CN116628798A - 基于同一数据源的混凝土坝施工仿真进度动态可视化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于同一数据源的混凝土坝施工仿真进度动态可视化方法，包括以下步骤：S100、基于3DEXPERIENCE平台建立混凝土坝三维设计模型，利用快速分缝分仓分层工具根据规则表单对混凝土坝三维设计模型进行分割形成混凝土坝深化施工模型；S200、根据混凝土坝深化施工模型浇筑块的特征属性生成数据表格，施工进度仿真系统根据数据表格进行分析计算获得仿真信息和仿真结果；S300、将仿真信息关联到3DEXPERIENCE平台数据库中；S400、根据不同施工方案进行仿真分析，获得不同施工方案对应的仿真信息和仿真结果，选取较优的施工方案；S500、基于3DEXPERIENCE平台创建混凝土坝施工进度三维动态可视化交互窗口。该方法利用3DEXPERIENCE平台实现了混凝土坝的同一数据源深化处理，处理过程简易明了、耗时大幅缩短。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土坝施工仿真技术领域，具体涉及一种基于同一数据源的混凝土坝施工仿真进度动态可视化方法。
背景技术
混凝土坝的施工进度往往是水利水电工程的控制性进度。混凝土坝施工过程受地形气象、坝体结构和分缝分块方式、混凝土分块浇筑顺序、施工工艺要求、机械设备与材料供应等诸多因素影响，要综合考虑各种因素作用才能获取合理的施工方案。工程开工前制定和论证施工方案和施工进度时，为了得到合理的施工方案，通常需要反复调整修改方案参数，比较不同方案中大坝跳仓选块浇筑计划，方案优选工作量大。特别是对于复杂的大型水利水电工程，混凝土坝分缝分块形成的浇筑块多达几千个，在各种限制及约束条件影响下，采用常规的工程进度分析方法找到某种适宜的大坝浇筑块浇筑顺序和合理工期较为困难。
现有解决方案多使用计算机技术进行施工仿真模拟，按满足施工约束限制条件的要求安排各浇筑块浇筑顺序，得到大坝浇筑工期、关键节点工期、浇筑强度、浇筑机械效率、接缝灌浆进度等仿真分析数据。当改变浇筑方案时，在仿真程序中变更参数重复进行类似的模拟计算，在施工强度等系统属性参数均衡合理的基础上，评价不同施工方案的优劣，使大坝浇筑工期最紧凑，实现混凝土坝全过程“连续、均衡、快速”的动态浇筑。施工仿真模拟的必要性在于可以进行大量输入信息的复杂仿真，特别适用于动态过程研究。
现有混凝土坝施工仿真过程多以大坝三维模型作为可视化表达载体，在设计、施工、运维等不同阶段，三维模型所需传递信息的颗粒度不同，模型精细度要求不同，不同阶段之间需进行深化处理。采用基于离散事件系统模拟思想和方法的施工仿真，要求用于展示的三维模型也是离散的，即模型深化处理后得到的由一个个浇筑块构成的三维模型。在模型处理过程中，通常是使用多种建模软件重复构建不同阶段不同精度的模型，不同软件建立的三维模型数据源格式有差异，转换过程中容易发生模型属性信息丢失，导致深化后的模型缺乏继承性。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种基于同一数据源的混凝土坝施工仿真进度动态可视化方法。
本发明提供一种基于同一数据源的混凝土坝施工仿真进度动态可视化方法，包括以下步骤：
S100、基于3DEXPERIENCE平台建立混凝土坝三维设计模型，根据混凝土坝分缝分仓分层规则建立规则表单，利用快速分缝分仓分层工具对混凝土坝三维设计模型进行坝段、仓位、浇筑块的分割，形成施工阶段的混凝土坝深化施工模型；
S200、根据混凝土坝深化施工模型浇筑块的特征属性生成数据表格，施工进度仿真系统根据数据表格进行分析计算获得仿真信息和仿真结果；
S300、将仿真信息关联到3DEXPERIENCE平台数据库中，使得混凝土坝BIM模型的浇筑块自动获取仿真信息；
S400、根据不同施工方案对应的规则表单，利用快速分缝分仓分层工具对混凝土坝三维设计模型进行分割，得到不同施工方案对应的混凝土坝BIM模型，执行步骤S200和S300获得不同施工方案对应的仿真信息和仿真结果，选取较优的施工方案；
