基于BIM的机器人驱动及施工仿真研究

院随着机械化和智能化的不断发展,建筑机器人技术已成为未来土建施工的主要研究和应用方向之一。基于BIM的机器人仿真接口技术,不仅有利于减少机器人的示教和编程时间,还能有效提高机器人工作的灵活性和施工效率。因此,文章以Autodesk Revit模型为研究对象,以Revit API为理论基础,针对Revit模型中隐含的空间几何坐标信息,开发了机器人拼装标准砌块的BIM信息指令接口,并将提取到的模型信息导入ABB机器人仿真平台Robot-Studio,成功模拟了机器人拼装标准砌块的过程,从而为将来BIM驱动机器人技术的发展奠定了良好的基础。

基于BIM+GIS的桥梁施工仿真模拟

跨越铁路、繁忙道路以及复杂地形的桥梁工程施工安全风险高、组织和管理难度大,有必要提前通过仿真确定合理施工方案并优化设计。以3DGIS平台为基础,以桥梁工程BIM模型为核心,研究桥梁工程复杂危险工点的工程施工仿真技术路线,包括BIM模型、GIS场景在内的仿真模型建模方法,研究桥梁仿真三维场景搭建及模型管理技术,提出基于BIM+GIS的桥梁施工仿真方法,并开发完成相关工具软件。该研发成果应用于阳大铁路温河特大桥19#墩施工平台布置方案比选中,有效解决了场地狭小、环境复杂情况下的摆放空间优化、平台布置问题。

波形钢腹板PC组合箱梁桥施工仿真及监控分析

波形钢腹板PC组合箱梁桥在施工阶段结构受力状态较为复杂,为确保在施工过程中安全可靠,建立桥梁结构施工仿真计算模型,模拟主梁在不同施工阶段的施工过程,结合桥梁悬臂施工位移监测方法及混凝土结构应力测量原理,对比分析有限元仿真结果与实际监测数据。结果表明,理论数值和实测数据吻合度较高,建立的施工仿真模型能够较好地反映实际桥梁的受力状态,主梁结构应力和线形均满足设计要求。

基于实时监控的碾压混凝土坝仓面施工仿真可视化分析

结合系统仿真技术、实时监控技术、数据库技术和可视化技术,开展碾压混凝土坝仓面施工仿真可视化分析研究,构建仓面施工精细仿真模型。该模型不仅可以通过仿真计算获得详细的仓面施工进度信息,而且实现了可交互的仓面施工三维动态可视化分析。研究成果已应用于西南某碾压混凝土坝工程。

某椭圆抛物面辐射式张弦梁结构的非线性屈曲及施工仿真分析

以一31.1m×24.1m跨度的椭圆抛物面辐射式张弦梁结构为分析对象,考虑几何非线性、初始几何缺陷、材料弹塑性及活载的半跨布置,对其非线性屈曲性能进行研究。采用分批分阶段的拉索张拉施工方案,通过对张拉全过程的仿真分析,得到直接指导施工的各组拉索张拉力。研究表明:初始几何缺陷按最低阶屈曲模态分布时,稳定承载力系数并非最小;荷载不对称分布对结构的稳定性更为不利;材料非线性对结构稳定性影响较大;初始几何缺陷取短轴跨度的1/500较为适宜;各组拉索的实际施工张拉力与目标索力差别较小,张拉过程中,群索之间索力的相互影响不大。

虚拟场景下高拱坝施工仿真建模理论与应用

针对高拱坝施工过程的复杂性,提出把虚拟现实技术应用到施工仿真建模中,开发了虚拟场景下的高拱坝施工仿真系统。对系统进行了详细介绍,主要包括:系统实现功能以及开发流程,虚拟场景建模方法和系统实现所采用的一些关键技术如纹理映射技术、碰撞检测技术、场景漫游技术、三维模型拾取与反馈技术等。开发出的系统结合工程实例进行了应用,为此工程的施工组织设计和辅助决策提供了科学有效的手段。

沥青混凝土心墙堆石坝施工仿真建模与可视化分析

沥青混凝土心墙堆石坝施工仿真通过计算机模拟来研究和分析坝体的复杂施工过程,为工程设计和施工管理提供了有效的工具.文中对沥青混凝土心墙堆石坝施工系统进行了分解协调,阐述了沥青混凝土心墙堆石坝施工仿真的基本原理;在综合考虑施工过程中的复杂约束条件下,建立了沥青混凝土心墙堆石坝施工动态仿真的数学逻辑关系模型;基于Unity3D引擎,研发出网络环境下沥青混凝土心墙堆石坝施工过程的三维可视化分析系统.研究成果在某工程实例中进行了具体应用,成果验证了该仿真模型的有效性和技术方法的先进性.

