每一個(gè)模擬時(shí)鐘累進(jìn)后，即掃描系統(tǒng)中的實(shí)體( 機(jī)械和澆筑塊) 一次，根據(jù)“先到先服務(wù)的規(guī)則”確定空閑的機(jī)械可以澆筑的具備條件的澆筑塊。具體模擬過(guò)程如下：( 1 ) 初始化機(jī)械、澆筑塊和拌和系統(tǒng)的狀態(tài)。( 2 ) 對(duì)空閑的澆筑機(jī)械和處于待澆筑柱塊排序。澆筑機(jī)械排序的具體規(guī)則為：以最早空閑且累計(jì)澆筑時(shí)間最短的澆筑機(jī)械優(yōu)先安排澆筑：柱塊排序的規(guī)則為最低塊優(yōu)先澆筑的總體原則，但對(duì)接近老混凝土的柱塊賦以最高優(yōu)先權(quán)。( 3 ) 按照空閑澆筑機(jī)械的優(yōu)先順序和澆筑塊優(yōu)先順序，嘗試確定各個(gè)澆筑機(jī)械能否對(duì)優(yōu)先澆筑的澆筑塊進(jìn)行澆筑，即新的澆筑塊是否具備開(kāi)倉(cāng)條件。( 4 ) 若某個(gè)澆筑機(jī)械能夠澆筑某柱塊，判斷是否需要其他機(jī)械配合，且這些澆筑機(jī)械的加入是否會(huì)影響其他已i 澆柱塊的澆筑：如果不影響，則進(jìn)入澆筑狀態(tài)，否則，不能開(kāi)倉(cāng)。( 5 ) 重復(fù)步驟3 、4 直至所有空閑澆筑機(jī)械找不到可以開(kāi)倉(cāng)的澆筑塊。第二章混凝土拱壩澆筑施工仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)( 6 ) 對(duì)于尚有空閑的機(jī)械，若存在需要倉(cāng)面輔助吊裝的澆筑塊，安排空閑機(jī)械輔助倉(cāng)面吊裝。( 7 ) 改變澆筑機(jī)械和澆筑塊的狀態(tài)并記錄開(kāi)倉(cāng)澆筑塊的參數(shù)。( 8 ) 模擬時(shí)鐘累進(jìn)，重復(fù)步驟2 7 直至達(dá)到規(guī)定的時(shí)間或所有澆筑塊均達(dá)到頂高程。具體模擬流程圖如圖2 一l 所示。2 3 2 建模主要規(guī)則( 一) 倉(cāng)面開(kāi)倉(cāng)規(guī)則對(duì)于澆筑機(jī)械來(lái)說(shuō)。某一個(gè)時(shí)間可澆壩塊往往有很多，由于開(kāi)倉(cāng)數(shù)的限制，只能選擇一塊或幾塊開(kāi)澆。如何確定即將開(kāi)澆的壩塊，是大壩混凝土倉(cāng)面進(jìn)度安排的一個(gè)重要問(wèn)題?？蓾矇螇K的確定涉及因素很多，如層問(wèn)間歇期、相鄰壩塊高差、特殊部位施工、施工工藝要求等。選擇擬澆壩塊又必須遵循最低高程原則、壩塊均衡原則等。因此，可澆壩塊的選擇是一項(xiàng)復(fù)雜且具有一定靈活性的工作，在此可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助決策，將大壩澆筑進(jìn)程中所有的備倉(cāng)完畢的澆筑塊逐，一掃描，根據(jù)程序中設(shè)定的施工控制條件來(lái)判斷哪些壩段可以開(kāi)澆。( 1 ) 層間間歇期層問(wèn)間歇期是指一個(gè)倉(cāng)面澆筑完畢到澆筑該倉(cāng)上層倉(cāng)面所間隔豹時(shí)間。不同的澆筑部位、不同的澆筑季節(jié)往往由于混凝土標(biāo)號(hào)或者結(jié)構(gòu)上的原因，間歇期時(shí)間的確定是不同的。