S500、基于3DEXPERIENCE平台创建混凝土坝施工进度三维动态可视化交互窗口，实现大坝施工三维形象面貌动态可视化演变全过程展示。
该方法基于3DEXPERIENCE平台，研发了考虑混凝土坝实际分缝分仓特点的快速分缝分仓分层工具，实现了混凝土坝从设计模型、施工模型到施工仿真BIM模型的同一数据源深化处理，处理过程简易明了、耗时大幅缩短；相较于现有技术方式，更好地实现了大坝三维模型颗粒度满足仿真要求前提下模型数据源的完全继承。此外，通过快速分缝分仓分层工具能够快速对不同施工方案的混凝土坝模型进行分割深化，实现了混凝土坝不同仿真方案下快速调整仿真计算参数、获取对应方案的仿真信息、分析对比各施工方案优劣，有利于快速、准确筛选出优选方案，找到适宜的大坝跳仓选块浇筑进度计划。
进一步地，所述步骤S100包括：根据设计阶段资料基于3DEXPERIENCE平台建立混凝土坝三维设计模型，根据混凝土坝分缝分仓分层规则，建立适用于拱坝或重力坝分割的规则表单，混凝土坝分缝分仓分层规则包括拱坝的分横缝、分层规则以及重力坝的分横缝、分纵缝、分层规则，拱坝分横缝规则表单中的参数包括坝段高程值、方位角、截距和转折缝夹角θ，拱坝分层规则表单中的参数包括坝段编号、仓位编号、底高程、顶高程和层厚；重力坝分横缝规则表单中的参数包括横缝分割面两个特征点的位置坐标，重力坝分纵缝规则表单中的参数包括纵缝分割面两个特征点的位置坐标、设置转折缝高程、转折缝夹角θ，重力坝分层规则表单中的参数与拱坝分层规则表单中的参数相同。
向3DEXPERIENCE平台导入按标准化样式制定的分缝分层规则表单，以表单数据驱动快速分缝分仓分层工具切分功能的响应执行，即可瞬时批量实现混凝土坝三维设计模型的坝段、仓位、浇筑块分割，得到施工阶段混凝土坝深化施工模型，模型颗粒度能满足构建BIM模型对象语义关联基本要求，实现混凝土坝三维设计模型坝段、仓位、浇筑块的快速批量切分。此外，考虑了为避免坝底应力集中产生裂缝而设置的转折缝，为仿真计算提供更准确、更可靠的仿真基础数据。
进一步地，所述步骤S100包括：根据所述规则表单，利用快速分缝分仓分层工具批量生成混凝土坝分缝分仓分层所需的分割面并进行实体分割，得到施工阶段的混凝土坝BIM模型，所述快速分缝分仓分层工具通过调用3DEXPERIENCE平台底层多个API接口实现曲面、拉伸、结合、分割功能。
快速分缝分仓分层工具集成在3DEXPERIENCE平台应用模块中，提供表单式交互界面，通过多个API接口和规则表单的联合应用，实现混凝土坝高效的坝体分段、坝段分仓及浇筑块分层的操作，使得对混凝土坝三维设计模型的深化耗时大幅缩短。
进一步地，所述步骤S100包括：判断混凝土坝三维设计模型局部坐标系与工程整体坐标系是否存在夹角，若是，则混凝土坝三维设计模型局部坐标系进行归一化处理，使得混凝土坝三维设计模型局部坐标系与工程整体坐标系一致。
有些工程项目混凝土坝三维建模时会存在坐标系不一致的情况，工程整体坐标系与大坝模型坐标系存在一定旋转角，提取混凝土坝深化施工模型各浇注块的特征属性前，需进行坐标系旋转变化处理，使得浇注块的特征属性符合实际。
进一步地，所述步骤S100包括：混凝土坝深化施工模型的浇筑块在3DEXPERIENCE平台结构树上按照预先设定的编码规则有序、规则排列，按照坝段号、仓位号、浇筑块号三项特征描述每个浇筑块，计算每个浇筑块的特征属性，将特征属性作为对象语义自动关联到对应的浇筑块，构建含有属性信息的混凝土坝BIM模型。
按照坝段号、仓位号、浇筑块号三项特征描述每个浇筑块，浇筑块的编码规则简单，使其具有易于辨识且唯一的名称属性，也为后续属性信息数据提取提供索引，通过模型编码可以快速定位任一浇筑块。浇筑块获取特征属性后，成为具有对象语义的BIM模型，可以直观表达其语义信息并能根据使用需要自定义拓展其他特征属性。
进一步地，所述步骤S200中，通过提取混凝土坝BIM模型所有浇筑块的特征属性输出所述数据表格，所述数据表格为预先定义字段的标准化、结构化实例几何特征属性表。
