某深基坑工程的可视化仿真施工

介绍以地理信息系统为基础的基坑施工仿真模拟实现过程,包括基本参数的确定、数据库生成、计算结果显示,最后简单介绍天津开发区某特大深基坑工程实例,通过模拟有效的改进设计、避免工程事故,为以后类似的基坑工程提供参考。

虚拟仿真施工技术在群塔控制中的应用

群塔作业作为传统的施工管理难题,一直是施工控制的重点。本文结合当前发展迅猛的虚拟仿真施工技术,以南方电网生产科研综合基地工程多单体、塔吊密集交叉布置的现场情况为例,对主体结构施工阶段群塔的顶升与附着进行施工模拟,按照施工进度计划的要求,优化施工组织。

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3DE的混凝土坝施工进度仿真动态可视化

混凝土坝施工进度常采用计算机仿真技术进行模拟,一般以大坝三维模型作为可视化表达载体,设计和施工仿真阶段模型颗粒度要求不同,模型数据和仿真结果交互不便,施工进度仿真可视化交互性不强。为实现不同阶段混凝土坝模型快速建模、模型属性和仿真数据关联应用、进度仿真可视化展示的高度集成和交互,提出了一种基于3DE的混凝土坝施工进度仿真动态可视化方法,并研发了混凝土坝模型快速分割、属性批量计算提取与数据交互、施工进度仿真动态展示等工具,最后以旭龙水电站混凝土拱坝为例进行实际应用并取得了良好的效果。结果表明:此方法具有操作简单、数据无损复用和可视化效果好的优势,可为混凝土坝施工仿真进度动态可视化研究提供新的思路。

苏州大学体育馆钢结构屋盖施工过程仿真分析

苏州大学体育馆钢结构屋盖采用空间网架结构,网架采用正放四角锥的网架结构,支撑形式为下弦多支点形式,通过抗震球形支座支撑于周边框架柱。文章采用SAP2000有限元分析软件对钢屋盖进行施工过程仿真分析,结合北斗GNSS技术对施工过程进行监测分析,包含顶升过程以及拆撑卸荷过程,结果表明,理论计算与实测挠度值符合较好,为钢结构屋盖施工过程提供了科学根据。

基于温度控制的碾压混凝土坝施工方案仿真与优化研究

碾压混凝土坝施工方案的优选不仅需要考虑施工机械配置、施工进度、施工方法等自身因素,而且更要结合温度控制等影响因素。以碾压混凝土坝施工方案优选为研究对象,综合运用计算机仿真模拟技术、计算机系统开发技术等方法 ,研究和开发一套基于温度仿真控制下的碾压混凝土坝施工仿真计算分析系统。将传统碾压混凝土坝施工仿真与温度场仿真进行耦合计算,可为施工方案优化研究提供技术保障,从而可以更加全面、准确地进行方案优化选择。

基于改进XGBoost不平衡围岩超前分类方法的隧洞工程施工仿真研究

为了在围岩类别不平衡的条件下实现围岩类别有效判断,进而提高隧洞工程施工仿真准确性,基于改进极限梯度提升(XGBoost)不平衡围岩超前分类方法进行隧洞工程施工仿真研究。采用自动邻域确定合成过采样(AND-SMOTE)方法优化围岩类别不平衡性,并采用改进的XGBoost不平衡围岩超前分类模型进行围岩超前分类,进而优选仿真参数,提高仿真结果的准确性,其中,以模型交叉验证平均准确率为目标,采用哈里斯鹰优化(HHO)算法自动优化XGBoost超参数,以提高围岩分类精度。工程应用表明,相比未改进的XGBoost不平衡、KNN、SVC等6个模型,改进的XGBoost不平衡围岩超前分类模型分类精度更高;考虑围岩类别不平衡性后,改进的XGBoost不平衡围岩超前分类模型分类精度提高了8.6%;此外,基于围岩超前分类的隧洞工程施工仿真结果与实际进度的相对偏差相比传统仿真降低了11.3%,更符合工程实际。