在本系統(tǒng)中，層間間歇的選取可以根據(jù)具體的工程施工要求，按照強(qiáng)約束區(qū)、弱約束區(qū)和脫離約束區(qū)選取。另外大壩壩體上布置有導(dǎo)流底孔、泄洪深孔和表孔等結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度較大的孔洞部位，由于對(duì)大壩混凝土澆筑進(jìn)程影響較大，可以根據(jù)現(xiàn)有的施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)孔洞部位施工間歇期單獨(dú)選取。( 2 ) 高蓮限制高差限制的主要目的是：為避免縱縫鍵槽被擠壓，影響灌漿質(zhì)量；避免過(guò)大的剪切變形對(duì)橫縫止水設(shè)施的不利影響；避免先澆塊長(zhǎng)期暴露，受氣溫驟降引起表面裂縫，高蓑應(yīng)該在允許高差范圍內(nèi)，它包括不同壩塊之間的相鄰高差、壩段間不同倉(cāng)面的相鄰高差以及壩塊之間的最大高差。在施工控制系統(tǒng)中可以根據(jù)工程情況進(jìn)行具體設(shè)定。( 3 ) 澆筑面貌控制大壩不同部位的澆筑要求按照不同的面貌形狀上升，如河床壩段澆筑為了立模方便要求相鄰壩段高低相聞地上升，雨岸坡壩段為了保證壩體穩(wěn)定性要求壩段高程呈現(xiàn)臺(tái)階狀等，這也需要壩體筑塊上升必須滿足這些要求。9第二章混凝土拱壩澆筑施工仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)l模擬開(kāi)始il ，吊裝機(jī)械循環(huán)循初始化時(shí)鐘土環(huán)初始化澆筑機(jī)械7 翟么循耄初始化澆筑柱塊iq 自l7 上土!澆筑機(jī)械排序否，= 妻待澆倉(cāng)號(hào)排序o 三三鄉(xiāng)夕畢上f 能，。7 澆筑機(jī)械循環(huán)7循進(jìn)行吊裝上至 可澆蓉號(hào)循環(huán)翟y”l 記錄機(jī)械狀態(tài)lj循l 記錄倉(cāng)號(hào)狀態(tài)i! ! 蘭鄉(xiāng) 軍轉(zhuǎn)換機(jī)械狀態(tài)l 能轉(zhuǎn)換倉(cāng)號(hào)狀態(tài)上上時(shí)鐘步長(zhǎng)推進(jìn)i 記錄機(jī)械狀態(tài)il 記錄倉(cāng)號(hào)狀態(tài)lr入空閑機(jī)械排序番吊裝倉(cāng)號(hào)排序是1pf 結(jié)結(jié)果輸出與分析1樽擬結(jié)京圖2 1 大壩混凝土澆筑施工模擬流程圈1 0第二章混凝士拱壩澆筑施工仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)( 4 ) 施工工藝要求個(gè)大壩包括各種構(gòu)件，它們?cè)谑┕ど嫌胁煌墓に囈螅?，過(guò)水時(shí)候要求過(guò)水缺口內(nèi)同一個(gè)倉(cāng)之間柱塊澆平；導(dǎo)流底孔、泄洪深孔和表孔由于孔洞底板、頂板施工的工藝停工。在系統(tǒng)中，可以根據(jù)各部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工工藝要求，在大壩澆筑至這些部位時(shí)，改變控制條件。( 5 ) 施工千擾限制在大壩施工過(guò)程中，選擇的可澆塊由于和相鄰壩塊施工機(jī)械干擾或者模板未拆除影響施工等情況，在這種情況下，倉(cāng)面不允許開(kāi)倉(cāng)。