如何组合施工仿真模型中的三个模块？

1.初始化模块

主要包括以下部分:

(1)大坝坐标系统的初始化。建立一施工坐标系,坐标轴垂直于或平行于坝轴线,据此确定各坝段各浇筑块及浇筑设备的空间位置数据。

(2)仿真时钟的初始化。包括总模拟钟、机械子时钟、仓位子时钟等。

(3)机械参数的初始化。包括皮带机、缆机和自卸汽车的运行速度、容量、几何参数、对应的浇筑区域、检修参数、运行效率的变化规律等。

(4)坝体参数的初始化。包括坝体几何参数、混凝土分区参数、孔洞等特殊部位的几何参数、坝体当前面貌等。

(5)可浇仓位集和浇筑执行集的初始化。

为了使模型具有更大的灵活性和通用性,在设计时将机械参数与坝体参数设置成动态参数,在初始化模块中,通过数据接口由与输入界面相关联的外部数据库读入参数值。

2.数据查询与参数计算模块

数据查询与参数计算的内容主要有:

(1)坝块浇筑方量的计算。由于在碾压混凝土重力坝中存在多种拌和料,在进行坝块浇筑方量计算时,必须按常态混凝土和碾压混凝土分别计算。

(2)仓位形心坐标的计算。由于缆机的单位生产能力随仓位空间位置的变化而变化,且在浇筑过程的图形显示中需要对仓位的空间位置进行定位,因此必须根据坝体的几何参数计算仓位的形心坐标。

(3)其他参数的查询。主要有两种混凝土的当月的初凝时间、当前浇筑块的间歇时间(按温控要求的限制值)、浇筑块高度等参数。这些参数的取值在整个施工过程中是动态变化的,在程序运行中根据条件的变化通过SQL查询模块由输入数据表中查询得到。

3.坝体特殊部位处理模块

在混凝土重力坝中,往往存在基础灌浆、坝身泄水孔的施工、金属结构安装等特殊事件,这些特殊事件的处理与普通混凝土块的浇筑施工有很大差别。

(1)这些特殊事件的发生有特定的前提条件。如进行基础灌浆时,应判断坝体是否达到基础灌浆高程等。

(2)某些特殊部位的浇筑块高度和间歇时间有特殊要求。如坝身泄水孔的施工,对有钢衬的和无钢衬的泄水孔,一般对孔口底部、孔身部位和孔口顶部的浇筑块高度和间歇时间都有不同的要求,在程序中须根据泄水孔的类别和浇筑块的空间位置进行不同的处理。

(3)特殊部位复杂的施工工艺使得这些部位的施工进度较慢,为了满足施工导流程序的要求,应适当调整坝块的浇筑顺序,以适应控制性进度要求。

4.选择浇筑仓

在选择浇筑仓时应首先确定可浇仓位集。即扫描当前的所有仓位,逐一判断开仓条件,将满足开仓条件的仓位放入可浇仓位集中。在确定可浇筑仓位集的基础上,再根据择仓原则选择浇筑执行仓。在每一个浇筑仓浇筑完毕后,都要重新扫描并确定可浇仓位集。这是因为每一个浇注块的浇筑行为会对其他浇注块的开仓条件产生影响,参数的变化可引起可浇仓位集的变化。

(1)判断过程如图6-1-2所示。(www.xing528.com)

图6-1-2　可浇仓位集的确定

(2)选择浇筑执行仓即确定拟浇筑坝块一般应遵循两个原则:①最低高程原则。优先选择高程最低的可浇坝块,以避免坝块之间高差过大。②均衡上升原则。考虑到大坝应该均衡上升,应优先选择间歇期过长的坝块。

本文建立的仿真模型在选择浇筑仓时也主要依据两个原则:①对于无特殊要求的部位和存在特殊施工工艺但预期进度满足控制性进度要求的坝段,结合最低高程与均衡上升的考虑方法,优先考虑高程较低且间歇时间较长的坝块。②对于存在特殊施工工艺且预期进度达不到控制性进度要求的坝段,则在浇筑时按最低高程原则优先选择。

5.选择浇筑机械

本文建立的仿真模型中共有三种浇筑机械:皮带机、缆机和自卸汽车。这三种浇筑机械所对应的浇筑控制区域在施工组织设计时已经明确,在选择浇筑设备时首先按浇筑仓面的空间位置选择对应的浇筑设备类型,再选择浇筑机械。

此外,在施工模拟中还需要考虑两台缆机的配合问题。由于两台缆机同层布置,即一台布置在上游侧,另一台布置在下游侧。由于缆机施工干扰的限制,只有当坝块顺水流方向的尺寸足够大时,才可能出现两台缆机共同浇筑同一坝块的情况,施工模拟中应根据具体情况确定。若只能由其中一台浇筑,还应该根据坝块的空间位置、几何尺寸、开仓时间等因素选择缆机。

6.浇筑机械服务模块

对于不同的浇筑机械,其服务方式和特点有所不同。因此这一模块中实际上包含了三个部分,即皮带机服务模块、缆机服务模块和自卸汽车服务模块。这三种机械的服务模块主要包括以下几部分:

(1)计算机械效率。缆机和自卸汽车在大坝施工过程中不仅承担坝体浇筑施工的任务,还承担其他工作。因此,在大坝开始浇筑时,机械投入运行已有较长时间,可以认为其效率能全部发挥。但皮带机是专职浇筑设备,在初投入运行时,由于施工组织管理及机械磨合等因素的影响,不可能一下子就达到最高强度,因此在仿真中假定机械在投入运行三个月后效率可以达到正常效率。

(2)计算浇筑时间。缆机的浇筑时间是根据浇筑块的形心坐标和供料平台的坐标,计算一个浇筑循环所需的时间,从而得出浇筑强度和浇注块的浇筑服务时间。其中浇注块的形心坐标和供料平台的坐标可以从输入数据库中计算和查询得到。单一浇筑循环的时间计算方式为水平吊运时间、垂直吊运时间与缆机辅助作业时间之和,即不考虑缆机的复合运动。

皮带机和自卸汽车的浇筑时间根据浇注块的体积和机械的小时浇筑强度确定。

(3)更新坝体状态参数、机械参数等。主要包括浇注块的当前高程、仓位子时钟、机械子时钟、机械的总浇筑方量、机械的检修次数、检修后的已浇筑量、坝体的总浇筑量等。

7.输出模块

输出数据主要有两部分:①以仓位为单位的浇筑参数值;②以坝段为单位的浇筑参数值。在程序中定义了两个结构,这两个结构的形式相近。下面给出了以坝段为单位的浇筑参数结构。在输出模块中,先给输出变量赋值,再通过输出数据接口,将变量的值传递到输出库对应的数据表中。

8.统计分析模块

统计分析模块是建立在输出数据表的基础上的,在程序中通过SQL 查询语句,按指定的条件对输出数据表进行统计分析,并进行必要的辅助计算,最终以统计表和统计图两种形式输出。

9.施工过程动态显示

施工过程的动态显示分为二维动态显示和三维动态显示两部分。二维动态显示部分主要演示了在整个施工过程中坝体立面的动态上升过程,作为一个单独的模块内置在程序中。三维动态显示部分是通过程序的外部数据接口与仿真输出数据表相连的独立程序单元。