数据表格为预先定义字段的标准化、结构化实例几何特征属性表，其数据组成来源于批量提取的全部浇筑块的特征属性，数据表格作为传递特征信息的载体，能很好的与施工进度仿真系统输入接口融合，为其提供准确的仿真计算所需的计算参数。
进一步地，所述步骤S400包括：若不同施工方案为对混凝土坝BIM模型部分区域的施工方案的调整，则利用快速分缝分仓分层工具对混凝土坝BIM模型的调整区域进行重新分割，形成不同施工方案对应的混凝土坝BIM模型，获取混凝土坝BIM模型的调整区域的浇筑块特征属性并生成数据表格，根据数据表格调整仿真参数，重新进行施工仿真模拟计算，得到不同施工方案对应的仿真信息和仿真结果。
当施工过程中分层方案、坝段区间或一定高程范围内仿真边界条件发生变化时，只需在当前混凝土坝已浇筑形象的基础上，对发生变化的区域利用快速分缝分仓分层工具进行分割并再次仿真，即可得到调整方案对应的仿真信息和仿真结果。实现了混凝土坝不同仿真方案下快速调整仿真计算参数、获取对应方案的仿真信息，有利于快速、准确筛选出优选方案。利用快速分缝分仓分层工具可实现同一项目在设计阶段方案拟定和施工阶段方案比选或不同项目进行方案比选时，对相应的三维设计模型进行快速分段分仓分层操作，得到仿真需要的数据信息，并与施工进度仿真系统得到的仿真数据信息建立映射关联。操作简单，与3DEXPERIENCE平台原始操作功能相比，将大幅提升三维设计模型分割处理效率，有利于提升实际项目的仿真效率。
进一步地，所述步骤S500中，所述交互窗口包括动态浇筑过程展示窗口和混凝土浇筑强度图表窗口，所述混凝土浇筑强度图表窗口用于显示混凝土坝已完成浇筑强度和累计浇筑强度，所述交互窗口包括时间设置模块和筛选模块，所述时间设置模块用于设定展示时间段、时间间隔、动态展示步长，所述筛选模块设置多个筛选条件，所述筛选条件包括坝段、仓位、浇筑层号、高程。
交互窗口可按仿真结果确定的浇筑顺序依次、连贯、有序显示，准确形象地表达了任意时段混凝土坝跳仓选块的动态过程，反映坝体浇筑块的时空逻辑关系，揭示施工仿真动态行为特征，便于预测任意时段混凝土坝的施工面貌、进度及工期情况。还可根据需要实现“日”、“月”、“季”、“年”等不同时间间隔的坝段详细进度安排，实现大坝浇筑过程分项进度和总体进度之间的转接。混凝土浇筑强度图表窗口同步显示实现设定时间段内大坝已完成浇筑强度及累计浇筑强度的二维图表和变化趋势，根据大坝已完成浇筑强度和累计浇筑强度数值显示，可获取大坝分层分块工程量，进行工程量计算，编制详细的进度计划和施工形象图。
进一步地，所述步骤S500中，所述交互窗口包括接缝灌浆展示窗口，该接缝灌浆展示窗口根据导入的仿真结果中的接缝灌浆数据，以浇筑块为载体显示设定时间段内接缝灌浆区浇筑形象面貌、对应累计灌浆强度以及灌浆工程量。
向3DEXPERIENCE平台导入仿真结果中的接缝灌浆数据，接缝灌浆展示窗口以混凝土坝浇筑块模型为载体，显示设定时间段内接缝灌浆灌区浇筑形象面貌及对应累计灌浆强度，可获取年度灌浆工程量计划并可据此细化月份灌浆计划以指导施工。
进一步地，所述步骤S500中，以多色谱配色方案区分显示施工期内不同时间点混凝土坝的累计浇筑量、设定时间段内大坝接缝灌浆高度，所述动态浇筑过程展示窗口按照不同的颜色显示符合筛选要求的浇筑块。
通过对施工期内不同时间点的浇筑块按照不同的颜色显示，可直观获取设定时间段内混凝土坝施工进度控制性节点对应的的静态形象面貌，便于使用者及时掌握。
进一步地，所述交互窗口包括展示查询及数据筛选过滤统计分析窗口，用于实时显示指定模型的特征属性和仿真信息，实时显示的指定模型的特征属性和仿真信息可通过自定义编辑平台数据库实现浇筑块BIM语义信息的有序扩展，对应关联到混凝土坝BIM模型浇筑块。
进一步地，所述步骤S500包括利用3DEXPERIENCE平台的CAA应用架构Filter功能，对浇筑块按属性进行条件过滤，可视化交互窗口显示满足过滤条件的浇筑块BIM模型及对应的数量。