( 二) 倉(cāng)面澆筑機(jī)械聯(lián)合澆筑和千擾規(guī)則本系統(tǒng)給出了可能相關(guān)的混凝土運(yùn)輸設(shè)備：纜機(jī)、塔帶機(jī)、自卸汽車、胎帶機(jī)、門機(jī)。這些混凝土運(yùn)輸設(shè)備的共同參數(shù)包括：機(jī)械編碼、澆筑機(jī)械名稱、機(jī)械類型、機(jī)械投入時(shí)間、機(jī)械退出時(shí)間、供料系統(tǒng)名稱機(jī)械澆筑范圍大修一次可澆方量、大修一次需要的時(shí)間配合施工的機(jī)械順序與編號(hào)、運(yùn)行參數(shù)( 包括混凝上吊罐提升、下降、旋轉(zhuǎn)速度) 等。在系統(tǒng)中考慮了各種澆筑機(jī)械針對(duì)各種倉(cāng)面生產(chǎn)率的發(fā)揮問(wèn)題，具有較好的工程適用性。我國(guó)已建或在建的混凝土拱壩由于地形地質(zhì)條件限制，澆筑施工方案大多采用纜機(jī)承擔(dān)大壩施工過(guò)程中大部分的混凝土澆筑、設(shè)備物資的調(diào)運(yùn)工作，例如二灘、小灣及溪洛渡水電站，那么本文主要針對(duì)纜機(jī)來(lái)進(jìn)行倉(cāng)面澆筑機(jī)械聯(lián)合和干擾娥則的確定，其他澆筑機(jī)械的機(jī)械聯(lián)合和干擾規(guī)則在原理上是相通的。大壩混凝土澆筑過(guò)程中，存在施工工藝、溫度控制、施工管理等諸多方面的要求。由于進(jìn)度要求布景多臺(tái)纜機(jī)，各臺(tái)纜機(jī)的運(yùn)行在空間、時(shí)間上必然會(huì)受到其他纜機(jī)的影響，即存在一定的相互干擾，而且，隨著大壩的上升，纜機(jī)的工作狀態(tài)和工作條件也發(fā)生變化，也就是說(shuō)，不同的澆筑面貌，纜機(jī)之間的干擾狀況也不同。以往的混凝土施工仿真研究中往往未能充分考慮施工機(jī)械的狀態(tài)變化及機(jī)械參數(shù)的隨機(jī)性，僅咀有限的幾個(gè)參數(shù)來(lái)描述施工機(jī)械，大大影響了仿真系統(tǒng)反映客觀實(shí)際的真實(shí)性。為了使混凝土拱壩澆筑計(jì)算機(jī)模擬模型更接近實(shí)際情況，仿真系統(tǒng)不僅要考慮纜機(jī)之間安全運(yùn)行要求，同時(shí)還要考慮澆筑塊澆筑方式、纜機(jī)生產(chǎn)率的發(fā)揮等問(wèn)題。在此針對(duì)混凝土拱壩纜機(jī)在澆筑不同澆筑塊時(shí)相互干擾問(wèn)題，提出了纜機(jī)聯(lián)合澆筑和干擾控制的模擬規(guī)則。( 1 ) 纜機(jī)聯(lián)合澆筑規(guī)則大壩澆筑過(guò)程中，能夠與一臺(tái)纜機(jī)聯(lián)合的其他纜機(jī)數(shù)薰是有限制的，這神限制往往與纜機(jī)位置布局有關(guān)，在研究中，我們?yōu)槊颗_(tái)機(jī)械設(shè)定了可能聯(lián)合的楓械序列，按照序列選擇聯(lián)合機(jī)械。對(duì)于序列中的纜機(jī)能否與已經(jīng)選定的機(jī)械聯(lián)合澆筑該澆筑塊，本研究考慮了以下條件：第二章混凝土拱壩澆筑施工仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 ) 被選的聯(lián)合機(jī)械是否空閑。2 ) 兩臺(tái)機(jī)械在供料臺(tái)取料是否干擾，并滿足倉(cāng)面澆筑作業(yè)要求，鑒于施工質(zhì)量考慮，本研究中機(jī)械聯(lián)合盡量滿足倉(cāng)面平鋪法澆筑要求。