CN113486417A - 一种控制主塔和钢梁施工仿真系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种控制主塔和钢梁施工仿真系统，与现有技术比较，本发明还包括模拟桥梁建设进行模拟施工建设的测试平台、接收桥梁建设参数进行相应比例缩小转换并根据所述桥梁的建设位置获得所述桥梁预设建筑位置的自然条件和施工环境对应数据信息收集并进一步分析计算获得所述模拟系统的各环境参数的数据分析模块、进一步获得所述桥梁对应主塔、钢梁和斜拉索的对应的模拟施工规格参数并根据现有桥梁施工技术进行模拟施工的施工模块、对所述模拟桥梁的进行现实建设位置的环境参数的仿真模块和对模拟桥梁进行作用参数监测的数据监测模块。本发明通过对相应参数的主塔和钢梁的规格输入相应仿真生成模拟桥梁进一步对所述桥梁进行性能测试分析。
Description
技术领域
本发明涉及一种桥梁施工技术领域，尤其涉及一种控制主塔和钢梁施工仿真系统。
背景技术
桥梁又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。桥梁作为一种拉索体系，桥梁比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。桥梁由许多直接连接到塔上的钢缆吊起桥面，桥梁主要由索塔、主梁、斜拉索组成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，其中索塔也称为主塔，主塔的材料有钢和混凝土的。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。桥梁的主要结构包括主塔、主梁、斜拉索等组成部分。其中主梁由若干个节间钢梁接连形成。
本实验团队长期针对桥梁施工技术和特想进行大量相关记录资料的浏览和研究，同时依托相关资源，并进行大量相关实验，经过大量检索发现存在的现有技术如CN108332983B、WO2020134402A1、KR101624627B1和KR101115365B1。如现有技术的一种桥梁抗爆试验台座，包含承台、立柱、横梁、桥面及多根拉索；所述立柱和所述桥面均设置在所述承台上；立柱顶部通过横梁连接；立柱和桥面通过所述拉索连接；所述桥面的两端设置有若干配重块；所述立柱将桥面分为若干桥面节段。本发明解决了桥梁在爆炸荷载下，各构件间相互影响，并通过配重解决拉索索力的问题，可模拟真实情况的抗爆试验台座。但是现有技术的桥梁模拟技术较少，同时现有技术的桥梁模拟系统主要针对桥梁的相对作用力的监测和预测，对于所述桥梁的不同参数自动模拟建设、对应建筑效果的直接观察和对应参数获知，有效提高模拟系统的数据准确性和直观性。
为了解决本领域普遍存在对使用者的仿真系统参数可参考性低、模拟桥梁施工过程不可观察性、模拟桥梁的模拟度低等等问题，作出了本发明。
发明内容
本发明的目的在于，针对目前所存在的不足，提出了一种控制主塔和钢梁施工仿真系统。
为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：
可选的，一种控制主塔和钢梁施工仿真系统，所述仿真系统包括对真实桥梁建设进行模拟施工建设的作业平台的测试平台、接收所述真实桥梁建设参数进行相应比例缩小转换并根据所述真实桥梁的建设位置获得所述真实桥梁预设建筑位置的自然条件和施工环境对应数据信息收集并进一步分析计算获得所述仿真系统的各模拟环境参数的数据分析模块、根据所述数据分析模块进一步获得所述模拟桥梁对应主塔、钢梁和斜拉索的对应的模拟施工规格参数并根据现有所述真实桥梁施工技术进行模拟施工的施工模块、设置于所述测试平台上对所述模拟桥梁进行真实位置的环境参数的仿真模块和对模拟桥梁进行性能参数监测的数据监测模块。
可选的，所述测试平台包括具有开口的立体容器的模拟台、对所述模拟台支撑固定于地面的若干支撑柱的支撑台、位于所述模拟台底部进行所述模拟桥梁的主塔的固定的固定端和设置于所述模拟台侧壁对所述模拟台内液体的液面进行监测的液面传感器。
可选的，所述数据分析模块包括用于真实桥梁的建设参数的数据进行收集的数据输入单元、对所述数据输入单元进行相应比例缩小进一步获得所述模拟桥梁对应相关参数的模拟施工数据的处理单元和将所述处理单元所获得的模拟施工数据进一步生成模拟施工对应的原料的种类和规格的数据生成单元。
可选的，所述施工模块包括对所述模拟桥梁进行混泥土填筑的填筑机构、对所述钢梁进行拼装形成主梁的组接单元和使所述主塔和所述钢梁进行钢索以预定张力进行拉引固定的校准模块。
可选的，所述仿真模块包括设置于所述测试平台进行河水洪水期中水位涨落的水位模拟单元、对所述河水对所述真实桥梁的冲击流速进行模拟并作用于所述模拟桥梁的流速模拟单元和模拟通行车辆作用于所述模拟桥梁的承重模拟单元。
