CN117932983B - 一种重力式沉箱码头结构设计方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及结构设计领域，公开了一种重力式沉箱码头结构设计方法及系统，包括以下步骤：获取重力式沉箱码头建造位置的地形参数，并根据地形参数在组件库中选取组件，从而构建地形目标模型；在地形目标模型基础上进行重力式沉箱码头模型的组件参数分析和组件选型，并对得到的码头组件进行参数调整，同时进行沉箱浮游稳定性计算，基于计算机结果构建重力式沉箱码头目标模型；最后将重力式沉箱码头目标模型转化为图纸输出，同时计算重力式沉箱码头的工程明细表并输出。本发明仪构件为基本操作对象，支撑设计人员从组件库构建、三维建模、模型检查、统计查询、生成图纸等业务流程的解决方案，具备工程数字化的能力，并大大提高了工程建设的效率。

Description

一种重力式沉箱码头结构设计方法及系统

技术领域

本发明涉及结构设计领域，特别是一种重力式沉箱码头结构设计方法及系统。

背景技术

重力式沉箱码头是码头主要结构形式之一，以沉箱作结构主体，依靠自身及填料的重量来维持结构的抗倾抗滑稳定性。该结构整体性好，结构可靠，耐久性高，维修量小，能承受较大的荷载。当前该结构形式的码头设计多关注于规范计算，对于模型设计缺少专门的方法和系统，图形呈现方法多集中在二维平面维度，存在建模精度不高，数据互操作脱节，专业化程度低等问题。本申请提出一种重力式沉箱码头结构设计方法，聚焦在重力式沉箱码头结构设计全流程，在流程中，基于重力式沉箱码头的建造位置地点进行沉箱码头结构设计，包括结构建模、组件选型、模型编码和成果输出等，通过模型结构分析的方式涉及重力式沉箱码头。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种重力式沉箱码头结构设计方法及系统。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明第一方面提供了一种重力式沉箱码头结构设计方法，包括以下步骤：

获取重力式沉箱的码头建造位置的地形参数，并在组件库中根据重力式沉箱的码头建造位置的地形参数选取组件，从而构建地形目标模型；

对可以用于建造重力式沉箱码头模型的所有码头组件进行组件参数分析，并给予组件分析结果进行重力式沉箱码头的组件选型；

对重力式沉箱码头基准模型的模型参数进行调整，得到重力式沉箱码头测试模型，对重力式沉箱码头测试模型进行沉箱浮游稳定计算，并基于沉箱浮游稳定计算结果得到重力式沉箱码头目标模型；

将重力式沉箱码头目标模型转化为图纸输出，同时计算重力式沉箱码头的工程明细表并输出。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述获取重力式沉箱的码头建造位置的地形参数，并在组件库中根据重力式沉箱的码头建造位置的地形参数选取组件，从而构建地形目标模型，具体为：

获取需要建造重力式沉箱码头的位置，标定为码头建造位置，基于历史数据检索，获取码头建造位置的历史地形参数，同时对码头建造位置上各点进行水深测量，得到码头建造位置的水深参数；

对码头建造位置的历史地形参数和水深参数进行结合分析，得到码头建造位置的地形参数；

获取组件库，所述组件库中包含所有用于建造地形的组件和重力式沉箱码头的组件，分别标定为地形组件和码头组件，所述地形组件包含参数化地形组件和非参数化地形组件，所述码头组件分为参数化码头组件和非参数化码头组件，并在所有地形组件和码头组件中设置模型编码；

将所述码头建造位置的地形参数导入组件库中，在组件库中，码头建造位置的地形参数和所有地形组件的模型编码进行配对分析，得到可以用于建造码头建造位置的地形组件，标定为一类地形组件；

对一类地形组件进行组合处理，得到地形基准模型，在所述地形基准模型中进行参数化地形组件参数调整和非参数化地形组件选型调整，并在参数化地形组件参数调整和非参数化地形组件选型调整的过程中实时获取地形基准模型的模型参数，标定为实时模型参数；

在参数化地形组件参数调整和非参数化地形组件选型调整的过程中，当实时模型参数与码头建造位置的地形参数相似度最高时，停止进行参数化地形组件参数调整和非参数化地形组件选型调整并输出调整后的地形基准模型，标定为地形目标模型。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述对可以用于建造重力式沉箱码头模型的所有码头组件进行组件参数分析，并给予组件分析结果进行重力式沉箱码头的组件选型，具体为：

获取地形目标模型的模型参数，在组件库中，地形目标模型的模型参数与所有码头组件的模型编码进行配对分析，得到可以用于建造重力式沉箱码头模型的所有码头组件，标定为一类码头组件；

对码头建造位置进行水流速测量、水温测量和环境温度测量，并将水流速测量、水温测量和环境温度测量得到的测量参数与码头建造位置的水深参数结合，得到环境参数；

确定一类码头组件的组件材料，并获取一类码头组件的组件材料质量参数，将一类码头组件的组件材料质量参数和环境参数导入深度学习模型中进行组件质量变化预测，得到不同一类码头组件的组件材料质量变化速率，并将组件材料质量变化速率小于预设值的一类码头组件标定为初步合格码头组件，将材料质量变化速率大于预设值的一类码头组件标定为待分析码头组件；