对筛选过滤的数据结果进行对比分析，进一步为使用者提供直观、具象、可视化的仿真分析结果，可为制定施工进度保障措施提供具体依据，有效提高项目施工管理效率及水平。
本发明的有益效果为：三维模型作为传递展示信息的载体，在设计、施工、运维等不同的阶段，所需传递展示信息的颗粒度不同，模型精细度要求不同，需要进行深化处理。现有技术对于混凝土坝三维模型从设计到施工仿真进行处理时，一般是通过不同建模软件进行分割深化，不同精度的模型格式不同，数据源发生变化，信息数据传递容易丢失。该方法正是从同一数据源的角度出发，利用3DEXPERIENCE平台，通过在平台原生功能基础上定制研发功能模块，实现混凝土坝三维模型从设计到施工到后期运维不同阶段快速深化、各类信息无损复用。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的系统架构图；
图3为本发明的混凝土坝分缝分仓分层的流程图；
图4为本发明拱坝分横缝规则表单中截距的示意图；
图5为本发明重力坝横缝分割面两个特征点的示意图；
图6为本发明重力坝纵缝分割面两个特征点及转折缝的示意图；
图7为本发明拱坝横缝为铅直平面缝时的结构示意图；
图8为本发明拱坝横缝为铅直平面缝+分段铅直平面缝时的结构示意图；
图9为本发明拱坝横缝为铅直平面缝+分段铅直平面缝+转折缝时的结构示意图；
图10为本发明混凝土坝BIM模型与施工进度仿真系统耦合关系图；
图11为本发明混凝土坝施工进度动态可视化交互流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
如图1所示，本发明提供一种基于同一数据源的混凝土坝施工仿真进度动态可视化方法，包括以下步骤：
S1、根据设计阶段资料，在3DEXPERIENCE平台CIV模块中，设置混凝土坝建模坐标系，当混凝土坝为拱坝时，坐标原点在拱坝底部上游拱圈的中心位置，X轴垂直水流方向从左岸指向右岸，Y轴顺大坝中心线指向下游，Z轴通过原点垂直向上；当混凝土坝重力坝时，选择坐标原点后按照相同规定设置坐标系。使用草图、约束及参数关联等建模功能，利用平台的骨架关联设计技术，生成混凝土坝形体参数设计表并应用三维模板，建立混凝土坝三维设计模型。建模时充分考虑导流底孔、泄洪深孔、溢流表孔和廊道等异形结构部位，准确表达仿真对象的几何特征。
如图3所示，根据混凝土坝实际分缝分仓分层规则，考虑为避免坝底应力集中产生裂缝而设置的转折缝，创建混凝土坝分缝分仓分层规则，包括拱坝的分横缝、分层规则以及重力坝的分横缝、分纵缝、分层规则。
依据定义的混凝土坝分缝分仓分层规则建立适用于拱坝或重力坝分割的规则表单，其中拱坝分横缝表单参数包括坝段高程值H、方位角α、截距L和转折缝夹角θ，分层表单参数包括坝段编号、仓位编号、底高程、顶高程和层厚；重力坝分横缝表单参数包括横缝分割面两个特征点的位置坐标，分层表单参数包括纵缝分割面两个特征点的位置坐标、设置转折缝高程、转折缝夹角θ，分层表单参数与拱坝相同。
如图4所示，拱坝中的截距为垂直于拱轴线的横向施工缝与拱坝中心线相交的距离，图4中虚线的长度即表示每个横向施工缝的截距。
如图9所示，拱坝的转折缝为横缝底部为避免坝基附近出现集中应力而设置的转折缝面，转折缝与横缝不在一个平面上，转折缝与坝基面夹角需满足一定的角度要求，以防止出现应力集中。
如图5所示，重力坝的横缝分割面的两个特征点为横缝分割面与坝顶平面垂直相交的交点，两点连线所在垂直平面即可生成大坝横缝分割面。
如图6所示，重力坝的纵缝分割面的两个特征点为纵缝分割面与坝段横断面垂直相交的交点，两点连线所在平面即可生成各坝段纵缝分割面。对于部分纵缝会连接有转折缝，图6中，纵缝的上端并未延伸至混凝土坝的表面，而是通过与水平线的夹角为θ的转折缝延伸至混凝土坝的表面，θ即为重力坝转折缝的夹角，重力坝转折缝能够避免混凝土坝表面应力集中，一般设置在重力坝纵缝与坝段表面相交处附近。
向3DEXPERIENCE平台导入按标准化样式制定的分缝分层规则表单，以规则表单中的数据驱动快速分缝分仓分层工具切分功能的响应执行，对混凝土坝三维设计模型进行坝段、仓位、浇筑块的分割，形成混凝土坝深化施工模型。