3 ) 是否受其他澆筑塊澆筑機(jī)械的制約，這種制約就是后面介紹的纜機(jī)之間的相互干擾。( 2 ) 干擾規(guī)則設(shè)澆筑倉(cāng)上、下游方向長(zhǎng)度為l ，單倉(cāng)澆筑時(shí)為本倉(cāng)號(hào)長(zhǎng)度，多倉(cāng)澆筑時(shí)取所有倉(cāng)號(hào)中最上游與最下游點(diǎn)間距離。倉(cāng)面面積為s ，寬度為b ，采用平鋪法澆筑，鋪層厚度h ，單臺(tái)纜機(jī)小時(shí)生產(chǎn)率為q ，混凝土初凝時(shí)間為t 。纜機(jī)的技術(shù)性能將直接影響大壩澆筑進(jìn)度。纜機(jī)運(yùn)行方式設(shè)為復(fù)合運(yùn)動(dòng)，纜機(jī)一次循環(huán)時(shí)間構(gòu)成包括吊罐對(duì)位時(shí)間、裝卸料時(shí)間、加減速時(shí)間以及纜機(jī)水平和垂直升降時(shí)間中的大值。纜機(jī)水平和垂直升降時(shí)間按照供料平臺(tái)到所澆倉(cāng)塊的實(shí)際距離與速度確定。若按照纜機(jī)吊罐為9 m 3 ，即l 罐混凝土形成0 5 m 層厚、面積為1 8 一( 4 2 r e x 4 2 m ) 的區(qū)域。在安排纜機(jī)澆筑工作的方式時(shí)，在其工作范圍內(nèi)應(yīng)解決其問(wèn)的工作干擾問(wèn)題，考慮倉(cāng)內(nèi)存在4 2 m 的模板影響距離。1 ) 單平臺(tái)布置l 、單倉(cāng)開(kāi)倉(cāng)時(shí)纜機(jī)臺(tái)數(shù)必須滿足在混凝土初凝時(shí)問(wèn)內(nèi)層覆蓋要求，即”焉( 取堋1 )考慮塔架移動(dòng)帶來(lái)的干擾，以9 吊罐考慮，同平臺(tái)纜機(jī)安全距離應(yīng)大于4 23 = 1 2 6 m ( 3 個(gè)條帶的寬度) ，如圖2 2 。按照老混凝土優(yōu)先、最低塊優(yōu)先的順序，符合最優(yōu)先條件的倉(cāng)先開(kāi)。2 、聯(lián)合開(kāi)倉(cāng)，開(kāi)第二個(gè)倉(cāng)時(shí)剩余纜機(jī)臺(tái)數(shù)必須滿足混凝土初凝時(shí)間內(nèi)層覆蓋要求，即n 。- f 0 5 _ _ q s s ( 取上限)( 2 2 )滿足纜機(jī)站位要求，即l 腫c 乏0 + ，l 。) x 2 1 + 4 2( 2 3 )倉(cāng)重疊部分2 1 m 長(zhǎng)范圍內(nèi)，單臺(tái)纜機(jī)能夠滿足混凝土初凝時(shí)間內(nèi)層覆蓋。如圖2 - 3 所示。照老混凝土優(yōu)先、最低塊優(yōu)先的順序，符合最優(yōu)先條件的倉(cāng)先開(kāi)。第二章混凝主拱壩澆筑施工仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 號(hào)纜機(jī)控制范圍2 號(hào)纜機(jī)控制范圍3 號(hào)纜機(jī)控制范疑：ka 14 jk卜。r引“圖2 - 2 纜機(jī)控制范圍圖注：為避免1 # 纜機(jī)移位時(shí)對(duì)2 # 纜機(jī)施工造成影響，取2 個(gè)條帶寬度作為調(diào)劑，纜機(jī)間站位距離設(shè)定為1 2 6 + 4 2 x 2 = 2 1 m 。