基于Web增强现实的高拱坝仓面施工可视化仿真研究

针对现有的高拱坝施工仿真将浇筑坝块作为最小单元进行仿真研究,忽略了浇筑坝块仓面内部胚层间施工过程的仿真,同时仿真结果的可视化手段与现场割裂,无法在任意场景结合现场实际画面进行结果分析和方案安排的问题,提出基于Web增强现实的高拱坝仓面施工可视化仿真方法。该方法主要包括两个方面:(1)对高拱坝仓面施工过程进行分析,构建高拱坝仓面施工精细仿真模型,并通过仿真计算获得仓面施工各个工序的施工历时;(2)采用Web增强现实技术将设计信息及仿真成果注册至施工现场图像,实现了信息在真实仓面上的直观展示,并实现Web浏览器跨平台的交互分析。结合实际工程开展了研究,结果表明,该方法实现了高拱坝施工进度的精细仿真并提高了可视化水平,施工管理人员可以便捷地结合现场实际情况对施工进度进行分析管理,从而保证大坝按时竣工。     

锦屏一级水电站拱坝施工进度仿真分析 与方案比选

针对锦屏一级水电站拱坝坝体混凝土施工,系统分析了混凝土浇筑缆机数量、浇筑层升层高度和层间间隔时间与施工进度之间的关系,仿真分析了坝体施工进度、混凝土浇筑强度、机械设备效率等工程控制性参数,对大坝混凝土施工方案进行了比选,合理安排了坝块浇筑顺序,以便实现工程的计划工期。     

碾压混凝土坝平层铺筑仓面施工模拟

目前大部分的混凝土坝施工模拟是在假定混凝土的拌和与运输是工期的主要控制因素,且仓面施工不控制施工进度的前提下建立的。通过建立模型对平层仓面施工工艺进行过程模拟,并结合工程实例,分析了在不同仓面下碾压混凝土坝平层浇筑仓面的施工进度情况,证实仓面施工工艺同样对施工进度有较大影响,考虑仓面施工工艺的模型更加真实地反映了碾压混凝土坝的浇筑过程。     

大岗山水电站高拱坝施工进度优化研究

大岗山水电站混凝土高拱坝施工过程受地形地质条件、坝体结构形式、施工工艺、浇筑机械及施工材料等诸多因素影响,使得施工进度计划安排和资源优化配置非常复杂。通过研究开发大岗山水电站高拱坝施工进度动态仿真分析系统,对大坝施工进度进行动态实时仿真分析,提出了与现场生产条件相匹配的最佳资源配置计划和进度计划,合理安排了施工进度计划,实现了对后续施工方案的实时调整与优化。     

拱坝混凝土施工期温度自动化监控系统研究与应用

拱坝混凝土施工期温度监测的传统方法是在典型坝段典型代表性高程布置永久温度计,其他坝段和坝块靠对冷却水管闷温后测量水温判断混凝土施工期的内部温度,温度监测误差大,数据少,难以为精细有效温控工作提供及时准确的混凝土温度数据,稍有不慎,极易产生温度裂缝。锦屏一级水电站混凝土双曲拱坝坝高305 m,是世界第一高坝,拱坝混凝土温控防裂是拱坝质量控制的关键技术问题。为此,拱坝建坝史上首次在锦屏一级拱坝全部浇筑仓块埋设温度计进行全过程温度监测,每个浇筑仓块埋设了2~9支不等的温度计,全坝共埋设温度计3 976支,温度监测工作量和数据量极为浩大,人工监测和监控难度极大。锦屏建设管理局牵头开展了高拱坝混凝土施工期温度自动化监控系统研究,经过仓面自动化采集方案与试验、坝体廊道自动化采集方案的研究比较,选用坝体廊道布置自动化采集单元方案;温度计电缆经向上牵引和向下预埋布设至坝体廊道后接入自动采集单元,采用光纤通信或无线通信,成功实现了拱坝混凝土施工期温度监测自动化,温度监测数据导入锦屏一级拱坝混凝土施工期温控信息集成系统后实现了各仓块温度自动监控管理。     

