基于SLAM优化的高拱坝施工仿真移动AR可视化

目前基于增强现实（augmented reality,AR）的高拱坝施工仿真可视化研究,存在可视化角度受限及系统集成度差的问题。移动AR具有交互方式多元化的优势,但存在相机注册误差较大的不足。针对上述问题,提出基于同步定位与地图构建（simultaneous localization and mapping,SLAM）优化的高拱坝施工仿真移动AR可视化方法。本文首先基于SLAM根据目标三维-二维成像关系精确计算初始化相机注册参数,并利用ARCore运动追踪实现移动中实时相机注册;同时,结合相机注册结果,将施工仿真虚拟场景与实际场景融合,实现施工仿真移动AR可视化分析。工程应用表明,基于SLAM优化的移动AR施工仿真可视化系统,初始化相机注册精度相比传感器提高了97.6%,移动中相机注册误差平均仅为0.275 m,能够实现多方位的空间决策分析。     

基于Vague集的拱坝施工方案模糊综合评价

混凝土拱坝施工方案优选量个具有定性定量指标的多目标综合评价问题。本文首先构建了具有多层次递阶结构的拱坝施工方案综合评价的指标体系,进而针对指标信息的模糊不确定性,提出了基于Vague集的拱坝施工方案模糊综合评价方法,建立了基于Vague集相似度的综合评价模型,克服了传统模糊集不能体现信息介于肯定与否定之间踌躇性的弊端。最后拉西瓦工程实例研究表明了本文方法的可行性,从而为拱坝施工方案的综合评价提供了一条新的途径。     

高拱坝施工的SD-ABMS混合仿真建模研究

针对现有的高拱坝施工仿真多采用离散事件仿真（discrete event simulation,DES）这一建模方法,难以从微观层面精细地描述大坝施工复杂系统中的个体行为,同时仿真模型缺乏对关键连续因素的复杂作用关系进行定量分析的问题,提出高拱坝施工的SD-ABMS混合仿真建模方法。首先采用基于多智能体的仿真与建模方法（agent-based modeling and simulation,ABMS）,依据高拱坝施工流程,抽象出拌和楼、自卸汽车、缆机、施工仓面四种Agent和详细的混凝土转运过程,对各Agent的行为以及它们之间的相互作用进行建模;同时,对影响施工效率的各种连续因素,基于系统动力学方法（system dynamics,SD）进行建模,定量分析疲劳、熟练度等连续影响因素对施工效率的影响;最后,以工作时间、缆机循环时间等为接口变量,建立高拱坝施工的SD-ABMS混合仿真模型。工程应用表明,与传统DES模型以及单一ABMS模型相比,仿真结果与工程实际偏差率分别平均缩小了4.83%和3.5%,为高拱坝施工过程精细化仿真分析提供了新的思路。     

基于粒子群算法的高拱坝仓面排序多目标优化研究

混凝土高拱坝浇筑施工中,仓面排序是重要环节,如何通过施工进度和施工均衡性的优化获得合理的仓面排序方案是需要解决的重要问题。目前的排序方法大都是根据已有的经验或基于对坝块属性值的数学分析来制定跳仓排序规则,无法有效地解决仓面排序的多目标优化问题。本文综合考虑影响混凝土浇筑的各项因素,建立了以高拱坝跳仓排序规则为变量,以优化施工工期、月浇筑强度、浇筑机械利用率为目标的多目标优化模型,应用粒子群算法对该多目标优化问题进行求解,从而获得多目标综合最优的仓面排序方案。实例表明,本文采用粒子群算法实现了对仓面排序方案的优化调整,计算得到的Pareto解集能够为决策者提供多个方案以便更好地决策,利用逼近理想解法优选的排序方案与传统仓面排序方法的施工仿真结果相比,能够获得更短的工期和更均衡的浇筑过程,对于指导现场施工具有重要意义。     

高拱坝施工仿真参数EMD-P-ILSTM动态更新模型研究

施工仿真参数更新是确保建设期施工进度仿真准确性的关键。但现有的参数更新方法难以对参数局部非线性和波动性变化特征进行学习和提取,更新精度有待进一步提高。为此,本文利用深度学习模型能够深度挖掘参数序列隐含信息的优势,采用分解-预测-集成的建模新思路,提出高拱坝施工仿真参数EMD-P-ILSTM动态更新模型。该模型利用基于自适应步长改进的天牛须算法对长短期记忆网络模型的超参数进行自动寻优,以提高建模效率。采用经验模态分解法将参数序列分解为多个平稳的子序列,并利用偏自相关函数自动选取各子序列的时间窗口。工程实例表明,相比于未改进的LSTM、BPNN、SVM和贝叶斯更新方法,本文模型能有效跟踪施工参数的复杂变化,具有更高的预测精度。     