另外，考慮倉(cāng)面兩側(cè)模板的影響，倉(cāng)面長(zhǎng)度l n 2 1 + 4 2圖2 - 3 雙倉(cāng)纜機(jī)千擾示意圖3 、聯(lián)合開(kāi)倉(cāng)，開(kāi)第三個(gè)倉(cāng)時(shí)剩余纜機(jī)臺(tái)數(shù)必須滿足混凝土初凝時(shí)間內(nèi)層覆蓋要求，即n ，一瓦0 5 西s ( 取上限) ( 2 4 )滿足纜機(jī)站位要求，即工c o + n b + h c ) 2 1 + 4 2( 2 - 5 )三倉(cāng)兩兩之間重疊部分2 1 m 長(zhǎng)范圍內(nèi)，單臺(tái)纜機(jī)能夠滿足混凝土初凝時(shí)間內(nèi)屢覆蓋要求。兩兩之間同時(shí)須滿足站位要求，即，l 加( n 1 + n 2 ) 2 1 + 4 2( 2 - 6 )扎n ，：兩兩倉(cāng)的澆筑纜機(jī)臺(tái)數(shù)。按照老混凝土優(yōu)先、最低塊優(yōu)先的順序，符合最優(yōu)先條件盼倉(cāng)先開(kāi)。同時(shí)開(kāi)倉(cāng)數(shù)不超過(guò)3 個(gè)，不再開(kāi)第四倉(cāng)。第二章混凝土拱壩澆筑施工仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)2 ) 雙平臺(tái)布置纜機(jī)雙平臺(tái)布置，纜機(jī)之間可以相互跨越，調(diào)度相對(duì)單平臺(tái)布囂靈活，它對(duì)纜機(jī)干擾的安全距離的控制沒(méi)有單平臺(tái)嚴(yán)格，因此，針對(duì)纜機(jī)雙平臺(tái)布置的情況設(shè)黃纜機(jī)運(yùn)行要求如下：纜機(jī)臺(tái)數(shù)必須滿足混凝土初凝時(shí)間內(nèi)層覆蓋要求，即n cn - 蘭竺( 取上限)( 2 - 7 )t q滿足纜機(jī)站位要求，三臺(tái)以上纜機(jī)菇同澆筑時(shí)，考慮安全距離即l a n c ( 一1 ) s a f e d i s + 4 2( 2 - 8 )s a f e d i s ：設(shè)定的纜機(jī)安全距離，可以根據(jù)纜機(jī)雙平臺(tái)布置方式和纜機(jī)臺(tái)數(shù)具體確定按照老混凝土優(yōu)先、最低塊優(yōu)先的順序，符合最優(yōu)先條件的倉(cāng)先開(kāi)。同時(shí)開(kāi)倉(cāng)數(shù)超過(guò)3 個(gè)，不再開(kāi)第四倉(cāng)。注：在雙平臺(tái)纜機(jī)澆筑時(shí)，若為單倉(cāng)澆筑，纜機(jī)的工：作范圍厶。即為本倉(cāng)號(hào)長(zhǎng)度；而多倉(cāng)澆筑時(shí)，纜機(jī)的：工作范圍取所有倉(cāng)號(hào)中最上游與最下游邊界點(diǎn)f 司的距離：為所有倉(cāng)面的纜機(jī)臺(tái)數(shù)。( 三) 非混凝土澆筑綜合接型建模規(guī)則混凝土壩施工中，除混凝土澆筑作業(yè)是形成大壩的主體作業(yè)外，還有澆筑混凝土和滿足大壩使用功能要求的大量的其他作業(yè)，需要混凝土澆筑機(jī)械來(lái)完成。如滿足混凝土成型要求的模板作業(yè)和滿足結(jié)構(gòu)受力要求的鋼筋作業(yè)等；為滿足混凝土澆筑需要的混凝土振實(shí)設(shè)備、施工機(jī)具的入倉(cāng)吊裝等，為滿足混凝土養(yǎng)護(hù)需要的保溫材料、冷卻水管、灌漿管路等吊裝，為滿足大壩功能要求( 泄洪、發(fā)電)的閘門、起閉機(jī)、壓力管道、監(jiān)溯儀器吊裝等。