高拱坝施工仿真参数ARIMA-LSTM时序概率预测方法

现有的高拱坝施工仿真参数更新研究多是单独进行概率预测或考虑时序特性进行点预测,难以在考虑参数的时序特征的同时对其随机性进行定量描述。针对此问题,本研究利用差分整合移动平均自回归(ARIMA)模型可进行考虑时序特征的概率预测,且长短时记忆网络(LSTM)模型可以学习参数时序复杂非线性特征的优势,提出基于ARIMA-LSTM的高拱坝施工仿真参数更新模型。该模型通过ARIMA模型进行参数时序线性部分预测,并利用LSTM模型对ARIMA模型输出的残差进行训练预测,将ARIMA模型得到的线性预测结果和LSTM模型预测得到的残差非线性结果融合,再进行95%置信区间的概率预测得到最终结果,实现高拱坝施工仿真参数在考虑参数的时序特征的同时对其随机性进行描述。通过与ARIMA、ARIMA-BP、随机森林(RF)模型进行对比,本文所提出的方法具有较高精度(MSE为0.518、MAE为0.519、RMSE为0.720),将预测得到的施工仿真参数输入到高拱坝施工系统中进行仿真计算,得到仿真结果比传统仿真精度有较大提升。

大型体育场馆拆除施工仿真与方案优化探讨

早期建设的大型体育场馆面临着结构耐久性已达安全使用下限、系统的设备升级改造、人流疏导与现代交通系统接驳、文化消费提升等问题,需要拆除复建。以北京工人体育场拆除施工为例,比选了爆破拆除、静力拆除、机械拆除3种方案,最终采取机械拆除方案;通过有限元软件MIDAS Gen对3种不同拆除工况采取移除构件法进行拆除施工仿真计算,结果表明采取从高到低、逐跨逐间、先内后外的拆除工况最为合理;并对该种工况选取3个不同步骤进行连续倒塌分析,描述了预应力梭形灯架、钢结构挑梁、主体看台区的拆除施工工艺,为北京工人体育场拆除施工提供技术支撑。

交替提升与张拉的索穹顶结构施工优化方法

为确保索穹顶结构施工成型前索杆内力的平稳变化,提出了交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法.首先,以施工过程中的平均结构应变能最小为优化目标,对内拉环的逐级提升高度进行优化;其次,通过仿真分析得到施工过程中的索杆内力和节点位移,并与仅张拉最外圈斜索的施工方法进行对比.结果表明:交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法可有效减小施工过程中的索杆内力,降幅最大达61.83%,避免了施工成型前索杆内力的大幅波动,且结构位形变化较平缓,相邻施工步的竖向位移差最大为1.43 m,平均结构应变能较低,仅为55.03%,优化效果显著,验证了该优化方法对索穹顶结构施工模拟的适用性.

基于BIM的隧道钻爆法机械化施工仿真应用研究

为解决铁路隧道机械化施工过程中设备选型、进度模拟及工况适应性分析等问题,利用达索公司3DEXPERIENCE平台下的CATIA和DELMIA软件模块,紧密结合当前建筑信息模型(building information modeling,BIM)技术的研究热点,先期完成了不同深度等级(level of development,LOD)的地形地质三维模型及结构单元库的创建,随后开展了基于各工序的系列施工设备动作关系和工作行程设计,并对设备的选型、适应性及施工进度等关键要素进行了过程分析。结果表明:隧道建模阶段创建的各类结构单元BIM模型,可用于施工设备与工艺流程定义阶段产品、工艺与资源组合模型(product process resources,PPR)中施工工艺流程的创建与相应资源调配,进而实现隧道BIM场景下的成套设备机械化施工方案可视化表达,为施工单位面临类似作业模式的隧道工程提供参考借鉴。

迁移学习框架下高心墙堆石坝施工仿真参数IGOA-MLP动态预测模型

施工仿真参数是影响高心墙堆石坝仿真结果准确性的关键。现有方法基于历史数据来预测未来填筑层的仿真参数,忽略了不同层之间的施工差异;同时,在新一层开始时往往存在数据不足或缺失的问题;此外,施工参数受到气象条件、机械运行状态等多因素影响而动态变化。本文利用迁移学习解决了上述问题,该方法具有通过知识迁移解决少样本建模问题的优势,同时考虑气象条件、机械运行状态等多种因素的定量影响,提出迁移学习框架下的高心墙堆石坝施工仿真参数改进蝗虫算法优化的多层感知机动态预测模型。首先,建立综合考虑多因素影响的施工仿真参数IGOA-MLP预测模型;其中,采用非线性缩减因子和柯西-高斯混合变异模式改进蝗虫优化算法(IGOA),并利用IGOA高效全局最优搜索能力来优化多层感知机(MLP)的超参数。其次,引入迁移学习策略,将训练集划分为源域和目标域,并在MLP隐藏层中增加自适应层以表征源域数据与目标域数据的差异性,实现历史工况和新工况间的知识迁移,从而解决新工况下缺少数据的问题。工程实例表明,相比于传统MLP模型以及未使用迁移学习的IGOA-MLP模型,本文所提方法的平均绝对百分比误差(MAPE)分别降低了54.68%、40.57%,证明了本文所提模型能够更准确地预测仿真参数,为仿真计算提供可靠的数据基础。