考虑仓面实时监控厚度影响的堆石坝仓面施工仿真

传统大坝施工仿真将仓面碾压施工简化为单一的、确定的过程,主要通过调整机械配置以达到较为理想的施工进度.然而实际施工过程受到多种因素影响,例如碾压机的行驶状态和铺料、压实厚度等参数,均难以用设计阶段的施工参数进行仿真过程描述.基于此,本文提出了考虑仓面实时监控厚度影响的堆石坝仓面施工仿真方法.首先,对仓面实时监控获取的碾压机施工参数和仓面铺料厚度进行分析,获得其参数分布规律,作为仿真施工参数,并结合离散时间仿真方法和改进的Monte Carlo随机抽样方法建立了心墙堆石坝仓面施工仿真模型;其次,建立了碾压参数与压实厚度之间的数学关系,并根据仿真中仓面模拟的铺料厚度和碾压情况得出仿真中仓面的压实厚度;最后,建立基于仓面厚度影响的堆石坝仓面施工仿真的数学模型,并以中国西南某在建心墙堆石坝为例,进行施工仿真.仿真结果表明,本方法与实际施工进度偏差为3.59%,,与传统施工仿真偏差为7.90%,,二者相比,本方法能够更加真实地反映现场实际施工进度,通过对比分析,不考虑仓面厚度会对施工进度造成4.90%,的影响,因此仓面厚度对施工进度造成的影响不可忽视.本文提出的优化仿真模型能够为现场施工进度分析、工程决策和施工管理提供技术支持.

基于多Agent的混凝土坝施工仿真与优化研究

混凝土坝施工仿真的复杂建模过程限制了其成为混凝土坝施工管理的有效手段。将智能化仿真与混凝土坝施工仿真相结合,提出了基于多Agent的混凝土坝施工仿真与优化方法。采用多策略建模方法来构建具有不同智能层次的Agent模型,简化了Agent模型的实现过程;阐述了混凝土坝施工过程仿真中仿真行为推理建模、规则知识的获取与应用、Agent间的通信与协商机制等多Agent实现方法;建立混凝土坝施工仿真系统Agent分类的整体模型结构,并论述了该系统的实现过程。基于多Agent的混凝土坝施工仿真系统的开发,增强了施工仿真的可信度和适用范围,实际工程的应用验证了该系统的有效性。

广东佛山世纪莲花体育场屋盖索网结构施工仿真分析

广东佛山世纪莲花体育场屋盖采用索膜结构,屋盖索网为轮辐式。结合结构特点,采用整体提升方案进行屋顶索结构安装,并介绍了其安装方案。采用有限元分析软件ANSYS10.0,对整体提升施工进行全过程仿真计算,并对工装索、脊索、谷索、内环索索力变化及内环索竖向位移进行分析。结果表明,采用先整体提升后安装并张拉径向索的方案可以保证环向索及整体结构内力分布均匀。

基于SLAM优化的高拱坝施工仿真移动AR可视化

目前基于增强现实(augmented reality,AR)的高拱坝施工仿真可视化研究,存在可视化角度受限及系统集成度差的问题。移动AR具有交互方式多元化的优势,但存在相机注册误差较大的不足。针对上述问题,提出基于同步定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)优化的高拱坝施工仿真移动AR可视化方法。本文首先基于SLAM根据目标三维-二维成像关系精确计算初始化相机注册参数,并利用ARCore运动追踪实现移动中实时相机注册;同时,结合相机注册结果,将施工仿真虚拟场景与实际场景融合,实现施工仿真移动AR可视化分析。工程应用表明,基于SLAM优化的移动AR施工仿真可视化系统,初始化相机注册精度相比传感器提高了97.6%,移动中相机注册误差平均仅为0.275 m,能够实现多方位的空间决策分析。

预应力索拱结构施工仿真与施工技术研究

某办公楼改扩建工程是在原结构顶部增加1层钢结构加层,屋顶采用预应力索拱结构形式。使用ANSYS软件对预应力索拱进行了施工仿真计算,分析预应力索拱结构在施工期间具有较强的非线性特性,根据仿真计算结果指导实际施工过程。还介绍了预应力索拱结构的施工技术,包括钢索张拉技术、应力监控技术等。

碾压混凝土坝施工仿真中的智能并仓模型

深入分析了碾压混凝土施工过程中的并仓影响因素,提出了并仓方案优选原则,采用智能设计专家系统的基本原理,建立了碾压混凝土智能并仓模型。实际工程的仿真实例表明,该模型能够真实地反映碾压混凝土坝的施工工艺特点。