可选的，所述数据监测模块包括对所述模拟桥梁承重情况进行监控的承重监测单元、对所述模拟桥梁的振动程度进行监测的振幅监测单元和根据所述承重监测单元与振幅监测单元进一步判断所述模拟桥梁对应模拟的真实桥梁的相关安全参数。
可选的，所述处理单元包括如下步骤:
S101：采集真实桥梁的施工现场和设计图纸中的数据参数匹配的施工现场数据，并以此在模拟软件中建立真实桥梁的有限元分析模型；
S102：对真实施工过程进行仿真模拟，并对真实施工过程的工作进行单元划分并获得各工作单元中均与施工现场和设计要求的相应材料的材料规格和数量的物理特性参数；
S103：根据预设比例将所述真实桥梁各参数进行比例缩小转换获得模拟桥梁各仿真参数数据即所述模拟桥梁施工过程中对应所述真实桥梁的所述工作单元的各仿真工作单元对应的材料规格和数量；
S104：生成所述模拟桥梁的仿真施工动画以及根据所划分的所述工作单元对所述施工动画对应划分并进一步生成所述仿真施工过程各工作单元中各工作设备的控制指令。
本发明又一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括所述仿真系统的控制方法和数据处理程序，所述仿真系统控制方法和数据处理程序被处理器执行时，实现所述仿真系统的控制方法和数据处理的步骤。
本发明所取得的有益效果是：
1.通过仿真系统的模拟桥梁的参数调整获得预定比例缩小处理的模拟桥梁的仿真建设进一步提高桥梁建设的模拟效果。
2.通过对真实桥梁建设位置的环境系数进行获知并通过比例转换重现作用于所述模拟桥梁对应获得所述桥梁的较高参考度的预测参数获知。
3.通过输入不同所述桥真实桥梁参数的输入和改变对应控制所述主塔和钢梁对应的施工过程的参数信息进一步对比不同参数桥梁的建设的效果。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1为本发明的仿真系统的模块化示意图。
图2为本发明的驱动机构的结构示意图。
图3为本发明的处理单元的流程示意图。
图4为本发明的施工模块的仿真施工的流程示意图。
图5为本发明的仿真系统的实验构示意图。
附图标号说明：1-固定机构；2-钢丝绳；3-连接杆；4-伸缩驱动杆；5-移动块；6-平行梁；7-活动梁杆；8-悬板。
具体实施方式
为了使得本发明的目的.技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内.包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位.以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一：
本实施例构造了一种对桥梁进行模拟建筑的仿真系统：
一种控制主塔和钢梁施工仿真系统，所述仿真系统包括对真实桥梁建设进行模拟施工建设的作业平台的测试平台、接收所述真实桥梁建设参数进行相应比例缩小转换并根据所述真实桥梁的建设位置获得所述真实桥梁预设建筑位置的自然条件和施工环境对应数据信息收集并进一步分析计算获得所述仿真系统的各模拟环境参数的数据分析模块、根据所述数据分析模块进一步获得所述模拟桥梁对应主塔、钢梁和斜拉索的对应的模拟施工规格参数并根据现有所述真实桥梁施工技术进行模拟施工的施工模块、设置于所述测试平台上对所述模拟桥梁进行真实位置的环境参数的仿真模块和对模拟桥梁进行性能参数监测的数据监测模块，所述测试平台包括具有开口的立体容器的模拟台、对所述模拟台支撑固定于地面的若干支撑柱的支撑台、位于所述模拟台底部进行所述模拟桥梁的主塔的固定的固定端和设置于所述模拟台侧壁对所述模拟台内液体的液面进行监测的液面传感器，所述数据分析模块包括用于真实桥梁的建设参数的数据进行收集的数据输入单元、对所述数据输入单元进行相应比例缩小进一步获得所述模拟桥梁对应相关参数的模拟施工数据的处理单元和将所述处理单元所获得的模拟施工数据进一步生成模拟施工对应的原料的种类和规格的数据生成单元，所述施工模块包括对所述模拟桥梁进行混泥土填筑的填筑机构、对所述钢梁进行拼装形成主梁的组接单元和使所述主塔和所述钢梁进行钢索以预定张力进行拉引固定的校准模块，所述仿真模块包括设置于所述测试平台进行河水洪水期中水位涨落的水位模拟单元、对所述河水对所述真实桥梁的冲击流速进行模拟并作用于所述模拟桥梁的流速模拟单元和模拟通行车辆作用于所述模拟桥梁的承重模拟单元，所述数据监测模块包括对所述模拟桥梁承重情况进行监控的承重监测单元、对所述模拟桥梁的振动程度进行监测的振幅监测单元和根据所述承重监测单元与振幅监测单元进一步判断所述模拟桥梁对应模拟的真实桥梁的相关安全参数，本发明又一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括所述仿真系统的控制方法和数据处理程序，所述仿真系统控制方法和数据处理程序被处理器执行时，实现所述仿真系统的控制方法和数据处理的步骤；