乌东德高拱坝施工进度仿真分析及其方案优化

针对乌东德大坝的施工特点,采用计算机仿真技术对其混凝土浇筑进行了全过程仿真模拟。为加快大坝上升速度、提高总工期和关键节点工期完成保证率,通过调整不同的施工参数对乌东德拱坝施工进度进行了优化分析。最终提出采取全年接缝灌浆方案且灌区高度取9 m、最大悬臂高度为70 m、孔口部位坝块采用3 m浇筑层厚等措施较有利于加快大坝混凝土施工进度。仿真结果验证了原设计制定的施工方案与施工进度计划的合理性。     

官地碾压混凝土重力坝技施阶段温控措施研究

利用三维有限单元法模拟官地碾压混凝土重力坝典型坝块实际浇筑过程,并对大坝浇筑温度、浇筑层厚度、通水冷却等主要温控措施进行敏感性分析,研究各主要温控措施对混凝土内部温度以及施工进度安排的影响等。在此基础上拟定主要温控措施为:浇筑层厚3.0m,间歇时间8～10天;高温季节约束区浇筑温度17～19℃,初期通12～14℃,制冷水20天,同时采取仓面喷雾和仓面保温措施等。并利用典型坝段温控仿真结果验证该措施的合理性。     

务川沙坝碾压混凝土拱坝优化设计

在原设计成果的基础上,对坝轴线、建基面和体型等进行优化设计,得到工程量相对较小的拱坝体型。通过有限元仿真计算研究,合理选择分缝数量、位置及型式,有效控制坝体裂缝的产生,采用混凝土预制块成缝,为碾压混凝土通仓浇筑创造条件,充分发挥了碾压混凝土快速施工优势。     

基于增强现实的心墙堆石坝碾压施工过程可视化研究

针对现有的心墙堆石坝碾压施工过程可视化研究主要依靠虚拟现实方法，无法结合实际施工场景进行可视化分析，同时虚拟三维场景的构建消耗资源多且与实际施工场景有较大差别的问题，提出基于增强现实的心墙堆石坝碾压施工过程可视化方法。通过碾压轨迹的绘制来构建虚拟施工场景；借助摄像头与相机云台，通过坐标转换实现相机参数获取与虚拟相机注册；将摄像头采集的真实施工过程图像与虚拟施工场景通过跟踪注册进行虚实融合，结合实时监控、Web Service、射线检测、碰撞检测等技术，将获取的施工进度、施工质量等信息与真实施工场景进行耦合，实现增强现实环境下心墙堆石坝碾压施工过程的可视化展示与交互分析。此方法为施工管理人员结合现场实际对碾压施工过程进行分析管理提供了有效手段，提高了碾压施工过程管理的信息化、可视化水平。     

碾压混凝土坝廊道层快速施工技术

结合DG水电站碾压混凝土坝的实际条件,采取钢筋混凝土预制廊道及爬坡段廊道钢支撑悬空安装技术,并对廊道层的仓面分区、浇筑顺序、入仓方式等进行全面优化,廊道局部转角部位采用现场浇筑等一系列有效的工程措施与施工工艺,既加快了碾压混凝土坝在廊道层的施工进度,也保证了工程质量。     

碾压混凝土坝浇筑进度三维仿真

随着虚拟现实技术的发展,三维仿真作为一种全新角度的管理方法和技术手段在工程进度管理中起到越来越重要的作用。本文讨论了基于OSG图形引擎和QT应用程序开发框架的大坝浇筑仿真系统的开发方法。该系统并可根据施工的高程数据来生成相应的浇筑情况。基于上述方法设计实现了一个碾压混凝土坝浇筑过程三维仿真系统。     

混凝土平仓振捣机发展综述

为了应对新时期特高拱坝智能化建设所带来的机遇和挑战,提高大型水工建筑混凝土浇筑工序的自动化、智能化、精细化及柔顺化水平,助力于构建面向未来的智能振捣及施工质量智能管控体系,综述了混凝土平仓振捣机的国内外研究背景和技术现状,对现有振捣设备及工艺在大坝浇筑施工中面临的困境进行了深入分析。结果表明:尽管混凝土平仓振捣机在水电建设行业的应用已相当成熟,但国内外对于其新技术和新工艺的研究却进展缓慢,现有平仓振捣机在功能和性能上已经难以满足大型水工建筑的施工需求,因此研究大规模混凝土的先进振捣技术和施工工艺具有重要的现实意义。混凝土平仓振捣机的智能化发展趋势,符合未来水利水电行业的总体发展要求,有利于建造出真正安全且造福国计民生的“无缝大坝”,也为其他工程设备及液压机器人的智能化发展提供了重要借鉴。     

