农田水利工程BIM模型的构建方法及应用

针对农田水利工程设计中已有缺陷、施工效率低及后期运行管理不便等问题,引入了BIM(BuildingInformation Modeling)技术,以某田间工程为例,利用Bentley系列软件与CATIA相结合,在设计阶段建立了精度较高的三维模型,通过分析模型,发现并解决了由于设计原因存在的缺陷和不足;在施工阶段通过快速出图、计算工程量及造价、进行施工模拟提高了施工效率;并提供了后期运行管理平台的开发思路,进一步实现了农田水利工程信息化管理,对BIM技术在农业上的应用具有借鉴意义。     

基于BIM技术的地下空间曲线钢管分段排布算法

针对长距离输水工程中钢管分段效率低、精度差及模型数据检查困难等问题,引入可视化程度高、信息集成能力强的建筑信息模型(BIM)技术,以BIM设计平台Autodesk的Revit软件及其二次开发插件Dynamo作为开发平台和可视化编程工具,开发了一套基于Revit软件的钢管自动分段、自动排布模拟、自动集成设计施工信息的分段排布算法,实现了对复杂输水路线的良好拟合。该分段排布算法能快速调整地下复杂空间曲线的钢管分段排布方案,直观地检查钢管分段的合理性和准确性,快速查询钢管编号、里程、偏差以及坡口等参数信息,实现参数微调与图元变化联动以及BIM模型与设计数据的交互,已成功应用于杭州市第二水源工程、嘉兴市域外配水工程等工程。     

基于EMD分解法的大坝变形预测模型及应用

针对传统模型对脉动时间序列的预测效果较差的情况,结合经验模态分解(EMD)、相关向量机(RVM)理论以及改进粒子群算法(IPSO)的优点,提出一种基于EMD分解法的大坝变形预测模型。首先利用EMD分解法对大坝变形时间序列进行分解和重构,使非平稳的大坝变形时间序列平稳化,再以RVM理论为基础进行预测,核函数选用高斯核函数,并采用改进粒子群算法(IPSO)进行寻优,最终建立EMD-RVM(IPSO)大坝变形预测模型。通过实例计算得到,SVM、RVM和EMDRVM(IPSO)三种模型的平均残差分别为5.29 mm、3.13 mm、0.97 mm,并且EMD-RVM(IPSO)模型的预测值误差均控制在5%以内。这证明EMD分解法对非平稳时间序列的预处理可有效提高预测精度,相比于标准SVM模型和RVM模型,EMD-RVM(IPSO)模型的预测精度更高,且结构稀疏度更好,在实际工程中具有一定的可行性。     

基于局部大津阈值与区域生长的坝面细小裂缝识别分割算法

针对传统图像分割算法难以分割噪声污染严重的混凝土坝面细小裂缝图片的问题,结合大津阈值算法和区域生长算法提出一种新的裂缝分割算法。该算法通过一个滑动的窗口遍历整幅灰度图并计算窗口内的局部大津阈值,遍历过程中将所有灰度值在局部阈值以上的窗口中心像素点作为区域生长种子点,设计生长阈值,生长完成后得到分割结果。运用该算法、基于全局的大津阈值等经典分割算法对四幅存在光照不均、污渍覆盖等噪声污染的裂缝图片进行分割。结果表明,所提算法的分割结果中背景噪声最少,误差最小。通过连通域分析去除剩余的背景噪声,可实现对裂缝的精确识别分割,为自动化检测坝面裂缝奠定基础。     

大坝变形的ε-SVR数值模拟

在新建水利枢纽、大坝除险加固以及监测系统不稳定等原因导致有效观测序列较短的情况下,为了对大坝变形进行有效的监控和预测,用基于不敏感损失函数的支持向量回归机(ε-SVR)对大坝变形进行数值模拟.采用支持向量回归机、序贯极小优化算法对大坝变形水平位移各分量的特征因子进行选择,模型建立后分离水压、温度、时效等主要分量,并分析其对变形的影响.对实际工程进行数值模拟的结果表明,依靠较少的支持向量就可以建立模型,该模型具有拟合效果稳定、预测结果准确可靠的特点,可以应用于大坝短期观测资料的分析.     

应用混沌优化神经网络分析混凝土坝裂缝的稳定性

分析了用断裂力学有限元计算应力强度因子在混凝土坝裂缝实时监测、实时分析中的不足，提出了采用四层神经网络计算应力强度因子的解决途径，利用混沌优化算法对四层神经网络进行了改进，应用实例对其改进效果进行了检验，实例分析表明，四层优化神经网络计算的应力强度因子接近于用断裂力学有限元计算的应力强度因子，因此，可以将其应用于实际工程。     

基于Hypermesh的水工结构建模及应用

介绍了Hypermesh软件与CAD软件联合仿真的步骤,重点阐述了该建模方法中对网格的形状、疏密和衔接进行控制的原则。以不均匀地基上结构复杂的某水闸为例,系统地介绍选取特征断面构造模型几何轮廓、综合考虑多个断面划分二维网格和借助土层分界面建立地基的建模方法。经检验,该水闸模型质量满足仿真要求,计算结果符合水闸受力特征,最大拉应力为3.077 MPa(顺河向),出现在闸门过水1工况下水闸边墩支座上。Hypermesh结合CAD平面图建模的方法能够实现复杂水工结构仿真,对水工结构的安全评估具有一定参考价值。     

地下埋藏式钢岔管三维有限元分析

结合某抽水蓄能电站的地下埋藏式钢衬钢筋混凝土岔管工程实例，采用Marc有限元软件，对钢岔管与围岩联合承载进行数值模拟。通过三维有限元线性和非线性计算，考虑了初始地应力、开挖支护引起的二次应力，以及钢衬与混凝土垫层间的初始缝隙对钢岔管受力和变形的影响，分析了岔洞开挖、支护及充水运行等工况下，钢衬、混凝土衬砌、围岩的应力和变形，得出了一些对工程有意义的结论。     

大坝群自动监测报警系统

为及时掌握大坝运行性态，采用现代网络、通信技术，开发大坝群自动监控报警系统，实现对大坝群安全远程实时监控。利用大坝安全综合评价专家系统的评判结果，开发web程序进行远程安全自动报警。系统采用模块化设计，结构灵活，适用性强。     

基于3DEXPERIENCE平台的CATIA二次开发下的拱坝结构快速建模

拱坝的曲线曲面众多,结构复杂,建模过程繁琐且耗时耗力。为便于快速构建拱坝模型,提高建模效率,减少建模过程中的重复工作,提出了一种基于CATIA二次开发的拱坝三维建模方法。该方法依托于3DEXPERIENCE平台,运用面向对象的Python语言,利用Python代码简洁易懂的特点,通过自动化接口连接CATIA模块,对CATIA模块进行二次开发。编写的二次开发程序可读取给定的EXCEL文件中的拱坝模型参数,自动生成草图,继而构建实体,实现批量构建三维形状的功能。这种快速建模方式不仅提高了工作效率,3DEXPERIENCE平台还具有多阶段建模、叠加模型、关联模型的技术特点,为实现三维环境下的模型并行协同设计提供了基础。