基于实时监控的高心墙堆石坝施工仿真与进度控制研究

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高心墙堆石坝工程量大、工期长,施工环节复杂、施工机械种类、数量繁多;受自然因素尤其是降雨的影响较大,约束条件复杂。设计阶段已普遍采用施工仿真技术来辅助方案分析。高心墙堆石坝施工过程具有很强的随机性和不确定性,往往与计划存在偏离,如何充分利用当前施工信息实时更正仿真过程,并指导进度控制是亟待解决的问题。本文基于高心墙堆石坝实时监控系统,重点研究了高心墙堆石坝施工动态仿真建模的理论与方法。将系统仿真、实时监控和进度控制理论在高心墙堆石坝施工仿真中进行综合应用,开展基于实时监控的高心墙堆石坝施工动态仿真与进度控制研究,主要工作与研究成果如下:1.结合高心墙堆石坝实时监控的内容与信息,详尽分析了填筑单元的施工过程并进行了系统分解。研究了实时监控对仿真的影响机制,提出了基于实时监控的填筑单元施工动态仿真基本原理,建立了精细的单元施工仿真模型。以糯扎渡高心墙堆石坝的填筑单元施工为例,进行了仿真分析应用研究,验证了模型的合理性。2.针对高心墙堆石坝施工过程的随机性和经验性强的特点,指出了传统填筑单元划分规则的不足,提出了填筑单元划分优化及机械分配规则,建立了基于填筑单元划分的填筑层施工工期与机械利用率联合优化模型,通过实例分析,验证了方法的有效性,为填筑单元的划分提供了理论依据。3.综合考虑施工过程中的复杂约束条件,建立了高心墙堆石坝施工动态一体化仿真的随机动态数学逻辑模型和施工仿真模型,为分析高心墙堆石坝施工过程内在规律提供了理论基础。提出了基于实时监控的一体化自适应建模理论与方法,该方法可以提高仿真的精度和实时性。针对糯扎渡高心墙堆石坝施工的全过程进行了仿真分析,对仿真计算成果进行了综合评价。4.分析研究了高心墙堆石坝的施工进度实时控制过程,提出了基于实时监控和实时仿真的高心墙堆石坝施工进度预测及分析方法。根据进度控制的基本原理,建立了高心墙堆石坝施工进度的控制流程,提出了高心墙堆石坝施工进度动态调整与控制的实现方法。在此基础上,研发了基于实时监控的高心墙堆石坝施工动态仿真与进度控制系统,为高心墙堆石坝的施工进度控制提供了有效的分析工具,并为高标准的高心墙堆石坝的建设提供了有力的技术支持。
摘要第3-4页
ABSTRACT第4-5页
第一章 绪论第9-17页
    1.1 研究背景与问题的提出第9-10页
    1.2 国内外研究现状及发展趋势第10-14页
        1.2.1 堆石坝施工仿真研究现状第10-13页
        1.2.2 基于实时监控的施工仿真研究现状第13页
        1.2.3 进度控制研究现状第13-14页
    1.3 论文研究思路与结构第14-17页
        1.3.1 研究思路第14-15页
        1.3.2 论文结构第15-17页
第二章 基于实时监控的填筑单元施工仿真分析第17-50页
    2.1 前言第17页
    2.2 填筑单元施工过程分析及系统分解第17-23页
        2.2.1 填筑单元施工过程分析第17-22页
        2.2.2 填筑单元施工系统分解协调第22-23页
    2.3 耦合实时监控的仿真机制分析第23-31页
        2.3.1 实时监控内容第23-24页
        2.3.2 耦合实时监控的仿真机制分析第24-28页
        2.3.3 实时监控数据分析第28-31页
    2.4 基于实时监控的填筑单元施工系统仿真建模理论与方法第31-43页
        2.4.1 堆石坝施工系统的数学描述第31页
        2.4.2 基于实时监控的填筑单元施工作业时间分析第31-39页
        2.4.3 堆石坝填筑单元施工系统仿真模型第39-42页
        2.4.4 仿真模型验证方法第42-43页
    2.6 应用实例第43-48页
        2.6.1 实时监控数据分析第44-47页
        2.6.2 施工填筑单元仿真分析第47-48页
        2.6.3 仿真模型验证分析第48页
    2.7 本章小结第48-50页
第三章 堆石坝填筑单元划分与优化第50-76页
    3.1 前言第50页
    3.2 传统的填筑单元划分方法第50-52页
        3.2.1 传统的填筑单元划分规则第50-51页
        3.2.2 传统规则的理解第51-52页
    3.3 改进的填筑单元划分及机械分配规则第52-62页
        3.3.1 若干规定及假设第52-54页
        3.3.2 填筑单元流水工期通用公式第54-56页
        3.3.3 填筑工期及效率计算第56-58页
        3.3.4 理想情况下的单元划分方法与机械配置方案第58-60页
        3.3.5 次理想情况下的单元划分方法与机械配置方案第60-61页
        3.3.6 固定机械配置下的单元划分方法与规则第61-62页
    3.4 单元划分优化的数学模型及求解第62-65页
        3.4.1 单元划分优化数学模型第62页
        3.4.2 优化模型求解方法第62-65页
    3.5 实例分析第65-74页
        3.5.1 数学解析法第66-72页
        3.5.2 仿真优化法第72-74页
    3.6 本章小结第74-76页
第四章 基于实时监控的施工全过程仿真研究第76-91页
    4.1 前言第76页
    4.2 基于实时监控的施工全过程仿真数学建模第76-79页
        4.2.1 建模思路第76页
        4.2.2 目标函数第76-77页
        4.2.3 主要约束条件第77-79页
    4.3 基于实时监控的施工全过程仿真建模与分析第79-83页
        4.3.1 施工全过程分析与描述第79页
        4.3.2 仿真模型第79-80页
        4.3.3 仿真流程第80-83页
    4.4 自适应建模分析第83-85页
        4.4.1 系统输入第83页
        4.4.2 系统辨识第83-85页
        4.4.3 模型更新及验证第85页
    4.5 实例分析第85-90页
    4.6 本章小结第90-91页
第五章 基于实时监控的施工进度实时控制与管理系统第91-107页
    5.1 前言第91页
    5.2 高心墙堆石坝施工实时控制原理第91-97页
        5.2.1 基于实时仿真的心墙堆石坝施工进度预测与分析第91-92页
        5.2.2 基于实时监控高心墙堆石坝施工实时控制的数学模型第92页
        5.2.3 施工实时控制流程第92-97页
    5.3 系统体系结构设计第97-99页
        5.3.1 系统设计思路第98页
        5.3.2 系统总体设计第98-99页
        5.3.3 系统界面设计第99页
    5.4 系统模块划分与功能第99-106页
        5.4.1 实时监控数据采集模块第99-100页
        5.4.2 实时监控数据分析模块第100页
        5.4.3 进度信息管理模块第100-101页
        5.4.4 仿真建模模块第101-103页
        5.4.5 仿真计算模块第103-105页
        5.4.6 数据库管理模块第105-106页
    5.5 本章小结第106-107页
第六章 结束语第107-109页
参考文献第109-116页
发表论文和参加科研情况第116-117页
致谢第117页
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