基于增强现实的堆石坝工程三维可视化场景构建研究

针对堆石坝工程可视化中需建立大量复杂的环境模型,并且环境模型不能随工程进行及时修改而造成可视化直观性下降的问题,将增强现实技术AR(Augmented Reality)引入堆石坝工程可视化三维场的构建中,实现了基于增强现实的堆石坝工程三维可视化。关键技术包括水工建筑物的建模方法、基于硬件的虚拟相机注册方法、视频监控技术以及虚实图像融合方法等,通过基于硬件的虚拟相机注册技术将虚拟相机拍摄的水工建筑物模型和真实相机拍摄的真实场景融合,以获得增强现实效果。以某工程为例,建立了水工建筑物模型,并通过基于硬件的方式完成了相机三维注册,实现了基于增强现实的堆石坝工程三维可视化。结果表明,该研究能在真实的施工场景中直接显示出虚拟的水工建筑物模型,增强了工程可视化的直观性。     

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。     

基于CATIA的斜心墙土石坝建模与分析

以往水利行业的工程设计多是采用传统二维CAD技术,与之相比,BIM(建筑信息模型)技术具有表达直观、纠错能力强、信息完备等优点。为克服传统设计技术图纸不易修改、表达效果抽象、工作效率低下等缺点,以实现适应斜心墙土石坝特点的水利信息化技术为目标,以CATIA为平台,结合某斜心墙土石坝工程,基于VB对CATIA进行二次开发,建立了参数化模型。同时,基于该模型可快速修改与更新的特性,完成了以填筑量为标准的坝轴线方案比选。最后,基于三维模型所提供的信息进行二次开发实现了多截面的坝坡稳定计算。实践证明,CATIA技术可代替传统设计方法实现信息化建模,也可更广泛实现工程建设全过程的分析计算、施工管理与运行管理工作,进一步提升行业管理水平。     

高心墙堆石坝施工现场交通 可视化仿真研究

在全面分析施工场内交通运输系统的特点及其影响因素的前提下,建立了贯穿整个工程施工 过程的高心墙堆石坝施工场内交通运输系统仿真模型。该模型即可对全部分项工程中各运输环节的场 内交通运输过程进行仿真,又可在仿真计算成果的基础上实现可交互的施工场内交通三维动态可视化 分析。研究成果应用于西南某高心墙堆石坝工程中,其仿真成果验证了该方法的先进性,为工程施工 组织设计及运输方案制定比选提供有效的技术支持。     

基于自适应的高海拔地区心墙填筑进度仿真

为实现高海拔地区特高心墙堆石坝心墙填筑进度的仿真模拟,综合考虑心墙填筑过程中仓面施工料源供给、高海拔区气象特征和仓面施工参数对施工进度的影响,建立了气象预测和料源供给强度、施工机械配置等仿真参数自适应调整的高海拔地区特高心墙堆石坝心墙填筑进度仿真模型。将该仿真模型应用于某特高心墙堆石坝心墙填筑进度管控,结果表明:仿真结果与实际施工进度偏差为2.17%,比传统仿真方法仿真结果更符合施工实际情况,可用于现场施工进度仿真分析。     

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。     

CATIA在水电站施工导流三维模型设计中的应用

详细介绍基于CATIA的三维参数化建模方法及其在某水电站施工导流三维模型设计中的应用情况。同时还介绍了三维设计的概念和设计思路,基于CATIA的水电站施工导流三维模型的设计过程以及应用成效分析。与传统的二维设计相比,能极大地提高工作效率和设计质量,经实际运用检验,取得了较好的效果。     

可视化技术在土石方平衡系统中的应用与研究

介绍了如何在水布垭面板堆石坝土石方平衡系统中实现三维地形、施工方案、施工进度、施工过程可视化的技术;提出了利用真实场景实时绘制技术、实时建模技术和网络通信实现施工方案、施工过程等的可视化设计思想.在PC机上利用Performer和OpenGL编程开发了可视化子系统.该子系统真实地再现了三维坝区景观,并能按多种方式进行漫游,实现了坝体填筑、料场开挖的工程进度的查询和施工方案、施工过程的动态仿真,有助于工程设计与决策人员全面、准确地掌握施工状况,促进大型水电站工程的施工管理.     

300 m级高拱坝设计与施工三维可视化仿真研究

双曲拱坝的C2连续曲面的三维模型表达困难,以双曲拱坝函数方程为基础引入CATIA三维软件,实现交互式设计和分析。同时,完成双曲拱坝细部模型的基于规则的智能化设计。基于大坝详细设计的三维成果,利用组件技术对模型数据进行提取和利用,制定施工方案并进行施工方案的动态可视化仿真。     

基于CATIA的引水隧洞施工进度三维可视化研究

针对水电工程引水隧洞三维模型不能重复利用,并且三维建模与施工进度可视化展示平台不统一的不足,将CATIA引入引水隧洞施工进度三维可视化研究中,在其平台上实现隧洞施工进度三维可视化。关键技术包括参数化方法、设计过程模板化技术、知识工程设计表技术和二次开发技术,通过建立引水隧洞三维参数化模型与施工进度计划的关联,模拟施工过程。以某工程引水隧洞压力管道竖井为例,建立了基于CATIA的引水隧洞压力管道竖井三维参数化模型,并建立了三维模型与施工进度计划的关联,实现了隧洞施工进度三维可视化。结果表明,该研究实现了三维建模平台与施工进度可视化平台的统一,提高了施工进度可视化的效率,为施工进度计划的合理与高效制定提供了理论与技术支持。     

