高拱坝施工缆机运行监测及防碰试验研究

发布时间：2020-04-01 08:14

【摘要】：高拱坝施工缆机架设在河谷两岸边坡上,其缆索和缆绳均为柔性结构,在外部荷载作用下易发生变形和摇晃;缆机吊运混凝土吊罐往返于入料点与卸料点之间,运动过程复杂,速度改变会造成吊罐摆动;高拱坝施工仓面机械和人员密集、交叉作业多,易造成缆机与其他设备和人员发生时空冲突;同时,缆机操作平台远离仓面,操作员无法直观地获取仓面障碍物的信息,其操作信息来源于信号工的观测和判断。因此,结合高拱坝施工缆机的运行特点,从实时监测缆机的运动状态入手,考虑吊罐摆动的影响制定合理的碰撞检测和预警机制,才能达到缆机安全避障的目标。本文着眼整个高拱坝缆机浇筑系统,分析施工缆机运行特点并提出了能够对缆机进行实时定位监测的GPS、UWB组合定位系统,采用动态仿真和大风模拟试验分析了吊罐摆动特性,并设计了考虑吊罐摆动的缆机碰撞检测方法,结合实际缆机操作方式,制定距离和时间预警模式及加、减档位的避障调控措施,最终形成了缆机安全防碰模型,从而保证缆机在过程中及时预测潜在碰撞情况,并提前做好避障调控准备,确保运行安全。本文主要针对以下问题展开研究:(1)从缆机组成结构、运动特点和施工环境等方面深入分析高拱坝施工缆机运行特点,从而阐明掌握缆机实时运动信息和了解吊罐摆动特性对缆机防碰的重要性。(2)利用GPS和UWB定位技术各自的优势,将两者结合,采用粒子滤波器和定位数据坐标转化方法建立了组合定位系统,并进行定位精度试验,其结果表明该组合定位系统可实现对缆机运动过程无缝隙的高精度定位监测。(3)考虑缆机吊罐受速度改变和大风作用发生摆动的现象,分别采用SIMULINK动态仿真手段研究吊罐对速度骤变的动态响应,并设计大风模拟试验分析吊罐风致摆动的规律,两者合成,得到吊罐的摆角预测模型。(4)以实时定位数据为基础,并考察缆机吊罐摆幅的影响范围,建立缆机碰撞检测方法,并根据检测结果对不同类型障碍物设计了实际可操作的安全预警及加减档调整机制。(5)采用系统仿真手段,结合Unity 3D三维动态可视化及C#编程技术建立缆机防碰模型,通过缆机施工模拟试验对该模型的可靠性、实用性进行验证,试验结果表明该防碰模型能在缆机运行过程中检测出潜在的碰撞情况,并及时作出调整指示。
【图文】：

示意图,缆索,示意图

其柔性表现为：一方面，水平缆索在受到外部荷载（例如风荷载）时会发生晃动，如图2.2 所示；另一方面，小车在缆索上运动发生突变以及装载或卸载过程中，缆索会发生明显振动，如图 2.3 所示。而对于竖直缆绳，其柔性主要表现为受外部作用会导致吊罐摆动。例如，，在溪洛渡缆机[63]进行混凝土吊运过程中，载重小车水平方向最大的牵引速度可达 7.5m/s，若发生骤停，在 200m 的提升高度下吊罐的最大摆幅可达 33m。

示意图,缆索,示意图,缆机

图 2.2 水平缆索晃动示意图图 2.3 水平缆索振动示意图综上所述，由于缆机水平缆索及垂直缆绳均为弹性材料制成，表现出高柔特受荷载等作用时会产生摆动、振动或两者叠加的情况是不可避免的，而这种不可的运动对缆机的施工安全有一定的影响。.2 缆机运动特点缆机运行需调动大车、小车进行平移，同时也需完成重物的起吊或下降，且各
【学位授予单位】：三峡大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV642.4;TV53

【参考文献】