基于生產(chǎn)系統(tǒng)故障響應(yīng)的碾壓混凝土壩施工仿真機(jī)制研究.pdf

1、　　碾壓混凝土壩施工過程受到眾多確定及不確定因素的影響，致使施工系統(tǒng)復(fù)雜多變。傳統(tǒng)方法一般無法解決此類復(fù)雜的系統(tǒng)問題，而應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)則可高效、準(zhǔn)確的模擬施工過程中的各種影響因素，分析仿真結(jié)果，輔助施工決策。然而，目前對(duì)碾壓混凝土壩施工過程進(jìn)行的仿真研究比較重視系統(tǒng)內(nèi)各種實(shí)體的狀態(tài)變化，考慮了各子系統(tǒng)間的相互制約關(guān)系，在一定程度上反映了工程的實(shí)際施工情況，但尚無人在仿真研究時(shí)關(guān)心生產(chǎn)系統(tǒng)故障這一隨機(jī)事件對(duì)壩體施工質(zhì)量和工期可能帶來的

2、不利影響，而生產(chǎn)系統(tǒng)故障問題直接影響到壩面澆筑強(qiáng)度的保證率，一旦發(fā)生，壩體施工必然受到影響，混凝土澆筑強(qiáng)度極有可能不滿足層間間歇時(shí)間的要求。由此可見，以往的仿真結(jié)果與實(shí)際施工情況是存在一定出入的。因此，有必要對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)故障的組成及故障發(fā)生概率的規(guī)律進(jìn)行深入研究，并將這一隨機(jī)因素的影響機(jī)制嵌入到壩體施工過程仿真模型中，對(duì)通過仿真計(jì)算得到的壩體澆筑工期、混凝土月澆筑強(qiáng)度及機(jī)械入倉(cāng)強(qiáng)度進(jìn)行敏感性分析，確定各類故障對(duì)這三個(gè)方案評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響程度

3、，找出生產(chǎn)系統(tǒng)中的關(guān)鍵性故障因子，以便在施工時(shí)提前做好預(yù)防，輔助施工方案的制定。
　　本文在系統(tǒng)分析碾壓混凝土壩施工特點(diǎn)、系統(tǒng)的邊界與約束條件及混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)故障發(fā)生規(guī)律的基礎(chǔ)上，采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)建立了碾壓混凝土壩施工過程仿真模型，具體完成的工作如下：
　　(1)建立混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)故障的概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型。以H碾壓混凝土壩混凝土的生產(chǎn)日志為依據(jù)，采用概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)方法，以故障性質(zhì)和影響時(shí)間作為分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的故障

4、進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，確定統(tǒng)計(jì)樣本期內(nèi)各月各類故障發(fā)生的概率；并對(duì)各類故障發(fā)生的概率的取值規(guī)律進(jìn)行數(shù)學(xué)分析和研究，確定各類故障發(fā)生的概率所服從的分布類型，建立各類故障的概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型。
　　(2)建立生產(chǎn)系統(tǒng)故障響應(yīng)模擬模型。深入分析生產(chǎn)系統(tǒng)故障響應(yīng)的機(jī)制，采用離散系統(tǒng)仿真原理，建立生產(chǎn)系統(tǒng)故障響應(yīng)模擬模型。應(yīng)用該模型，可以模擬隨機(jī)故障的生成及施工資源的動(dòng)態(tài)變化過程，并將各仿真時(shí)段內(nèi)混凝土的生產(chǎn)能力反饋給壩面澆筑系統(tǒng)。
　　(

5、3)建立碾壓混凝土壩施工過程仿真模型。系統(tǒng)分析和研究碾壓混凝土壩的施工機(jī)理、各子系統(tǒng)之間的相互作用關(guān)系以及影響壩體澆筑的各種約束條件，利用計(jì)算機(jī)仿真建模技術(shù)，建立了大壩施工系統(tǒng)內(nèi)外約束的模擬模型，并建立了基于生產(chǎn)系統(tǒng)故障響應(yīng)的碾壓混凝土壩施工過程仿真模型。以故障響應(yīng)模擬模塊提供的各仿真時(shí)段內(nèi)混凝土的生產(chǎn)強(qiáng)度值作為當(dāng)前生產(chǎn)資源的邊界條件來約束混凝土的運(yùn)輸及澆筑，進(jìn)而可以計(jì)算出在考慮生產(chǎn)系統(tǒng)故障影響的情況下壩體的澆筑運(yùn)輸情況，即壩體的澆筑工

6、期、混凝土的月澆筑強(qiáng)度及機(jī)械入倉(cāng)強(qiáng)度。
　　(4)對(duì)各類故障進(jìn)行敏感性分析。在僅考慮某一類故障影響的情況下，通過仿真計(jì)算得出考慮該類故障因子時(shí)壩體的澆筑工期、混凝土月澆筑強(qiáng)度及機(jī)械入倉(cāng)強(qiáng)度，進(jìn)而利用敏感性分析方法，將其與不考慮生產(chǎn)系統(tǒng)故障時(shí)的仿真結(jié)果進(jìn)行比較分析，確定該類故障因子的影響效果，對(duì)其敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià)。利用此方法，對(duì)各類故障因子依次進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析。根據(jù)分析結(jié)果，確定影響壩體施工進(jìn)度的關(guān)鍵性因素，為施工組織管理和系統(tǒng)決策提

7、供參考。
　　(5)開發(fā)碾壓混凝土壩動(dòng)態(tài)施工過程仿真系統(tǒng)及三維動(dòng)態(tài)可視化系統(tǒng)。在以上研究?jī)?nèi)容的基礎(chǔ)上，以H水電站碾壓混凝土重力壩為對(duì)象，采用Visual C#語言將上述模型轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的程序代碼，即開發(fā)碾壓混凝土壩動(dòng)態(tài)施工過程仿真系統(tǒng)。通過對(duì)大壩的施工過程進(jìn)行仿真計(jì)算及對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到管理及技術(shù)人員所需要的有用信息。利用圖形渲染引擎 OGRE 建立以仿真計(jì)算結(jié)果為依據(jù)的三維可視化系統(tǒng)；對(duì)虛擬場(chǎng)景中的建模機(jī)制和