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三峡工程施工中的计算机仿真技术

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郑瑛

摘要：三峡总公司在三峡工程二期混凝土大坝浇筑中开发了功能强大的计算机仿真系统，可以快速评价承包商作的施工总进度计划，对技术措施进行定量分析，快速比较多种浇筑方案，对影响混凝土施工的各种因素作敏感性分析，对工程进度进行实时控制，还可对浇筑过程进行三维动态显示等。三峡工程截流及围堰工程施工过程的仿真研究，基于可视化技术及计算机图形、图像技术、多媒体技术等，以三维动态方式生动逼真地展示了截流、围堰填筑施工全过程。

关键词：计算机仿真；施工；三峡工程

计算机仿真技术应用于水电工程施工近30年，应用范围从辅助施工组织设计扩展到结构设计、三维动态显示等，从仿真单一的混凝土坝浇筑到仿真土石坝施工、截流施工、地下工程施工等；应用目标从静态的方案优选发展到动态的实时控制等；从最初把仿真成果仅仅作为一种不重要的决策参考，逐渐发展成水电工程、尤其是大型水电工程规划、设计和施工管理中不可缺少的技术手段。三峡总公司在三峡工程二期混凝土大坝浇筑中开发了功能强大的计算机仿真系统，可以快速评价承包商作的施工总进度计划，对技术措施进行定量分析，快速比较多种浇筑方案，对影响混凝土施工的各种因素作敏感性分析，对工程进度进行实时控制，还町对浇筑过程进行三维动态显示等。三峡工程截流及围堰工程施工过程的仿真研究。基于可视化技术及计算机图形、图像技术、多媒体技术等，以三维动态方式生动逼真地展示了截流、围堰填筑施工全过程。

1大坝混凝土施工过程仿真

三峡工程大坝混凝土工程不仅量大，工序复杂，施工期长，影响和制约因素众多，而且大型施工经验有限，国内成熟的施工方案也不多。巨型工程的施啊，难免会出现许多不可预见的干扰因素，且在各种因素变化时，难以快速对大坝混凝十施工进行多方案比较及调整。三峡开发总公司通过委托有关科研部门，根据以往系统工程在大坝混凝土施工中应用的经验，通过对三峡工程的施工特性和需要的分析，运用现代科技管理技术．实现了快速制定大坝混凝土浇筑的施工进度计划、合理地评价预先拟定的施工方案、实现进度计划的适时监控，为业主的重大决策提供了依据。

1.1大坝混凝土施工过程仿真

大坝混凝土施工包括砂石料生产、混凝土拌和、混凝土运输和混凝土浇筑4个子系统。在混凝土的浇筑过程中，坝区工作面的施工组织非常复杂，影响施工的因素众多，除混凝土生产和浇筑的生产效率外，还有坝体结构型式(孔洞、廊道)、气候条件、坝体分缝分块、相邻高差、温度控制措施、接缝灌浆、基础处理、仓面处理等。

三峡二期大坝厂程混凝土施工，采用了高架门机、圆筒式门机、胎带机、缆机、塔带机等多种机械联合作业。这些机械运行方式不同，生产效率不同，且投入使用的时间也不同，导致混凝上浇筑在时间和空间上均出现了互相交叉、互相干扰的情况，更增加了大坝混凝土浇筑施工组织的难度。在作施工组织设计时．需在设备使用基本原则的基础上，根据坝面施工的具体情况，以及混凝土浇筑设备的丁作范围、布置位置、使用时间，作出具体的设备配置安排。

通过收集、整理分析时间约束条件、大坝混凝土温度控制、气象条件、间歇时间、相邻高差等大坝施工参数，遵循浇筑设备时钟最小优先原则、坝块浇筑高程最低优先原则、坝块间隙时间最长优先原则，建立坝体浇筑仿真计算的数学模型，实现状态变量、决策变量与约束条件之间的数学逻辑关系的定量描述，通过状态变量和决策变量的不断改变．按照既定的浇筑规律和约束条件对大坝混凝土的施。厂过程进行仿真。混凝土浇筑仿真施工的要点为：

(1)首先判断有无可浇筑的混凝土块，否则模拟时钟时间直接向前推进。重新判断直到条件均满足为止。

(2)如果有满足条件的混凝土块，需先确定混凝土浇筑块的位置，然后确定浇筑该块混凝土的浇筑设备及数量。

(3)如此反复循环，各台设备从大坝开始浇筑之时起，随着浇筑工作的进行，设备的工作时间逐渐增加，直至整个大坝混凝土全部浇筑完毕，此时设备的工作延续时间就是大坝总浇筑工期，累计的混凝土量即为浇筑完成的混凝土量。各时段浇筑的混凝土即为混凝土浇筑强度。在这个循环过程中，随时记录设备的工作时间状态、坝块的浇筑顺序及混凝土量、各坝段高程，即可得到设备的工作状态和大坝施工面貌的动态变化过程。

整个系统的主要功能模块包括主控模块、数据库文件管理模块、数据处理模块、模拟计算模块、图形模块、报表模块、查询模块等。这几个模块之间，以数据文件为媒介进行交流。

系统具有文件的存取与多方案的自动比较、二维与三维动态图形显示、信息动态反馈功能、强大的适应能力及处理特殊问题的能力(包括自动调整层高及倒缝、各种异常情况的处理、层厚调整、设备的调整、修订目标进度)、动态跟踪跳块过程等特点。

2大江截流计算机决策仿真

通过建立三峡工程大江截流及相关工程的水力学计算模型和三维实体模型，对大江截流工程的施