其中所述主塔和主梁桥面均设置在模拟台上，所述主塔与所述主梁桥面通过所述拉索进行连接固定，所述模拟台底部为不锈钢钢板材质结构，所述测试平台的零件和电线分布在所述不锈钢钢板平台下方，所述测试平台还包括电源控制柜以及控制所述仿真系统各设备工作情况的控制端，其中电源控制柜为输入电源的控制开关，所述模拟台采用不锈钢架构或者进行土方开挖以及垫层防水和水池的钢筋混凝土浇筑，以保证所述模拟台底面深度以及而确保所述模拟桥梁安装精度达到设计要求，所述模拟桥梁包括横梁、主塔、混凝土、横梁内埋设的钢管、绑扎主塔和横梁的钢筋、连接所述主塔和横梁的拉索、配合于所述拉索并通过混凝土固定于所述横梁的锚头，其中所述主塔顶部通过横梁连接，所述横梁内部埋设有方钢管，所述主塔和桥面通过拉索连接，其中所述主塔和横梁为钢筋混凝土结构，所述模拟台、主塔和横梁通过模拟施工浇筑成为整体，所述主塔将桥面分为若干桥面节段，所述桥面节段为钢梁，所述钢梁内设置有沿桥面宽度方向从两侧向中间厚度逐渐减少的混凝土，所述拉索通过所述主塔上预留有穿拉索的孔道进而所述拉索的其中一端固定于所述主塔且另一端通过锚头与所述钢梁连接，所述拉索通过锚头与所述钢梁连接；
所述数据分析模块包括用于实验人员的真实桥梁建设参数的数据输入单元、对所述数据输入单元通过相应处理程序进行相应比例缩小进一步获得所述模拟桥梁对应的模拟施工数据的处理单元和将所述处理单元所获得的模拟施工数据进一步生成对应原料的种类和规格的数据生成单元，其中所述处理程序为DELMIA等等现有技术的BIM技术软件，在此不再赘述，所述真实桥梁建设参数包括所述桥梁建设设计的各设备和材料对应的尺寸、材料属性和施工条件；
所述处理单元包括如下步骤:
S101：采集真实桥梁的施工现场和设计图纸中的数据参数匹配的施工现场数据，并以此在模拟软件中建立真实桥梁的有限元分析模型，
S102：对真实施工过程进行仿真模拟，并对真实施工过程的工作进行单元划分并获得各工作单元中均与施工现场和设计要求的相应材料的材料规格和数量的物理特性参数，
S103：根据预设比例将所述真实桥梁各参数进行比例缩小转换获得模拟桥梁各仿真参数数据即所述模拟桥梁施工过程中对应所述真实桥梁的所述工作单元的各仿真工作单元对应的材料规格和数量，
S104：生成所述模拟桥梁的仿真施工动画以及根据所划分的所述工作单元对所述施工动画对应划分并进一步生成所述仿真施工过程各工作单元中各工作设备的控制指令；
其中所述仿真参数数据由模拟软件自动计算生成，所述单元节点的数量根据可由本领域技术人员自行设置，在此不再赘述，本发明通过采集施工现场的数据并以此建立有限元模型，通过有限元模型便于计算的特点，进一步获得缩放处理后的模拟桥梁中各参数大小，并通过对真实桥梁施工过程进行若干工作单元划分，进一步将所述真实桥梁的工作单元对应所述仿真施工动画获得所述仿真施工的仿真工作单元并分析获得所述仿真工作单元中各设备的控制指令，实现了提供一种能够准确模拟真实施工现场的进行仿真施工展现的施工控制方法。
实施例二：
本实施例构造了一种对所述模拟台以预定参数进行所述桥梁进行施工过程模拟的仿真系统；
一种控制主塔和钢梁施工仿真系统，所述仿真系统包括对真实桥梁建设进行模拟施工建设的作业平台的测试平台、接收所述真实桥梁建设参数进行相应比例缩小转换并根据所述真实桥梁的建设位置获得所述真实桥梁预设建筑位置的自然条件和施工环境对应数据信息收集并进一步分析计算获得所述仿真系统的各模拟环境参数的数据分析模块、根据所述数据分析模块进一步获得所述模拟桥梁对应主塔、钢梁和斜拉索的对应的模拟施工规格参数并根据现有所述真实桥梁施工技术进行模拟施工的施工模块、设置于所述测试平台上对所述模拟桥梁进行真实位置的环境参数的仿真模块和对模拟桥梁进行性能参数监测的数据监测模块，所述测试平台包括具有开口的立体容器的模拟台、对所述模拟台支撑固定于地面的若干支撑柱的支撑台、位于所述模拟台底部进行所述模拟桥梁的主塔的固定的固定端和设置于所述模拟台侧壁对所述模拟台内液体的液面进行监测的液面传感器，所述数据分析模块包括用于真实桥梁的建设参数的数据进行收集的数据输入单元、对所述数据输入单元进行相应比例缩小进一步获得所述模拟桥梁对应相关参数的模拟施工数据的处理单元和将所述处理单元所获得的模拟施工数据进一步生成模拟施工对应的原料的种类和规格的数据生成单元，所述施工模块包括对所述模拟桥梁进行混泥土填筑的填筑机构、对所述钢梁进行拼装形成主梁的组接单元和使所述主塔和所述钢梁进行钢索以预定张力进行拉引固定的校准模块，所述仿真模块包括设置于所述测试平台进行河水洪水期中水位涨落的水位模拟单元、对所述河水对所述真实桥梁的冲击流速进行模拟并作用于所述模拟桥梁的流速模拟单元和模拟通行车辆作用于所述模拟桥梁的承重模拟单元，所述数据监测模块包括对所述模拟桥梁承重情况进行监控的承重监测单元、对所述模拟桥梁的振动程度进行监测的振幅监测单元和根据所述承重监测单元与振幅监测单元进一步判断所述模拟桥梁对应模拟的真实桥梁的相关安全参数，本发明又一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括所述仿真系统的控制方法和数据处理程序，所述仿真系统控制方法和数据处理程序被处理器执行时，实现所述仿真系统的控制方法和数据处理的步骤；