快速分缝分仓分层工具是基于3DEXPERIENCE平台CAA开发方式而研发的。该工具通过调用3DEXPERIENCE平台底层多个API接口实现曲面、拉伸、结合、分割功能，曲面、拉伸、结合、分割均为3DEXPERIENCE平台原生功能，通过调用平台底层相应API接口，将各个功能封装在快速分缝分仓分层工具中，在用户界面以图形窗口的功能按钮形式表现，用户点击按钮即可实现分割工具自动运行所有功能，得到混凝土坝分割浇筑块，操作简单明了，如CATIGSMUseLine接口和CATIGSMUseLoft接口可分别创建轴线和多截面曲面等机械特征。根据规则表单中定义的参数，驱动程序批量化生成混凝土坝分缝分仓分层所需的各类分割面，调用CATIGSMUseSplit接口自动进行实体分割，根据这些API接口和规则表的联合应用，实现大坝高效的坝体分段、坝段分仓及浇筑块分层操作。
快速分缝分仓分层工具集成在3DEXPERIENCE平台应用模块中，提供表单式交互界面，导入规则表单，以表单数据驱动系统切分功能的响应执行，通过简单的交互界面操作即可瞬时批量实现混凝土坝三维设计模型的坝段、仓位、浇筑块分割，得到施工阶段混凝土坝深化三维模型，模型颗粒度能满足构建BIM模型对象语义关联基本要求，实现混凝土坝三维设计模型坝段、仓位、浇筑块的快速批量切分。
如图7、8、9所示，对于拱坝，横缝分为①铅直平面缝、②铅直平面缝+分段铅直平面缝、③铅直平面缝+分段铅直平面缝+转折缝三种方式，根据制定的拱坝分横缝规则，快速分缝分仓分层工具基于CAA开发模式以C++命令流自动实现曲面、拉伸、结合、分割等操作，生成拱坝横缝面；对于重力坝，沿用拱坝铅直平面缝方式，生成重力坝的坝段划分横缝面和仓位划分纵缝面，对于重力坝的曲线坝段，通过点线布尔运算生成分缝面。
当大坝建模局部坐标系与工程整体坐标系存在一定旋转角度时，需进行坐标系旋转变化，对大坝局部坐标系进行归一化处理，具体转换算法如下：工程整体坐标系原点混凝土坝三维形体建模局部坐标系原点/>将工程整体坐标系O1作为参考坐标系(大地坐标系)，基于工程整体坐标系O1表示混凝土坝建模局部坐标系O2的各轴并将各向量单位化，得到旋转矩阵/>通过矩阵变化运算实现基于转换后大坝局部坐
标系的坝段及仓位分割面生成。
S2、混凝土坝深化施工模型的浇筑块在平台结构树上按照预先设定的编码规则有序、规则排列。为在满足快速辨识、定位浇筑块对象的基础上减少数据信息冗余，编码规则简化处理，按照坝段号、仓位号、浇筑块号三项特征描述每个浇筑块，使其具有易于辨识且唯一的名称属性，也为后续属性信息数据提取提供索引，通过模型编码可以快速定位任一浇筑块。
坝段号、仓位号、浇筑块号均采用有序数字描述，从1开始，连续、次序计数，采用符号“-”连接，组成“坝段号”+“-”+“仓位号”+“-”+“浇筑层号”的形式。例如，浇筑块10-1-18，则表示第10号坝段第1仓第18层的浇筑块。
调用平台的CATIMeasurableInContext等原生接口自动计算浇注块的各特征属性，将其作为对象语义，自动关联到对应的浇筑块，构建含有属性信息的混凝土坝BIM模型，可以直观表达其语义信息并能根据使用需要自定义拓展其他特征属性。
特征属性包括坝段编号、仓位编号、浇筑层号、底高程、顶高程、浇筑层厚、仓面面积、仓面宽度、仓面长度、浇筑层体积、浇筑层上下左右4个角点坐标及重心点坐标等，特征属性为浇筑块模型自身具有的实例几何属性，其蕴含的数据信息清晰、准确地表征了大坝浇筑块模型几何属性及所处空间位置。对于一个确定的大坝分割方案，浇筑块模型的具体属性信息随之生成；当大坝分割方案调整变化时，浇筑块特征属性数据信息跟随发生变化。
S3、建立混凝土坝BIM模型与施工仿真分析系统的耦合关系：
采用遍历循环方式快速批量提取混凝土坝所有浇筑块的特征属性，根据混凝土坝BIM模型浇筑块的特征属性生成数据表格，用于施工进度仿真系统计算的初始条件。