這些起熏作業(yè)在混凝土施工中除在施工管理和施工方法上盡量減少占用起重機(jī)，提高起重機(jī)澆筑效率外，對(duì)起萱機(jī)而言，仍占有相當(dāng)比例。這些作業(yè)類型繁多，作業(yè)量大，不定因素更多更繁雜，用計(jì)算機(jī)仿真難度較大，但是對(duì)混凝土澆筑來(lái)說(shuō)，是倉(cāng)面作業(yè)必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。因此混凝土大壩澆筑計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)中，按照混凝土輔助作業(yè)、大型金屬結(jié)構(gòu)安裝和灌漿工程三類對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。混凝土壩澆筑輔助作業(yè)是指為滿足混凝土澆筑需要的模板、鋼筋、施工機(jī)具、冷卻水管、灌漿管道、監(jiān)測(cè)儀器、預(yù)埋件等吊裝。這些作業(yè)一般只是控制混凝土澆筑的開(kāi)倉(cāng)時(shí)間，在對(duì)應(yīng)的澆筑倉(cāng)開(kāi)澆以后，一般起重機(jī)的澆筑效率不是控制因素。這些作業(yè)按混凝土技術(shù)要求都應(yīng)在混凝土澆筑開(kāi)始時(shí)全部完成，因此在混凝土施工仿真系統(tǒng)中不需要單獨(dú)按一個(gè)活動(dòng)來(lái)對(duì)待，可以在混凝土澆筑開(kāi)倉(cāng)的控制條件( 即邊界條件) 中加以簡(jiǎn)化處理，澆筑倉(cāng)機(jī)械考慮一定的輔助吊裝時(shí)間。如1 4第二章混凝士拱壩澆筑施工仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)于泄洪頂模立模，由于模板架立復(fù)雜，在仿真系統(tǒng)中設(shè)置立模作業(yè)時(shí)間，當(dāng)作業(yè)時(shí)間超逑一個(gè)澆筑倉(cāng)的層間間歇要求時(shí)，用模板架立時(shí)間來(lái)代替該部位的混凝土層間間歇允許間歇期。大型金屬結(jié)構(gòu)的吊裝是指導(dǎo)流底孔、泄洪孔、壓力管道、起閉機(jī)等大量金屬結(jié)構(gòu)的吊裝作業(yè)。這些大型金屬結(jié)構(gòu)起重量大，占用大壩直線工期，但是數(shù)量般是一定的。對(duì)于這些吊裝工作，設(shè)定其吊裝活動(dòng)發(fā)生的部位，在仿真程序中按照施工邏輯關(guān)系加入其中。灌漿工程主要指大壩接縫灌漿、固結(jié)灌漿。這些作業(yè)有個(gè)共同的特點(diǎn)，那就是必須在大壩施工到一定形象要求下方可進(jìn)行。如固結(jié)灌漿經(jīng)技術(shù)改進(jìn)后可采用無(wú)蓋重灌漿，但其旌工亦控制混凝土開(kāi)澆時(shí)間。灌漿工程對(duì)大壩施工有的不控制大壩形象( 如接縫灌漿) ，但其作業(yè)受施工形象直接控制，灌漿作業(yè)是樞紐進(jìn)度計(jì)劃的一個(gè)重要內(nèi)容，有時(shí)還控制金屬結(jié)構(gòu)安裝和大壩能否按期蓄水，因此，可作為一個(gè)施工控制條件加入仿真系統(tǒng)中，在工程輸出中可以直接查詢。( 四)