其中所述主塔和主梁桥面均设置在模拟台上，所述主塔与所述主梁桥面通过所述拉索进行连接固定，所述模拟台底部为不锈钢钢板材质结构，所述测试平台的零件和电线分布在所述不锈钢钢板平台下方，所述测试平台还包括电源控制柜以及控制所述仿真系统各设备工作情况的控制端，其中电源控制柜为输入电源的控制开关，所述模拟台采用不锈钢架构或者进行土方开挖以及垫层防水和水池的钢筋混凝土浇筑，以保证所述模拟台底面深度以及而确保所述模拟桥梁安装精度达到设计要求，所述模拟桥梁包括横梁、主塔、混凝土、横梁内埋设的钢管、绑扎主塔和横梁的钢筋、连接所述主塔和横梁的拉索、配合于所述拉索并通过混凝土固定于所述横梁的锚头，其中所述主塔顶部通过横梁连接，所述横梁内部埋设有方钢管，所述主塔和桥面通过拉索连接，其中所述主塔和横梁为钢筋混凝土结构，所述模拟台、主塔和横梁通过模拟施工浇筑成为整体，所述主塔将桥面分为若干桥面节段，所述桥面节段为钢梁，所述钢梁内设置有沿桥面宽度方向从两侧向中间厚度逐渐减少的混凝土，所述拉索通过所述主塔上预留有穿拉索的孔道进而所述拉索的其中一端固定于所述主塔且另一端通过锚头与所述钢梁连接，所述拉索通过锚头与所述钢梁连接；
所述数据分析模块包括用于实验人员的真实桥梁建设参数的数据输入单元、对所述数据输入单元通过相应处理程序进行相应比例缩小进一步获得所述模拟桥梁对应的模拟施工数据的处理单元和将所述处理单元所获得的模拟施工数据进一步生成对应原料的种类和规格的数据生成单元，其中所述处理程序为DELMIA等等现有技术的BIM技术软件，在此不再赘述，所述真实桥梁建设参数包括所述桥梁建设设计的各设备和材料对应的尺寸、材料属性和施工条件；
所述处理单元包括如下步骤:
S101：采集真实桥梁的施工现场和设计图纸中的数据参数匹配的施工现场数据，并以此在模拟软件中建立真实桥梁的有限元分析模型，
S102：对真实施工过程进行仿真模拟，并对真实施工过程的工作进行单元划分并获得各工作单元中均与施工现场和设计要求的相应材料的材料规格和数量的物理特性参数，
S103：根据预设比例将所述真实桥梁各参数进行比例缩小转换获得模拟桥梁各仿真参数数据即所述模拟桥梁施工过程中对应所述真实桥梁的所述工作单元的各仿真工作单元对应的材料规格和数量，
S104：生成所述模拟桥梁的仿真施工动画以及根据所划分的所述工作单元对所述施工动画对应划分并进一步生成所述仿真施工过程各工作单元中各工作设备的控制指令；
其中所述仿真参数数据由模拟软件自动计算生成，所述单元节点的数量根据可由本领域技术人员自行设置，在此不再赘述，本发明通过采集施工现场的数据并以此建立有限元模型，通过有限元模型便于计算的特点，进一步获得缩放处理后的模拟桥梁中各参数大小，并通过对真实桥梁施工过程进行若干工作单元划分，进一步将所述真实桥梁的工作单元对应所述仿真施工动画获得所述仿真施工的仿真工作单元并分析获得所述仿真工作单元中各设备的控制指令，实现了提供一种能够准确模拟真实施工现场的进行仿真施工展现的施工控制方法；
其中，所述施工模块包括对所述模拟桥梁的主塔进行混泥土填筑的填筑机构、对所述钢梁进行拼装形成主梁的组接单元和使所述主塔和所述钢梁进行钢索以预定张力进行拉引固定的校准模块，所述填筑机构为设置于所述模拟桥梁上方对相应位置进行定量混泥土出料铺设的移动出料机构，所述移动出料机构为现有技术的具有定量出料和移动功能的微型出料装置，在此不再赘述，所述组接单元为对所述钢梁进行吊拉或夹持进行预定形状拼装组合成所述主梁的数控智能机械臂，所述校准模块包括设置于每个所述锚头上监测对所述拉索上拉力的拉力传感器；
所述施工模块的包括仿真施工方法步骤：
S201：接收所述数据分析模块所获得的所述仿真参数数据进一步确定好模型尺寸、计算好斜拉索拉力和配重质量后，首先进行模拟台基础的施工，施工完成后，进行模拟台的钢筋绑扎和混凝土浇筑，并绑扎主塔和横梁的钢筋，同时在横梁中埋设有方钢管；
S202：通过数据处理模块预先确定所述钢梁的规格和所述钢梁安装所述锚头的位置，预先制作生成焊有锚头的对应规格的所述钢梁；
S203：在所述模拟桥梁进行建筑过程中，通过所述移动出料机构将所述钢梁内铺设有从两侧向中间厚度逐渐减少的混凝土，增加所述钢梁结构的稳定性，将所述钢梁和所述钢梁的一端与主塔的钢筋形成简单的连接；