高拱坝表孔宽尾墩体型优化试验研究

高拱坝表孔溢流坝面短,作用水头低,堰前行进水流具有向心倾向.宽尾墩消能工应用在高拱坝泄洪表孔必须与此特点相适应.本文对宽尾墩应用在高拱坝坝顶泄洪表孔的体型布置进行了试验研究.结果表明,宽尾墩应用在高拱坝表孔时,出口角度不宜采用挑角,而应采用俯角:采用较大的宽尾墩墩尾折角有利于水流的纵向扩散和减小水垫塘底板冲击动压;同时为避免拱坝曲率造成的水流径向集中现象,两边表孔宽尾墩应采用非对称体型设计.优化后表孔水流能够在竖向及纵向充分扩散,空中呈窄而高且长的流态,在水垫塘中横向分区入水明显,不仅使水垫塘底板冲击动压减小和冲击点向下游偏移,而且为高拱坝表深孔水舌相互穿插无碰撞消能,减轻泄洪雾化创造了条件,对狭窄河谷中的高坝工程具有重要的工程应用价值.     

高拱坝表孔以上结构受力分析和施工方案探讨——以构皮滩拱坝为例

表孔一般是高拱坝泄洪的主要通道,具有孔口数量多、结构尺寸大、受力状态复杂的特点.它对坝体结构削弱较大,顶部一般设连接大梁以提高大坝上部结构的整体性,而孔道常采用跨横缝布置,孔道两侧闸墩难以同步上升,连接大梁施工难度大.本文以构皮滩拱坝为例,对高拱坝表孔以上结构受力分析和施工方案进行探讨,可供同类工程参考.     

高拱坝非线性地震反应分析中横缝模拟方案研究

本文采用显示有限元结合人工透射边界的地震波动模拟方法和动接触力模型,研究了高拱坝地震反应分析计算模型中,合理模拟坝体非线性反应所需的横缝设置条数,位置和间距,得出了设置少数横缝能基本反映坝体应力反应,但横缝张开度则与横缝布置间距密切相关,准确模拟横缝开合情况需模实际间距,及顶拱冠和两坝头可能出现较大横缝开度的结论。     

基于改进HHT的高拱坝模态参数识别方法研究

水工结构出现损伤会使结构特定部分的质量或刚度发生损失,进而改变结构动力特性,这些都将在结构的模态信息中有所反映,因此如何精确地获取结构的模态信息是水工结构运行状态监测的重要前提。本文针对原型动力试验激励难的问题,结合水工结构环境激励荷载的特点,研究基于改进HHT（Hilbert-Huang Transform）的高拱坝模态参数方法。针对密频结构响应信号EMD分解过程中出现的模态混叠现象,提出了带通滤波和伪信号处理技术相结合的方法,对泄洪振动信号的EMD过程进行控制,得到结构的各阶模态分量,然后应用随机减量法提取出各阶模态分量的自由衰减信息,最后对自由衰减信息进行Hilbert变换和最小二乘拟合,得到拱坝的模态参数。     

乌溪江梯级水电站隐随机优化调度方案

针对乌溪江梯级水电站的特点,充分利用水库优化调度技术,采用隐随机方法分别拟合了该梯级电站逐月和逐旬的优化调度函数,并通过模拟调度对比分析,最终确定了该梯级电站的优化调度方案。计算表明,该优化成果合理,效益显著,能有效应用于生产实际。     

高拱坝坝基断层加固力研究

高拱坝坝基断层的处理是拱坝建基面设计中重要的一环,该处应力复杂,确定置换体、锚固体所应承受加固力比较困难。本文运用变形加固理论对高拱坝坝基断层的加固机理进行研究。变形加固理论揭示了自承力、加固力、外荷载、结构稳定性和变形之间内在的联系,指出在给定外荷载作用下,结构的加固区域就是出现不平衡力的区域,为抑制破坏所需加固力即为不平衡力的反向力。研究结果表明:坝基断层为不平衡力集中区,断层的不平衡力与断层受力相比为小量,但它关系到断层的稳定性;不平衡力的大小、方向和分布有助于确定断层的加固区域及制定合理的加固方案。     

高拱坝温度荷载计算方法探讨

现行拱坝设计规范中温度荷载是基于无限长自由平板的解析解得出的,且仅考虑了运行期坝体断面的平均温度和等效线性温差,没有考虑非线性温差的影响.这种简化具有一定的近似性,尤其无法反映上下游水位变化区的温度梯度变化较大的空间效应.本文以溪洛渡拱坝为例,分别采用解析法和有限元法分析了大坝的温度荷载,探讨了两者之间的差异.     