数据表格为预先定义字段的标准化、结构化实例几何特征属性表，其以Excel数据格式导出，其数据组成来源于批量提取的全部浇筑块的特征属性。数据表格作为传递特征信息的载体，能很好的与施工进度仿真系统输入接口融合，为其提供准确的仿真计算所需的计算参数。
S4、将数据表格导入施工进度仿真系统进行计算分析，施工进度仿真系统根据施工规范、大坝基础约束区、脱离基础约束区浇筑块的浇筑层厚和对应的间歇期、相邻坝块允许高差、相邻坝段高差限制、夏冬季施工间歇时间差值等多种限制条件综合判断各坝块的可浇筑性，快速得到坝块浇筑的先后顺序，获取反映施工进度仿真系统运行规律的统计数据，从仿真数据中筛选出坝块浇筑时间、层间间歇、浇筑强度、机械浇筑效率和接缝灌浆进度等仿真信息，建立施工进度仿真系统与3DEXPERIENCE平台的互联数据接口，根据浇筑块编码规则中坝段号、仓位号、浇筑块号三项特征的一致性，建立以各浇筑块为连接对象的仿真数据与3DEXPERIENCE平台实例几何特征属性数据的映射关系，将仿真信息批量快速关联到3DEXPERIENCE平台数据库对应记录中，使得浇筑块BIM模型自动获取仿真信息，实现仿真数据和几何属性数据交互及信息共享。
S5、如图10所示，对不同施工方案进行仿真，获得最优施工方案：
施工方案的调整分为两种情况：
第一种为对阶段仿真或区域仿真方案的调整：当施工过程中分层方案、坝段区间或一定高程范围内仿真边界条件发生变化时，可对关心的某时间段内、某区域范围内的部位进行再次仿真，即在当前混凝土坝已浇筑形象的基础上，运用快速分缝分仓分层工具，获得调整方案对应的剩余尚未浇筑的混凝土坝浇筑块深化施工模型，提取浇筑块特征属性方法，获取剩余尚未浇筑的混凝土坝浇筑块实例几何特征属性信息，调整仿真参数数值，重新进行施工仿真模拟计算，得到调整方案对应的仿真信息，迭代阶段仿真或区域仿真方案调整对应BIM模型、施工进度仿真分析结果，更新两者耦合的数据信息。
第二种为对整体施工方案的调整，当混凝土坝分缝分层方案发生改变时，如坝体横缝、纵缝、分层形式发生改变或新增需要进行分割的坝段仓位，重复S1～S4，更新混凝土坝三维设计模型分缝分层结果、施工进度仿真分析结果以及两者耦合的数据信息。
分析对比不同施工方案对应的仿真结果，从混凝土浇筑机械浇筑强度、机械间歇、控制性进度等指标，从中选取各指标相对较优的方案，将施工方案仿真结果与混凝土坝浇筑块BIM模型进行融合，实现优选方案和仿真信息数据动态耦合关联。
利用快速分缝分仓分层工具可实现同一项目在设计阶段方案拟定和施工阶段方案比选或不同项目进行方案比选时，对相应的三维模型进行快速分段分仓分层操作，得到仿真需要的数据信息，并与施工进度仿真系统得到的仿真数据信息建立映射关联。操作简单，与3DEXPERIENCE平台原始操作功能相比，将大幅提升三维模型分割处理效率，有利于提升实际项目的仿真效率。
S6、如图11所示，基于3DEXPERIENCE平台进行三维场景下混凝土坝施工仿真动态可视化交互：
基于3DEXPERIENCE平台CAA开发模式，利用平台CAA应用架构的3DViewer控件，创建混凝土坝施工进度三维动态可视化交互窗口，实现大坝施工三维形象面貌动态可视化演变全过程展示。
所述交互窗口包括动态浇筑过程展示窗口、混凝土浇筑强度图表窗口、接缝灌浆展示窗口以及展示查询及数据筛选过滤统计分析窗口，所述交互窗口包括时间设置模块和筛选模块。
通过时间设置模块可按“日”、“月”、“季”、“年”的间隔时间自由设置三维动态展示时间间隔，可以改变动态展示步长单位，数值越小，则相邻时间点对应显示的形象面貌的时间间隔越小，显示速度越快，便于灵活调节仿真展示的速度；时间设置模块还包括自由拖拽式时间滑块，可准确控制整个施工进度动态的任意时刻作为展示的起始时间。筛选模块包括坝段、高程、时间段等筛选条件，根据不同的设置条件，可动态显示施工期内混凝土坝整体浇筑过程历时或设定时间段内指定坝段施工进度等。