S204：通过焊接和拼接的方法将所述钢梁形成整体，浇筑混凝土在所述主塔和横梁之间，使所述主塔与钢梁固定凝结；
S205：用拉索将所述主塔与所述钢梁上的锚头进行连接并通过所述校准模块对所述钢索的拉力进行监测下，所述拉索通过设置于每个所述锚头上监测对所述拉索上拉力进行监控的拉力传感器驱动至张拉值预应力以形成完整的模拟桥梁抗；
所述数据监测模块包括对所述桥梁承重情况进行监控的承重监测单元、对所述主塔振动程度进行监测的振幅监测单元和根据所述承重监测单元与所述振幅监测单元进一步判断所述模拟桥梁对应真实桥梁的相关安全参数，所述承重监测单元包括对所述拉力传感器的超出拉力上限阈值的数据进行数据收集的拉力监测子单元和对所述桥梁结构的形变位移进行监测的结构监测子单元；
所述结构监测子单元包括通过摄像装置对所述模拟桥梁进行预定规格图片信息获取的图像单元、对所述图像单元进行特征提取获得所述桥梁的预先设置于若干位置上分别对应的参考点的特征提取单元和将所述模拟桥梁上同一位置的所述参考点的位移距离进行获取的移动确定单元和根据本邻域技术人员经过重复实验训练获得的计算处理程序对预设时常周期内的对应参考点的位移变化进行计算处理获得所述模拟桥梁的振动参考值的结果确定单元；
本邻域技术人员通过所述仿真模块对所述预定规格参数的所述主塔与横梁对应仿真施工获得的所述模拟桥梁进行相应性能测试并进一步通过对所述拉力监测子单元的异常数据的监测收集和所述模拟桥梁的振动位移数据的收集观察获得所述模拟桥梁各质量性能情况，本发明利用对模拟桥梁的进行多方面环境模拟测试进行对比，方便进行各类数据的对比分析，并构建了基于大数据对所述模拟桥梁的多维参数对比模型，实现了桥梁建筑前模拟测试的优化，也提高所述模拟桥梁的仿真性和安全系数参考度。
实施例三：
本实施例构造了一种对所述模拟桥梁进行环境模拟测试和性能测试结果数据获取的模拟测试系统；
一种控制主塔和钢梁施工仿真系统，所述仿真系统包括对真实桥梁建设进行模拟施工建设的作业平台的测试平台、接收所述真实桥梁建设参数进行相应比例缩小转换并根据所述真实桥梁的建设位置获得所述真实桥梁预设建筑位置的自然条件和施工环境对应数据信息收集并进一步分析计算获得所述仿真系统的各模拟环境参数的数据分析模块、根据所述数据分析模块进一步获得所述模拟桥梁对应主塔、钢梁和斜拉索的对应的模拟施工规格参数并根据现有所述真实桥梁施工技术进行模拟施工的施工模块、设置于所述测试平台上对所述模拟桥梁进行真实位置的环境参数的仿真模块和对模拟桥梁进行性能参数监测的数据监测模块，所述测试平台包括具有开口的立体容器的模拟台、对所述模拟台支撑固定于地面的若干支撑柱的支撑台、位于所述模拟台底部进行所述模拟桥梁的主塔的固定的固定端和设置于所述模拟台侧壁对所述模拟台内液体的液面进行监测的液面传感器，所述数据分析模块包括用于真实桥梁的建设参数的数据进行收集的数据输入单元、对所述数据输入单元进行相应比例缩小进一步获得所述模拟桥梁对应相关参数的模拟施工数据的处理单元和将所述处理单元所获得的模拟施工数据进一步生成模拟施工对应的原料的种类和规格的数据生成单元，所述施工模块包括对所述模拟桥梁进行混泥土填筑的填筑机构、对所述钢梁进行拼装形成主梁的组接单元和使所述主塔和所述钢梁进行钢索以预定张力进行拉引固定的校准模块，所述仿真模块包括设置于所述测试平台进行河水洪水期中水位涨落的水位模拟单元、对所述河水对所述真实桥梁的冲击流速进行模拟并作用于所述模拟桥梁的流速模拟单元和模拟通行车辆作用于所述模拟桥梁的承重模拟单元，所述数据监测模块包括对所述模拟桥梁承重情况进行监控的承重监测单元、对所述模拟桥梁的振动程度进行监测的振幅监测单元和根据所述承重监测单元与振幅监测单元进一步判断所述模拟桥梁对应模拟的真实桥梁的相关安全参数，本发明又一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括所述仿真系统的控制方法和数据处理程序，所述仿真系统控制方法和数据处理程序被处理器执行时，实现所述仿真系统的控制方法和数据处理的步骤；
其中所述主塔和主梁桥面均设置在模拟台上，所述主塔与所述主梁桥面通过所述拉索进行连接固定，所述模拟台底部为不锈钢钢板材质结构，所述测试平台的零件和电线分布在所述不锈钢钢板平台下方，所述测试平台还包括电源控制柜以及控制所述仿真系统各设备工作情况的控制端，其中电源控制柜为输入电源的控制开关，所述模拟台采用不锈钢架构或者进行土方开挖以及垫层防水和水池的钢筋混凝土浇筑，以保证所述模拟台底面深度以及而确保所述模拟桥梁安装精度达到设计要求，所述模拟桥梁包括横梁、主塔、混凝土、横梁内埋设的钢管、绑扎主塔和横梁的钢筋、连接所述主塔和横梁的拉索、配合于所述拉索并通过混凝土固定于所述横梁的锚头，其中所述主塔顶部通过横梁连接，所述横梁内部埋设有方钢管，所述主塔和桥面通过拉索连接，其中所述主塔和横梁为钢筋混凝土结构，所述模拟台、主塔和横梁通过模拟施工浇筑成为整体，所述主塔将桥面分为若干桥面节段，所述桥面节段为钢梁，所述钢梁内设置有沿桥面宽度方向从两侧向中间厚度逐渐减少的混凝土，所述拉索通过所述主塔上预留有穿拉索的孔道进而所述拉索的其中一端固定于所述主塔且另一端通过锚头与所述钢梁连接，所述拉索通过锚头与所述钢梁连接；