高心墙堆石坝坝面碾压施工仿真理论与应用

在对高心墙堆石坝坝面碾压系统进行全面分析的基础上,提出了以填筑单元为仿真单位的碾压施工仿真理论,建立了能够反映碾压过程中不确定因素的精细化仿真模型,保证仿真贴近实际施工。研究成果在糯扎渡心墙堆石坝工程的填筑单元中得到了应用,验证了方法的可靠性,对于大坝现场碾压施工具有指导意义,为工程进度控制和管理提供了技术支持。

基于索鞍无预偏施工悬索桥的施工仿真

针对索鞍无预偏的悬索桥施工设计,通过基于悬索力学的解析迭代法与基于有限位移理论的有限元法相结合,系统地进行了施工中的主索下料长度、空缆状态及空缆标高、加劲梁吊装阶段的主塔受力和变形以及锚跨索股张拉时机与张拉量等控制参数的仿真计算;并利用ANSYS程序和有限位移理论在悬索桥施工仿真应用时解的延续性和可逆性,从link10单元初应变调整入手,放弃初始状态试算的大循环迭代方法,建立了利用通用程序从结构成桥状态倒退到初始状态的有效方法。

混凝土拱坝施工仿真可视化研究与应用

仿真技术的应用为研究大型水利工程施工控制提供了有效的工具。基于Visual Studio开发平台,将施工全过程动态仿真技术与计算机仿真技术相融合,并将其与Access数据库技术集于一体,开发了施工仿真系统。然后利用VB对AutoCAD进行二次开发,实现大坝浇筑过程的三维动态显示。结合该系统在溪洛渡工程中的成功应用,说明了该系统的主要功能。系统可对整个施工过程进行仿真计算和结果分析,为合理安排施工进度、优化施工组织设计提供了科学依据。

基于实时监控的高心墙堆石坝施工仿真理论与应用

文中提出了基于实时监控的高心墙堆石坝施工仿真理论,基于实时监控系统所监控的道路运输与坝面填筑实时的施工方法、数据,通过对系统数据库信息的自动读取,可以实时更新仿真模型参数与边界条件,保证仿真贴近实际施工,实现对施工进度较精确的预测。研究成果应用于西南某水电工程中,为该工程大坝的现场施工与管理提供技术支持。

心墙堆石坝施工仿真系统研究及应用

运用动态顺序随机循环网络模型,采用最小时钟值法推进仿真计算、分阶段实时控制土石坝施工过程的仿真方法,建立了土石坝施工仿真系统,并编制了相应的仿真系统软件。系统能够客观地描述土石坝施工过程中料场开采、道路、坝面作业、气候、施工机械、管理方法等诸多不确定因素的影响,计算结果符合施工设计和实际情况,可以为工程设计和施工管理提供合理的依据。

考虑高寒低温影响的高心墙堆石坝仓面施工仿真模型研究

低温是影响高寒地区高心墙堆石坝施工的关键因素。然而,目前堆石坝施工仿真主要采用工程经验或者统计分析方法获得有效施工时长等参数从而间接反映气温对施工过程的影响,难以准确量化因高寒低温停工导致的施工进度滞后的影响,且缺乏考虑高寒施工环境下的保温工序,无法满足仓面施工仿真的精细化需求。针对以上问题,本文提出一个考虑高寒低温影响的高心墙堆石坝仓面施工仿真模型。首先,提出基于粒子群优化多层感知机(Particle Swarm Optimization-Muti Layer Perception,PSOMLP)的气温时间序列预测方法,通过粒子群优化算法(PSO)优化多层感知机(MLP)的超参数,弥补传统最小梯度下降法训练MLP时超参数难以确定、训练效率低以及精度差的不足,并将其嵌入仓面仿真模型,以获取精确的低温停工时刻和时长。其次,利用自助抽样法(Bootstrap)获得揭膜和覆膜工序活动时长,进而构建同时考虑低温停工和新增工序影响下的高心墙堆石坝仓面施工仿真模型。工程应用表明,相比于实际施工进度,传统仿真模型平均误差为19.74%,提出的仿真模型平均误差仅为1.21%,证明所提出的方法能够有效量化低温停工时长和新增工序对施工进度的影响,为高寒地区高心墙堆石坝施工进度分析提供了新手段。

混凝土坝施工仿真分析在水工建设中的发展

中国是最早开展混凝土坝施工仿真分析计算研究的国家之一。混凝土坝温度应力计算由最初简单的二维平面问题发展到后期复杂的三维问题,随着计算机技术的进步及相关理论研究的深入,演变为可以模拟混凝土坝整个浇筑过程的施工仿真分析计算。因为对边界条件、施工过程、温控措施及坝体结构更为真实的模拟,遇到了计算量巨大,计算效率低下及计算精度不高的问题。在众多科研院所不断研究攻克所遇到难题的时候,新的数值方法的出现也为施工仿真分析计算提供了新的发展空间。