基于施工过程仿真的高碾压混凝土坝施工工艺研究

古贤水利枢纽工程混凝土量大、工期紧,施工工艺及并仓规划是高碾压混凝土重力坝施工的关键问题,直接决定着施工速度和各种资源的投入,因此引入离散事件系统仿真技术建立符合坝型特点的施工仿真模型对坝体混凝土分仓、并仓、跳仓施工过程进行模拟计算。经多方案模拟比选后推荐平斜层结合工艺及相应的仓面划分方案,并提出仓面工艺控制准则,为古贤工程大坝施工方案的制定提供了全方位的数据支持,其仿真模型模拟机制亦可供其他同类型工程参考。

学院体育馆大跨度被动式张弦梁结构施工仿真

大跨度被动式张弦梁结构在实际施工中,结构承受较大荷载,容易发生结构倒塌现象,因此需要进一步研究张弦梁结构内力变化。为提高学院体育馆大跨度被动式张弦梁结构强度,本文对学院体育馆大跨度被动式张弦梁屋盖结构的预应力张拉施工过程进行仿真模拟,在此基础上,结合实际工程的监测资料,对所建模型进行检验,并将其应用于实际工程中。试验结果表明,随着时间的推移,屋盖长度的右方竖向位移量逐渐增大,左方竖向位移量增大。研究结果可为今后相似工程的张拉施工提供有益参考。

大跨度悬挑钢结构施工技术优化过程模拟与实测对比

针对悬挑钢结构单一结构复杂,施工难度较大,施工阶段的受力状态与设计阶段、结构最终受力状态完全不一致等问题。运用有限元仿真软件MIDAS CIVIL对挑空连廊钢结构施工过程进行模拟分析,拆撑后钢桁架竖向位移不满足规范要求,钢桁架施工时应设置预拱度。对钢桁架重要部位进行应力及位移监测,对比分析拆除临时支撑后钢结构竖向位移的实测值与仿真值,两者基本相符,施工阶段均处于安全施工状态。结果表明,采用有限元软件可以模拟分析获得大跨度连廊及悬挑钢结构施工阶段受力、变形状态,为大跨度连廊及悬挑钢结构现场安全施工提供指导。

数字孪生驱动的预应力混凝土挂篮仿真分析与施工指导

在连续刚构桥施工过程中,存在着安全风险高、管理模式粗放的问题,严重影响项目的进度和质量。本研究提出了数字孪生驱动的预应力混凝土挂篮仿真分析与施工指导方法。以菲律宾EP桥项目为例,分析了项目的难点和数字孪生的应用价值,形成了数字孪生技术与挂篮仿真与施工的融合机理。在此基础上,建立了刚构渡槽挂篮的智能化仿真模式并建立了挂篮的高保真模型。面向施工全过程建立了数字孪生驱动智能化管控机制。在该机制中实现了挂篮拼装、行走和拆除的高效精准实施。最终,将研究方法应用于工程项目,有效规避了施工安全风险并显著提高了施工管理的智能化和信息化水平,为类似的工程实践提供了参考。

长距离引水隧洞开挖进度控制及全过程仿真优化研究

针对长距离引水隧洞(Long Distance Headrace Tunnel,LDHT)群施工中存在的开挖断面大等问题,研究构建基于层次分析法的LDHT多方案评价体系,对LDHT全程岩性进行预测,并设计LDHT开挖进度控制与全过程仿真系统。结果显示,评价体系中经济效益权重最高为0.4915。在计划工期为780天时,考虑LDHT沿程随机性的完工概率为78.6%,表明研究根据系统分析优化了1号-4号引水隧洞施工进度。研究提出的系统能有效辅助决策人员对LDHT进行实时监控与全程优化。

三峡大坝混凝土施工实时仿真计算

与传统意义上的施工仿真计算相对应 ,提出了大坝混凝土施工实时仿真计算的概念 ,完成了相应于混凝土施工三维跳仓浇筑仿真计算程序的开发 ,并将其应用于三峡大坝左厂9#坝段的仿真计算 .结果表明 ,实时仿真计算结果与坝体内埋设监测仪器实测结果吻合较好 ,与传统意义上的施工仿真计算相比 ,它可以更真实地反映出坝体的温度场与应力场 ,同时有效地对坝体进行实时监测 ,从而更好地指导混凝土施工 .