所述数据分析模块包括用于实验人员的真实桥梁建设参数的数据输入单元、对所述数据输入单元通过相应处理程序进行相应比例缩小进一步获得所述模拟桥梁对应的模拟施工数据的处理单元和将所述处理单元所获得的模拟施工数据进一步生成对应原料的种类和规格的数据生成单元，其中所述处理程序为DELMIA等等现有技术的BIM技术软件，在此不再赘述，所述真实桥梁建设参数包括所述桥梁建设设计的各设备和材料对应的尺寸、材料属性和施工条件；
所述处理单元包括如下步骤:
S101：采集真实桥梁的施工现场和设计图纸中的数据参数匹配的施工现场数据，并以此在模拟软件中建立真实桥梁的有限元分析模型，
S102：对真实施工过程进行仿真模拟，并对真实施工过程的工作进行单元划分并获得各工作单元中均与施工现场和设计要求的相应材料的材料规格和数量的物理特性参数，
S103：根据预设比例将所述真实桥梁各参数进行比例缩小转换获得模拟桥梁各仿真参数数据即所述模拟桥梁施工过程中对应所述真实桥梁的所述工作单元的各仿真工作单元对应的材料规格和数量，
S104：生成所述模拟桥梁的仿真施工动画以及根据所划分的所述工作单元对所述施工动画对应划分并进一步生成所述仿真施工过程各工作单元中各工作设备的控制指令；
其中所述仿真参数数据由模拟软件自动计算生成，所述单元节点的数量根据可由本领域技术人员自行设置，在此不再赘述，本发明通过采集施工现场的数据并以此建立有限元模型，通过有限元模型便于计算的特点，进一步获得缩放处理后的模拟桥梁中各参数大小，并通过对真实桥梁施工过程进行若干工作单元划分，进一步将所述真实桥梁的工作单元对应所述仿真施工动画获得所述仿真施工的仿真工作单元并分析获得所述仿真工作单元中各设备的控制指令，实现了提供一种能够准确模拟真实施工现场的进行仿真施工展现的施工控制方法；
其中，所述施工模块包括对所述模拟桥梁的主塔进行混泥土填筑的填筑机构、对所述钢梁进行拼装形成主梁的组接单元和使所述主塔和所述钢梁进行钢索以预定张力进行拉引固定的校准模块，所述填筑机构为设置于所述模拟桥梁上方对相应位置进行定量混泥土出料铺设的移动出料机构，所述移动出料机构为现有技术的具有定量出料和移动功能的微型出料装置，在此不再赘述，所述组接单元为对所述钢梁进行吊拉或夹持进行预定形状拼装组合成所述主梁的数控智能机械臂，所述校准模块包括设置于每个所述锚头上监测对所述拉索上拉力的拉力传感器；
所述施工模块的包括仿真施工方法步骤：
S201：接收所述数据分析模块所获得的所述仿真参数数据进一步确定好模型尺寸、计算好斜拉索拉力和配重质量后，首先进行模拟台基础的施工，施工完成后，进行模拟台的钢筋绑扎和混凝土浇筑，并绑扎主塔和横梁的钢筋，同时在横梁中埋设有方钢管；
S202：通过数据处理模块预先确定所述钢梁的规格和所述钢梁安装所述锚头的位置，预先制作生成焊有锚头的对应规格的所述钢梁；
S203：在所述模拟桥梁进行建筑过程中，通过所述移动出料机构将所述钢梁内铺设有从两侧向中间厚度逐渐减少的混凝土，增加所述钢梁结构的稳定性，将所述钢梁和所述钢梁的一端与主塔的钢筋形成简单的连接；
S204：通过焊接和拼接的方法将所述钢梁形成整体，浇筑混凝土在所述主塔和横梁之间，使所述主塔与钢梁固定凝结；
S205：用拉索将所述主塔与所述钢梁上的锚头进行连接并通过所述校准模块对所述钢索的拉力进行监测下，所述拉索通过设置于每个所述锚头上监测对所述拉索上拉力进行监控的拉力传感器驱动至张拉值预应力以形成完整的模拟桥梁抗；
所述数据监测模块包括对所述桥梁承重情况进行监控的承重监测单元、对所述主塔振动程度进行监测的振幅监测单元和根据所述承重监测单元与所述振幅监测单元进一步判断所述模拟桥梁对应真实桥梁的相关安全参数，所述承重监测单元包括对所述拉力传感器的超出拉力上限阈值的数据进行数据收集的拉力监测子单元和对所述桥梁结构的形变位移进行监测的结构监测子单元；
所述结构监测子单元包括通过摄像装置对所述模拟桥梁进行预定规格图片信息获取的图像单元、对所述图像单元进行特征提取获得所述桥梁的预先设置于若干位置上分别对应的参考点的特征提取单元和将所述模拟桥梁上同一位置的所述参考点的位移距离进行获取的移动确定单元和根据本邻域技术人员经过重复实验训练获得的计算处理程序对预设时常周期内的对应参考点的位移变化进行计算处理获得所述模拟桥梁的振动参考值的结果确定单元，本邻域技术人员通过所述仿真模块对所述预定规格参数的所述主塔与横梁对应仿真施工获得的所述模拟桥梁进行相应性能测试并进一步通过对所述拉力监测子单元的异常数据的监测收集和所述模拟桥梁的振动位移数据的收集观察获得所述模拟桥梁各质量性能情况；