高拱坝建设进度与质量智能控制关键技术及其应用研究

我国高拱坝工程多位于西南高山峡谷地区,自然环境条件复杂,正面临着如何实现复杂建设条件下进度与质量的精细化管控问题。随着物联网、人工智能、大数据、智能视觉以及云计算等新一代信息技术快速发展,为高拱坝建设进度与质量智能控制提供了技术支撑。首先阐述了高拱坝建设进度与质量智能控制研究的背景、基本概念和研究内容;其次梳理了高拱坝建设进度与质量智能控制的关键技术;最后以某实际高拱坝工程为例,分析了高拱坝建设进度与质量智能控制关键技术的具体应用及取得的成果,为高拱坝工程智能化建设提供了理论基础和技术支撑。     

碾压混凝土坝施工仓面作业系统仿真 与优化研究

对碾压混凝土坝施工仓面作业系统进行全面分析，建立仓面作业系统施工仿真与优化模型，详细模拟仓面施工过程，确定了有限资源条件下最优仓面作业方案。研究成果对仓面现场施工具有参考作用，为优化仓面作业管理提供了信息和技术支持。     

锦屏一级特高拱坝工作性态仿真与反演分析

锦屏一级拱坝坝高305 m,运用有限元仿真分析方法模拟了锦屏一级特高拱坝自第一仓混凝土浇筑至蓄水运行全过程,基于监测资料对后期发热温升、坝体与基础弹性模量等主要热力学参数进行了反演分析,并对下一阶段蓄水的工作性态进行了预测。计算结果表明,锦屏一级拱坝后期发热温升约为5~6℃,短期蓄水过程中混凝土和地基弹性模量约为设计初始值的1.65倍左右。在水位上升至1 880 m时,径向最大变形出现在1 730.0 m高程的PL13-4监测点。预测值与监测值吻合较好,证明仿真分析成果能基本反映大坝实际工作性态,分析结果也为其他特高拱坝的设计提供了参考。     

高碾压混凝土拱坝真三维施工模拟

通过对高碾压混凝土拱坝施工过程的系统分析，将计算机数字模拟技术成功用于高碾压混凝土拱坝施工管理与进度控制领域，采用深度冲区消隐技术对高碾压混凝土拱坝施工过程进行真三维仿真模拟，针对大坝施工进度严重滞后的情况，提出了特定情况下沙牌大坝混凝土的施工方案和工程措施，并进行了施工进度预测。     

我国RCC厚层碾压筑坝 技术概述

国外RCD碾压混凝土筑坝技术采用100 cm厚层碾压,加快了施工速度,减少了碾压层面,提高了碾压混凝土质量。我国RCC厚层碾压混凝土筑坝技术,从2005年起步,经过2006年黄花寨水电站厚层现场碾压试验,2009年马堵山水电站厚层现场碾压试验,于2011年在黄花寨水电站110 m RCC双曲拱坝部分坝肩上采用60 cm层厚施工,取得突破。     

高拱坝混凝土振捣机器人系统研发及应用

常态混凝土浇筑人工振捣施工存在工作强度高、作业主观性强等不足,现有振捣监控方法主要进行振捣位置、振捣时间等参数监控,且均依靠人工经验评估振捣是否密实,难以实现混凝土振捣质量的精确评估。针对上述问题,研发了融合表面图像机器视觉识别的混凝土振捣机器人系统,该系统包括振捣机器人本体、云端监控平台以及通讯子系统。基于工业机器人、自动化控制、机器视觉等技术研制振捣机器人本体,实现高拱坝仓面混凝土无人振捣作业;同时,建立基于改进残差网络（Residual Network,Res Net）的混凝土振捣表面图像的分类模型,实现振捣密实性的科学分析。此外,基于B/S架构研发云端监控平台,并通过无线通讯子系统实现与振捣机器人本体之间信息的传输与交互,实现振捣作业信息的可视化与远程控制。现场试验验证了振捣机器人系统的可靠性和可行性。研究成果为高拱坝混凝土振捣实现无人化作业、精细化质量控制提供了新的思路和技术手段,也可用于其它大体积混凝土施工中,具有十分重要的应用和推广价值。