动态浇筑过程展示窗口根据仿真结果确定的浇筑顺序依次、连贯、有序地显示坝段各仓位浇筑块，以多色谱配色方案区分显示施工期内不同年月混凝土坝的累计浇筑量、设定时间段内大坝接缝灌浆高度，预设12种配色方案，并支持自定义修改配色RGB值，按照不同的颜色显示符合筛选要求的坝段浇筑块。显示步长单位为年时，施工期内所有年度按编号配色依次展示；显示步长单位为季度时，4季按4号配色依次展示；显示步长单位为月份时，12月按12号配色依次展示，大坝未浇筑部分隐藏不显示，从可视化界面上可直观获取设定时间段内混凝土坝施工进度控制性节点对应的的静态形象面貌，便于使用者及时掌握。
混凝土浇筑强度图表窗口用于显示混凝土坝已完成浇筑强度和累计浇筑强度，通过二维图表的形式进行显示，横轴为时间维度，其刻度值根据设置的时间单位进行自适应动态调整，左侧纵轴为大坝浇筑强度，右侧纵轴为大坝当前时间段累计浇筑强度。根据大坝已完成浇筑强度和累计浇筑强度数值显示，可获取大坝分层分块工程量，进行工程量计算，编制详细的进度计划和施工形象图。
混凝土坝分块浇筑施工时，为使坝体形成整体以共同承担应力，当混凝土内部温度及其变形基本稳定、接缝充分张开后，分块之间的键槽须进行灌浆，坝体接缝灌浆面作为相对薄弱面，需重点关注其施工计划和要点。在混凝土坝施工接缝灌浆展示窗口，导入仿真结果中的接缝灌浆数据，以混凝土坝浇筑块模型为载体，显示设定时间段内大坝接缝灌浆灌区浇筑形象面貌及对应累计灌浆强度，获取年度灌浆工程量计划并可据此细化月份灌浆计划以指导施工。
展示查询及数据筛选过滤统计分析窗口，对于指定的混凝土坝段、仓位或浇筑块BIM模型，在属性弹窗上实时显示其几何属性和仿真信息，通过属性类型筛选，查看不同类型的属性信息，当需要进一步补充仿真计算结果时，自定义编辑平台数据库实现浇筑块BIM语义信息的有序扩展，对应关联到混凝土坝BIM模型浇筑块，丰富混凝土坝施工进度仿真模型的数据信息。
基于3DEXPERIENCE平台可利用CAA应用架构Filter功能，实现混凝土坝浇筑块按属性进行条件过滤，如浇筑开始时间、结束时间、持续时间、层间间隔、机械数量、浇筑强度、混凝土方量、坝块长度等几何特征属性或仿真信息，实时反馈满足过滤条件的大坝浇筑块BIM模型及对应的数量。对筛选过滤的数据结果进行对比分析，进一步为使用者提供直观、具象、可视化的仿真分析结果，可为制定施工进度保障措施提供具体依据，有效提高项目施工管理效率及水平。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于同一数据源的混凝土坝施工仿真进度动态可视化方法，其特征在于：包括以下步骤：
S100、基于3DEXPERIENCE平台建立混凝土坝三维设计模型，根据混凝土坝分缝分仓分层规则建立规则表单，利用快速分缝分仓分层工具对混凝土坝三维设计模型进行坝段、仓位、浇筑块的分割，形成施工阶段的混凝土坝深化施工模型；
S200、根据混凝土坝深化施工模型浇筑块的特征属性生成数据表格，施工进度仿真系统根据数据表格进行分析计算获得仿真信息和仿真结果；
S300、将仿真信息关联到3DEXPERIENCE平台数据库中，使得混凝土坝BIM模型的浇筑块自动获取仿真信息；
S400、根据不同施工方案对应的规则表单，利用快速分缝分仓分层工具对混凝土坝三维设计模型进行分割，得到不同施工方案对应的混凝土坝BIM模型，执行步骤S200和S300获得不同施工方案对应的仿真信息和仿真结果，选取较优的施工方案；
S500、基于3DEXPERIENCE平台创建混凝土坝施工进度三维动态可视化交互窗口，实现大坝施工三维形象面貌动态可视化演变全过程展示。
2.根据权利要求1所述的基于同一数据源的混凝土坝施工仿真进度动态可视化方法，其特征在于：所述步骤S100包括：根据设计阶段资料基于3DEXPERIENCE平台建立混凝土坝三维设计模型，根据混凝土坝分缝分仓分层规则，建立适用于拱坝或重力坝分割的规则表单，混凝土坝分缝分仓分层规则包括拱坝的分横缝、分层规则以及重力坝的分横缝、分纵缝、分层规则，拱坝分横缝规则表单中的参数包括坝段高程值、方位角、截距和转折缝夹角θ，拱坝分层规则表单中的参数包括坝段编号、仓位编号、底高程、顶高程和层厚；重力坝分横缝规则表单中的参数包括横缝分割面两个特征点的位置坐标，重力坝分纵缝规则表单中的参数包括纵缝分割面两个特征点的位置坐标、设置转折缝高程、转折缝夹角θ，重力坝分层规则表单中的参数与拱坝分层规则表单中的参数相同。