所述仿真模块包括设置于所述测试平台进行河水洪水期中水位涨落的水位模拟单元、对所述河水对所述桥梁的冲击流速进行模拟并作用于所述模拟桥梁的流速模拟单元和模拟通行车辆作用于所述模拟桥梁的承重模拟单元，所述仿真模块还包括通过以预定高度设置于所述开口立体容器上方对所述开口立体容器进行预先强度水液喷洒的喷淋机构、围绕设置于所述测试平台上进行所模拟桥梁建设的位置附近对所述模拟桥梁进行可调节强度的风力发生装置进行所述模拟桥梁的极端气候环境的模拟；
所述水位模拟单元包括设置于所述模拟台内壁进行所述模拟台内液面监控的液面传感器、供水源、水泵、水液传输头、均匀设置于所述模拟台其中一端内壁上分别不同高度的出液开孔、对应控制每个所述开孔开闭情况的电磁阀门、分别连通于所述出液开孔的出液管和与所有所述出液管汇集连通进而对传输液体进行回收的集液箱，其中所述供水源的出水端安装设置有水泵，水泵的出水端与所述水液传输头相连，所述水液传输头从所述模拟台侧壁贯穿并且部分延伸至所述固定端附近，通过控制所述水泵进液至所述模拟台的速度和流量以及通过对不同高度的所述出液开孔处的电磁阀门内的开闭情况进一步模拟河道的水流情况；
所述流速模拟单元包括弧线驱动板和移动驱动器，其中所述弧线驱动板与连接板连接，所述弧线驱动板在移动驱动器的控制下进行相应的移动进一步制造所述模拟台内不同形式和强度的波浪，所述移动弧形机构通过驱动水液经过具有弧度的板块的所述弧形形状板块以驱动改变所述模拟台内的水流走向，其中所述移动驱动器包括分别设置于所述模拟台相对侧壁的至少一组齿轮马达，所述齿轮马达的驱动轴分别卡接配合于所述弧线驱动板的截面为弧线结构的两端，进而通过所述齿轮马达驱动所述移动弧线结构相对于所述模拟台的形状结构进一步驱动所述移动弧线结构件位置变化实现所述模拟台内波浪冲击，并在对应水平高度的所述出水孔的开启所述模拟台内的水流顺畅，同时所述水源可以根据实际需求选择所述集液箱内水液进一步提高所述仿真系统内的资源利用；
所述承重模拟单元包括设置于所述模拟桥梁上方的循环运输机构、模拟运行汽车作用于所述模拟桥梁的移动块、活动配合设置于所述循环运输机构上进一步实现驱动所述移动块沿所述循环运输机构的进行配合滑动的驱动机构，所述循环运输机构包括分别设置于所述模拟桥梁上端的悬板、每个所述悬板下端的两侧边缘附近分别设置的形状相同且互相平行设置的闭合环形结构的钢丝绳和将所述悬板固定于所述模拟桥梁上方的固定机构，其中所述钢丝绳为承力钢结构构件且所述钢丝绳表面的弧面采用高分子材料、薄钢板等等耐磨材料制成，每个所述悬板上的两个所述钢丝绳为一个钢丝绳组，所述固定机构包括多个平行设置的撑架机构、底部固定于所述模拟台底面且顶部延伸至所述模拟桥梁上方的支撑梁柱和横架于相对设置的所述支撑梁柱之间的固定杆，所述固定杆中部连接固定于所述撑架机构顶端，其中所述悬板底部平行设置有多个预定间隔距离的杆状结构的平行梁，所述平行梁的两端分别通过弧型凹槽与对应配合所述钢丝绳组的两条钢丝绳且均垂直于两条钢丝绳设置，其中所述驱动机构包括其中一端固定设置于所述移动块顶部配合件、对称铰接于所述配合件另一端的对称弧形且上端为开口结构钢材材质的活动梁杆、分别配合安装与所述开口两端末的至少两个轴承、分布内嵌设置于所述活动梁杆开口两端的驱动装置、所述活动梁杆开口的两个轴承安装的与驱动装置连接的辊轴和辊轴的端部安装有与所述钢丝绳至少部分表面配合设置进而在所述驱动装置的旋转驱动下相对所述钢丝绳进行位移的滚轮；
所述撑架机构为至少两个以预定角度连接配合形成的从其连接端朝所述悬板两端延伸的固定杆，每个所述撑架机构的至少两个所述固定杆其中一端固定连接为所述连接端且所述固定杆另一端依次朝所述悬板两端延伸，所有撑架机构的顶端与上方的所述固定杆固定连接且所述撑架机构底端与所述平行梁对应固定连接且分别固定于对应的所述平行梁上，如此提高所述固定机构对所述悬板和移动块的横向稳定性，提高了所述承重模拟单元的安全性和可靠性，其中所述撑架机构在平行梁上的连接点的间距以及所述撑架机构的至少两个所述固定杆之间的倾斜角度由本领域技术人员经仿真计算和设计确定，在此不作限制，每个钢丝绳的上表面形成有至少一个弧面，所述活动梁杆围绕所述平行梁且上端呈开口设置且所述滚轮滚动配合接触于所述钢丝绳的弧面进而实现所述驱动机构驱动所述移动块的位移，即所述滚轮行驶在所述钢丝绳上的弧面；
