混凝土坝施工进度仿真建模与方案优选

发布时间：2020-01-21 05:55

【摘要】：混凝土坝施工在水利水电工程建设中占有重要的地位,是一个受水文气象、结构工艺等诸多内外因素影响的复杂动态过程。大型混凝土坝高强度连续性施工的特点给施工进度计划制定和施工方案优化提出了更高的要求。本文围绕复杂约束条件下混凝土坝施工进度仿真建模所面临的关键科学与技术难题,在对混凝土坝施工过程系统分析的基础上,针对混凝土坝施工仿真建模可视化、混凝土坝浇筑仓位排序和施工方案优化决策等关键问题,综合运用离散事件系统仿真理论、面向对象技术、UML建模语言、灰色理论、D-S证据理论、前景理论和多属性决策等理论与方法,开展了复杂约束条件下混凝土坝施工进度仿真建模与方案优选的研究,主要研究内容概括如下： (1)浇筑仓位的三维实体自动化建模。在AutoCAD所建立的坝体三维实体模型的基础上,运用VB编程语言进行AutoCAD的二次开发,按照设计给定层厚对坝段进行自动剖分,生成3DSolid类型的浇筑仓位三维实体模型,通过读取3DSolid对象的相关属性值来获取仓位的几何形体参数,避免了额外的编程计算,提升了仓位实体建模的效率和适用性。 (2)面向对象的混凝土坝施工进度可视化仿真建模。采用统一建模语言UML,按照面向对象分析、设计和编程这三个步骤,建立施工进度仿真系统的总体框架和UML视图模型。在系统需求分析的基础上,提取用例作为开发单元,综合考虑影响施工进度的关键因素和约束条件,通过类图、活动图和顺序图分别从静态关系和动态关系两个方面描述系统的视图结构与建模过程,实现面向对象建模分析推导过程的可视化,增强了施工进度仿真建模过程的透明度和一致性。 (3)混凝土坝浇筑仓位排序的推理性求解。针对复杂条件因素影响下混凝土坝浇筑仓位排序过程的不确定性问题,提出了一种基于灰色关联和证据推理的仓位排序方法。以全体可浇筑仓位作为对象识别框架,利用浇筑仓位的各属性指标作为证据源,通过计算指标特征值的灰色关联系数求解指标的信息不确定度,实现浇筑仓位选择指标的基本概率分配,构建识别仓位浇筑优先级的证据体,采取Dempster合成法则进行证据融合,从而确定浇筑仓位。 (4)考虑决策者行为特征的混凝土坝施工方案决策。针对不确定环境下混凝土坝施工方案优选的评价指标具有模糊性和灰色关联的特点,引入前景价值函数来描述决策者的风险态度,构建改进后的灰靶评价模型,以增强决策指标权重的客观性和可信度。分别以理想解最优方案点和理想解最劣方案点代表正负靶心作为参照点,构造正负标准模式对指标特征值进行灰靶变换,计算靶心系数和价值矩阵,根据综合前景价值最大化求解指标权重,然后选取综合前景价值最大的方案作为决策方案。 (5)混凝土坝施工仿真系统的集成实现。基于上述理论方法和技术,以向家坝水电站二期工程大坝混凝土施工仿真为例,建立了由塔带机、缆机、门塔机等多种浇筑机械组合的混凝土坝可视化仿真系统。采用参数化的设计方法,仿真分析大坝施工工期、里程碑时间施工面貌、混凝土浇筑强度和浇筑机械利用率等关键技术经济指标,为大坝混凝土施工方案设计和优化提供辅助决策。
【图文】：

过程图,面向对象分析,过程,开发者

将这三个阶段综合起来，可以看到面向对象进行系统分析设计的完整过程[M]，如图1.2所示。从这样三个阶段的模型转化可以看出，UML为解决面向对象仿真建模提供了一个有规律、可推导、可追溯的过程，并且整个过程直观、可视化。UML所提供的大量标准化和结构化的视图直观的呈现出以往需要大量文字都难以表达清楚的复杂关系，不仅有利于系统的开发者之间进行交流和沟通，还易于系统的使用者学习和掌握，用于表述自己的需求和构建相应的流程，减少开发者和使用者之间的沟通成本。8

剖分,仓位,自动剖分,三维实体建模

混凝土现施工进度仿真建模与方案优选中读取层厚对现段进行自动剖分，并且将仓位的属性参数同步写入数据库，实现仓位的三维实体建模和数据导出的自动化，具有可视化强，易于操作的优点，，能够快速、准确的获取这些仓位的信息，为仿真计算服务。具体的实现步骤如下：(1)建立VB与AutoCAD、Access数据库三者之间的连接VB与AutoCAD、Access数据库三者之间的连接如图2.11所示：
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TV511;TV642

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