3.根据权利要求2所述的基于同一数据源的混凝土坝施工仿真进度动态可视化方法，其特征在于：所述步骤S100包括：根据所述规则表单，利用快速分缝分仓分层工具批量生成混凝土坝分缝分仓分层所需的分割面并进行实体分割，得到施工阶段的混凝土坝深化施工模型，所述快速分缝分仓分层工具通过调用3DEXPERIENCE平台底层多个API接口实现曲面、拉伸、结合、分割功能。
4.根据权利要求1所述的基于同一数据源的混凝土坝施工仿真进度动态可视化方法，其特征在于：所述步骤S100包括：判断混凝土坝三维设计模型局部坐标系与工程整体坐标系是否存在夹角，若是，则混凝土坝三维设计模型局部坐标系进行归一化处理，使得混凝土坝三维设计模型局部坐标系与工程整体坐标系一致。
5.根据权利要求1所述的基于同一数据源的混凝土坝施工仿真进度动态可视化方法，其特征在于：所述步骤S100包括：混凝土坝深化施工模型的浇筑块在3DEXPERIENCE平台结构树上按照预先设定的编码规则有序、规则排列，按照坝段号、仓位号、浇筑块号三项特征描述每个浇筑块，计算每个浇筑块的特征属性，将特征属性作为对象语义自动关联到对应的浇筑块，构建含有属性信息的混凝土坝BIM模型。
6.根据权利要求5所述的基于同一数据源的混凝土坝施工仿真进度动态可视化方法，其特征在于：所述步骤S200中，通过提取混凝土坝BIM模型所有浇筑块的特征属性输出所述数据表格，所述数据表格为预先定义字段的标准化、结构化实例几何特征属性表。
7.根据权利要求1所述的基于同一数据源的混凝土坝施工仿真进度动态可视化方法，其特征在于：所述步骤S400包括：若不同施工方案为对混凝土坝BIM模型部分区域的施工方案的调整，则利用快速分缝分仓分层工具对混凝土坝BIM模型的调整区域进行重新分割，形成不同施工方案对应的混凝土坝BIM模型，获取混凝土坝BIM模型的调整区域的浇筑块特征属性并生成数据表格，根据数据表格调整仿真参数，重新进行施工仿真模拟计算，得到不同施工方案对应的仿真信息和仿真结果。
8.根据权利要求1所述的基于同一数据源的混凝土坝施工仿真进度动态可视化方法，其特征在于：所述步骤S500中，所述交互窗口包括动态浇筑过程展示窗口和混凝土浇筑强度图表窗口，所述混凝土浇筑强度图表窗口用于显示混凝土坝已完成浇筑强度和累计浇筑强度，所述交互窗口包括时间设置模块和筛选模块，所述时间设置模块用于设定展示时间段、时间间隔、动态展示步长，所述筛选模块设置多个筛选条件，所述筛选条件包括坝段、仓位、浇筑层号、高程。
9.根据权利要求1所述的基于同一数据源的混凝土坝施工仿真进度动态可视化方法，其特征在于：所述步骤S500中，所述交互窗口包括接缝灌浆展示窗口，该接缝灌浆展示窗口根据导入的仿真结果中的接缝灌浆数据，以浇筑块为载体显示设定时间段内接缝灌浆区浇筑形象面貌、对应累计灌浆强度以及灌浆工程量。
10.根据权利要求8所述的基于同一数据源的混凝土坝施工仿真进度动态可视化方法，其特征在于：所述步骤S500中，以多色谱配色方案区分显示施工期内不同时间点混凝土坝的累计浇筑量、设定时间段内大坝接缝灌浆高度，所述动态浇筑过程展示窗口按照不同的颜色显示符合筛选要求的浇筑块。
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|---|---|---|---|---|
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| CN117473796A (zh) * | 2023-12-26 | 2024-01-30 | 四川华能泸定水电有限公司 | 基于数值统计的潜孔锤自动引孔优化方法和系统 |
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