所述弧面为辊轴承提供了横向的作用力，具有自导向和自稳定功能，有效解决了所述移动块因受外力影响而发生横向移动的问题，从而提高了稳定性和安全性，所述弧面通过相应连接件可拆卸固定设置，所述辊轴端末分别配合设置有滚轮，每个辊轴垂直于与其连接的滚轮设置，所述配合件包括垂直所述悬板设置的至少两节连接杆和通过相应固定元件配合设置于至少两个所述连接杆之间的伸缩驱动杆，至少其中一节所述连接杆通过焊接、螺栓连接固定于所述活动梁杆，所述移动块底部设置有若干与所述模拟桥梁接触的滑轮组，且所述滑轮组上附设有若干压力传感器，通过驱动所述伸缩驱动杆的伸长进一步控制所述移动块对所述模拟桥梁的相互作用力以模拟相应重量车辆经过所述桥梁以测量所述桥梁的承载情况；
本发明通对真实桥梁的真实桥梁建设参数进行分析处理获得所述模拟桥梁的仿真参数数据进行桥梁施工仿真施工的模拟桥梁建设，同时利用对模拟桥梁的进行多方面环境模拟测试进行对比，方便进行各类数据的对比分析，并构建了基于大数据对所述模拟桥梁的多维参数对比模型，实现了桥梁建筑前模拟测试的优化，也提高所述模拟桥梁的仿真性和安全系数参考度。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路、过程、算法、结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (8)
1.一种控制主塔和钢梁施工仿真系统，其特征在于，所述仿真系统包括对真实桥梁建设进行模拟施工建设的作业平台的测试平台、接收所述真实桥梁建设参数进行相应比例缩小转换并根据所述真实桥梁的建设位置获得所述真实桥梁预设建筑位置的自然条件和施工环境对应数据信息收集并进一步分析计算获得所述仿真系统的各模拟环境参数的数据分析模块、根据所述数据分析模块进一步获得所述模拟桥梁对应主塔、钢梁和斜拉索的对应的模拟施工规格参数并根据现有所述真实桥梁施工技术进行模拟施工的施工模块、设置于所述测试平台上对所述模拟桥梁进行真实位置的环境参数的仿真模块和对模拟桥梁进行性能参数监测的数据监测模块。
2.如权利要求1所述的仿真系统，其特征在于，所述测试平台包括具有开口的立体容器的模拟台、对所述模拟台支撑固定于地面的若干支撑柱的支撑台、位于所述模拟台底部进行所述模拟桥梁的主塔的固定的固定端和设置于所述模拟台侧壁对所述模拟台内液体的液面进行监测的液面传感器。
3.如前述权利要求之一所述的仿真系统，其特征在于，所述数据分析模块包括用于真实桥梁的建设参数的数据进行收集的数据输入单元、对所述数据输入单元进行相应比例缩小进一步获得所述模拟桥梁对应相关参数的模拟施工数据的处理单元和将所述处理单元所获得的模拟施工数据进一步生成模拟施工对应的原料的种类和规格的数据生成单元。
4.如前述权利要求之一所述的仿真系统，其特征在于，所述施工模块包括对所述模拟桥梁进行混泥土填筑的填筑机构、对所述钢梁进行拼装形成主梁的组接单元和使所述主塔和所述钢梁进行钢索以预定张力进行拉引固定的校准模块。
5.如前述权利要求之一所述的仿真系统，其特征在于，所述仿真模块包括设置于所述测试平台进行河水洪水期中水位涨落的水位模拟单元、对所述河水对所述真实桥梁的冲击流速进行模拟并作用于所述模拟桥梁的流速模拟单元和模拟通行车辆作用于所述模拟桥梁的承重模拟单元。
6.如前述权利要求之一所述的仿真系统，其特征在于，所述数据监测模块包括对所述模拟桥梁承重情况进行监控的承重监测单元、对所述模拟桥梁的振动程度进行监测的振幅监测单元和根据所述承重监测单元与振幅监测单元进一步判断所述模拟桥梁对应模拟的真实桥梁的相关安全参数。
7.如前述权利要求之一所述的仿真系统，其特征在于，所述处理单元包括如下步骤:
S101：采集真实桥梁的施工现场和设计图纸中的数据参数匹配的施工现场数据，并以此在模拟软件中建立真实桥梁的有限元分析模型；
S102：对真实施工过程进行仿真模拟，并对真实施工过程的工作进行单元划分并获得各工作单元中均与施工现场和设计要求的相应材料的材料规格和数量的物理特性参数；
S103：根据预设比例将所述真实桥梁各参数进行比例缩小转换获得模拟桥梁各仿真参数数据即所述模拟桥梁施工过程中对应所述真实桥梁的所述工作单元的各仿真工作单元对应的材料规格和数量；
S104：生成所述模拟桥梁的仿真施工动画以及根据所划分的所述工作单元对所述施工动画对应划分并进一步生成所述仿真施工过程各工作单元中各工作设备的控制指令。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中包括所述仿真系统的控制方法和数据处理程序，所述仿真系统控制方法和数据处理程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一项所述仿真系统的控制方法和数据处理的步骤。
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