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碾压混凝土拱坝施工过程仿真与优化

发布时间:2019-05-09来源:解决方案部浏览次数:538 次

项目概况

     三河口水利枢纽是引汉济渭工程的调蓄中心。其大坝混凝土施工是控制整个三河口工期的关键项目,施工程序较复杂,混凝土施工方案的选择直接影响整个工程的施工工期、投资等。大坝混凝土方量约116万方,其中碾压混凝土为96万方。总工期为54个月,对施工方案进行优化设计,快速、准确、可靠地提供不同方案下大坝混凝土浇筑的阶段性形象面貌、整体工期、施工强度及机械效率等对于方案比选及施工组织设计具有很重要的指导意义。

      本项目采用法国达索Dassault公司的DELMIA-DPM,充分利用“数字样机”的三维数据,实现在三维基础上的3D方案规划,并对项目施工过程,资源分配,节点管控等进行三维可视化模拟并验证,促进施工应用水平的提高,及优秀的方案经验继承,实现真正的设计与实施并行工程,对碾压混凝土拱坝施工助益匪浅。

仿真基础工作

      针对三河口碾压混凝土大坝项目,其一是对大坝实体各部位从设计模型向施工模型的转化。设计模型只需满足设计阶段的需要,而在进行施工模拟的时候,它可能并不具备施工工艺仿真的要求,还要对其作进一步的细化,做合理的拆分与重组。

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其二是定义设备。通过Device Building对需要模拟施工动作的机械设备(如塔吊、自卸汽车等)作相关运动副定义,使其运动机制、运动原理、运动范围、运动幅度、承受载荷等相关参数和实物一致。

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施工进度可视化模拟

      大坝整体施工流程仿真,实现可以直观的展示指定时间的工程面貌。根据施工单位提供的施工计划任务,明确关键节点施工任务之间的关系,完成大坝从无到有整体施工过程的三维动态展示,输入工程开始日期和指定时间日期,能直观展示当前时间节点的工程面貌。

      实现能够直观的查看施工计划调整后的工程进度。大坝整体施工计划中有很多项任务块,这些任务的串并联关系较为复杂,在某一个任务时间发生变化时(例如增加2个月),会影响到后续任务时间以及完工时间,此时需要在整体的计划中体现出来(整体计划延后3个月)。

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施工关键工艺仿真

      工程建设现场承建单位及作业面众多,施工过程中难免会产生水平、垂直多个维度的交叉作业,通过进行三维仿真展示作业面工作情况,利用三维仿真环境在施工组织阶段定义和预演建设流程,提前发现问题点,减少真实施工中的变更。

      关键工艺主要分为混凝土入仓,以及模板吊装仿真两部分,而非只有两个关键工艺需要仿真,具体关键工艺点需同施工单位沟通后方能确定。混凝土入仓的运输路径,设备的施工方法,模板吊装工艺过程比较繁琐,需对关键步骤进行施工仿真,合理安排施工资源,验证当前施工设备的覆盖范围,道路设计是否满足施工要求,设备摆放位置是否合理等。

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  人员施工安全仿真

     在大坝施工中,常会搭建施工辅助设施,人员在利用辅助设施进行施工作业时是否安全。预先在虚拟环境中模拟相关炒作,从而规范安全作业,保障人员安全。例如:模拟人员能否在施工通道中安全通行,在利用施工辅助设施施工时,人员操作的难易程度,在高空作业时人员拧紧螺栓的可达性等。

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项目价值

      本项目基于达索DELMIA-DPM软件对三河口碾压混凝土拱坝施工过程仿真,研究了模型处理技术、施工过程仿真技术以及仿真结果的可视化方法,实现了仿真建模、模型处理、仿真过程和仿真结果的可视化。高碾压混凝土拱坝施工过程可视化仿真改变传统仿真的表现模式,直观地反映了施工过程中复杂的时空逻辑关系,揭示了施工系统仿真内部动态行为特征,为全面、准确、快速地掌握施工过程提供了一个有力的分析工具。

      根据本研究的成果,可以将本工程仿真的方法推广应用到类似工程,以提高碾压混凝土坝施工组织的科学化和现代化以及进度管理的信息化和精细化水平。该研究成果能够为高碾压混凝土拱坝设计与施工提供科学的辅助分析与决策平台,提高施工组织设计与进度控制管理水平,其应用前景十分广阔。