混凝土面板堆石坝流变分析

建议了一个堆石料流变模型，给出有限元求解方法。对水布垭面板堆石坝进行了考虑堆石流变性的应力应变分析。结果表明，堆石流变性对结构的性态会有比较大的影响，特别是对面板的应力状态影响很大。对于分期浇筑面板、分期蓄水的大型面板堆石坝，考虑施工期堆石的流变性是必要的。     

驮英水库坝型比较阶段的混凝土面板堆石坝设计

驮英水库拦河坝经混凝土面板堆石坝与碾压混凝土重力坝两种坝型的比选,推荐采用混凝土面板堆石坝坝型。根据地质地形情况对混凝土面板堆石坝、溢洪道、灌溉、发电系统等建筑物进行协调布置。结合坝料主要来源于料场和溢洪道开挖料的特点,对大坝进行了分区设计,并根据坝料室内试验及现场试验结果初步确定坝体填筑标准。     

基于知识工程模板的月牙肋岔管参数化设计

基于CATIA软件的知识工程技术,提出了月牙肋钢岔管的三维参数化设计方法。选取合适的定位条件,并通过建立参数关联实现用户输入参数与草图、三维模型之间的驱动关系,建立了通用的月牙肋岔管的设计模板。采用该模板可以快速确定月牙肋岔管多种设计方案,并导入有限元软件进行结构分析,获得最终设计方案。在三维模型上进行焊缝分缝设计后,借助曲面展开功能获得管节展开图,并自动生成控制点坐标表和材料表。该设计方法以建立模板为核心,整合了岔管参数化建模、有限元结构分析、焊缝分缝设计和绘制岔管展开图四大功能,满足了月牙肋岔管施工详图阶段的设计需求,在工程应用中显示了设计效率高的优点。     

某水电站混合坝接头坝顶开裂成因分析

针对混合坝接头处存在软硬材料的接触界面并易产生坝顶裂缝的问题,以某水电站混合坝工程为例,针对其在初次蓄水后心墙堆石坝接头部位坝顶出现多处裂缝的现象,通过考虑坝料的湿化与流变特性,采用有限元耦合变形倾度法对右岸心墙堆石坝及接头坝段开展了三维数值仿真分析。结果表明:(1)蓄水引起的上游堆石湿化变形是导致接头坝顶开裂的主要原因;(2)接头部位的坝料受下部混凝土接头斜坡的支撑约束,沉降位移明显小于上游堆石,导致变形不协调,引起土体开裂;(3)坝顶沉降梯度较大是坝顶出现裂缝的主要原因,其中沿坝体顺河向的坝顶沉降梯度引起的裂缝与坝轴线平行,沿坝顶顺河沉降梯度引起的裂缝与坝轴线垂直。对比实际坝顶开裂部位,初步判断当坝顶不均匀沉降梯度0.6%时,产生开裂的概率较高。研究所得成果可为混合坝的设计施工提供参考。     

浅论砼面板堆石坝设计

砼面板堆石坝在我国起步较晚,但发展很快。该坝体断面大部分是按经验确定的,只有少数情况要进行稳定分析。坝体砼面和防浪墙的结构和布置,可参考已建工程而定。要重视填筑体的材料选择和分区。面板坝的设计大部分作二维有限元分析,少数作三维分析。对面板的施工要采取严格措拖,防止出现裂缝。     

堆石坝施工组织的计算机辅助设计研究

高堆石坝施工过程复杂，影响施工的随机因素众多，传统的设计方法很难准确地得到施工组织设计中一些重要的参数。以现有循环网络仿真技术为基础，利用GIS的三维可视化技术，通过对堆石坝施工过程的系统分析与研究，实现了堆石坝施工组织的计算机辅助设计，得到了合理的施工参数，形象地描述了堆石坝施工过程复杂的时空逻辑关系。为此，编制了仿真计算程序，并在某高堆石坝施工中应用。其详尽的仿真成果证明了仿真软件是制定切实可行的大坝施工组织方案、预测工程未来进展以及进行施工现场的实时控制与管理的有效手段。     

重力坝参数化设计系统开发

为减轻重力坝设计中的人工计算工作量,提升设计效率,提出了一种基于CATIA二次开发的重力坝三维参数化设计方法,以实现高效快速设计重力坝的过程。通过非溢流坝段的剖面拟定、抗滑稳定及应力分析、CATIA自动三维建模、快速出图、网格自动剖分、ANSYS有限元计算、及定制CATIA的"重力坝辅助设计"功能模块,运用该方法对国内某水利工程的重力坝实例进行了设计与分析,应用本程序所得结果与理论值一致,证明本程序可靠性好;所用程序耗时远低于人工费时,说明其能提高工作效率。通过工程实例验证了此方法的可行性,虽然该方法的研究对象是非溢流坝段,但该方法同样可以应用于溢流坝段及其他坝型,具有一定的推广价值。