基于ANSYS的拱坝等效应力研究

本文基于大型有限元计算软件ANSYS结合工程实例进行了拱坝的三维有限元分析,利用其二次开发语言APDL编制了拱坝等效应力的计算程序,并将计算结果与拱梁分载法的计算结果进行了对比,验证了其实用性。     

双曲拱坝的优化及可视化语言的应用

本文共分6部分。第1部分简要说明建立拱坝优化的数学模型。第2部分说明应用复形法的若干改进。第3部分简要说明逐步逼近解法的运用。第4部分说明拱坝优化成果满足不同荷载组合要求的处理。第5部份简要说明在拱坝优化中应用可视化语言的必要性与可行性。第6部分介绍一个坝例优化的主要结果。     

基于随机微粒群算法的电力系统无功优化

介绍保证以概率1全局收敛的随机微粒群算法,针对随机微粒群算法难以在有限进化代数搜索到全局最优解的问题,介绍一种改进的随机微粒群算法,这种算法对随机微粒群算法停止进化的微粒采用模拟退火方法生成,使得搜索更为有效.提出将两种算法分别应用于电力系统无功优化,通过对IEEE14节点系统的仿真计算,并与遗传算法、标准微粒群算法相比较,结果表明这两种算法取得了更好的优化效果,改进的随机微粒群算法更具有实用意义.     

高拱坝真实工作性态仿真的理论与方法

高拱坝的安全是坝工界非常关注的问题,其中的核心问题之一就是大坝在当前荷载工况下的真实工作性态。本文从高拱坝真实荷载、分析方法与技术、参数与准则等3个方面就近几年来取得的有关高拱坝真实工作性态仿真的理论与方法的成果进行系统的阐述,建立起高拱坝真实工作性态仿真研究的整体概念,服务于高拱坝的设计与施工。     

高面板堆石坝填筑分期断面优化分析研究

对于高面板堆石坝,填筑分期断面形状和尺寸不仅关系到坝体填筑强度、填筑速度,同时也与坝体沉降变形控制紧密相关。本文综合考虑施工程序、施工强度等施工组织要素和坝体变形控制,构建了高面板堆石坝填筑分期断面优化模型,该模型可以对填筑断面的形状和尺寸进行优化。通过对传统粒子群算法的改进,提出了填筑分期断面优化的异质粒子群算法。工程案例分析表明:该方法具有较好的稳定性和收敛性。     

库底饱和淤积砂层对高拱坝地震反应的影响研究

本文中采用时域显式有限元方法,将库底淤积砂层模拟为重流体,以小湾拱坝为例,分析可压缩库水条件下库底饱和淤积砂层对高拱坝地震反应的影响。计算结果表明,从总体上来说饱和淤砂层的存在对高拱坝地震反应影响较小,但是仍有一些局部反应的变化值得注意。     

高拱坝极限抗震能力研究之挑战

我国西南地区在建和拟建的多座高拱坝抗震安全问题十分突出,大坝抗震安全是我国西部大开发战略中水利水电建设工程无法避让和必须面对的严重挑战,研究拱坝系统极限抗震能力是确保地震时不发生库水失控下泄的关键课题之一。拱坝系统极限抗震能力的研究包括数值模型方法和物理模型动力试验方法。在实际拱坝震害资料匮乏的情况下,物理模型与数值模型两种研究途径的成果,相互验证、相互补充,进而对拱坝系统极限抗震能力获得更加全面、更加完整的认知。拱坝系统振动台动力模型破坏试验是对十分稀少的实际强震条件下拱坝系统地震响应观测资料的重要补充,从而为探索拱坝系统在地震作用下的损伤发生、发展规律,为研究拱坝系统极限抗震能力提供重要依据。     

基于随机动态规划方法的电缆运维最优方案

提出了一种基于随机动态规划方法的电力电缆最优更换方案。该方案基于电缆绝缘材料随机老化模型,得出电力电缆的故障概率分布和绝缘老化等级;给出了计划区间内每年的维护决策,从而优化整体成本,降低电缆线路引起的意外停电事故,提高电网运行可靠性。