对初步合格码头组件进行组合可行性分析，判断使用当前初步合格码头组件能否构建完整的重力式沉箱码头模型，若能，则将初步合格码头组件直接划分为二类码头组件；

若否，则获取构建完整的重力式沉箱码头模型需要的所有码头组件并进行码头组件类型分析，基于码头组件类型分析结果，在待分析码头组件中获取目标补充码头组件，并结合目标补充码头组件和初步合格码头组件构建重力式沉箱码头基准模型。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述在待分析码头组件中获取目标补充码头组件，并结合目标补充码头组件和初步合格码头组件构建重力式沉箱码头基准模型，具体为：

获取构建完整的重力式沉箱码头模型需要的所有码头组件类型，并获取初步合格码头组件中的所有码头组件类型；

对构建完整的重力式沉箱码头模型需要的所有码头组件类型和初步合格码头组件中的所有码头组件类型进行码头组件类型筛选分析，并基于码头组件类型筛选分析结果确定补充码头组件的组件类型，所述补充码头组件的组件类型为在初步合格码头组件中不存在的构建完整的重力式沉箱码头模型需要的码头组件类型；

基于补充码头组件的组件类型，在待分析码头组件中获取补充码头组件，选取材料质量变化速率最小的补充码头组件输出，作为目标补充码头组件，并将目标补充码头组件和初步合格码头组件划分至二类码头组件；

基于二类码头组件，构建重力式沉箱码头基准模型，所述重力式沉箱码头基准模型可以进行参数化码头组件参数调整和非参数化码头组件选型调整。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述对重力式沉箱码头基准模型的模型参数进行调整，得到重力式沉箱码头测试模型，对重力式沉箱码头测试模型进行沉箱浮游稳定计算，并基于沉箱浮游稳定计算结果得到重力式沉箱码头目标模型，具体为：

对重力式沉箱码头基准模型进行参数化码头组件参数调整和非参数化码头组件选型调整，得到所有重力式沉箱码头测试模型；

获取沉箱组件的模型编码，并基于沉箱组件的模型编码定位不同的重力式沉箱码头测试模型的沉箱组件的位置，获取沉箱组件的规格数据，将沉箱组件的位置、规格数据以及环境参数导入仿真软件中，并通过仿真软件对不同的重力式沉箱码头测试模型均进行沉箱浮游稳定性仿真模拟；

在沉箱浮游稳定性仿真模拟过程中，计算沉箱组件的浮心位置和重心位置，并判断沉箱组件的浮心位置是否位于重心位置的上方；

若否，则将沉箱组件对应的重力式沉箱码头测试模型标定为重力式沉箱码头不合格模型，若是，则将沉箱组件对应的重力式沉箱码头测试模型标定为重力式沉箱码头合格模型；

计算重力式沉箱码头合格模型在进行沉箱浮游稳定性仿真模拟时的浮力，并对重力式沉箱码头合格模型在进行沉箱浮游稳定性仿真模拟时的浮力进行排序，得到浮力大小排序表，基于所述浮力大小排序表，选取最高的重力式沉箱码头测试模型输出，得到重力式沉箱码头目标模型。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述将重力式沉箱码头目标模型转化为图纸输出，同时计算重力式沉箱码头的工程明细表并输出，具体为：

获取重力式沉箱码头目标模型的模型参数，所述重力式沉箱码头目标模型的模型参数为重力式沉箱码头目标模型中各组件的参数，并结合重力式沉箱码头目标模型的模型参数获取重力式沉箱码头目标模型的组件构造方案；

基于所述重力式沉箱码头目标模型的组件构造方案，在建模软件中得到重力式沉箱码头的图纸，标定为重力式沉箱码头图纸，所述重力式沉箱码头图纸包括平面图、立面图和剖面图；

将所述重力式沉箱码头目标模型的模型参数导入深度学习网络中进行预测，获取建造重力式沉箱码头的材料用量，并基于建造重力式沉箱码头的材料用量，获取建造重力式沉箱码头的材料费用；

对所述重力式沉箱码头的材料用量和重力式沉箱码头的材料费用进行工程明细计算，得到重力式沉箱码头工程明细表，并输出所述重力式沉箱码头图纸和重力式沉箱码头工程明细表储存。

本发明第二方面还提供了一种重力式沉箱码头结构设计系统，所述结构设计系统包括存储器与处理器，所述存储器中储存有结构设计方法，所述结构设计方法被所述处理器执行时，实现如下步骤：

获取重力式沉箱的码头建造位置的地形参数，并在组件库中根据重力式沉箱的码头建造位置的地形参数选取组件，从而构建地形目标模型；

对可以用于建造重力式沉箱码头模型的所有码头组件进行组件参数分析，并给予组件分析结果进行重力式沉箱码头的组件选型；

对重力式沉箱码头基准模型的模型参数进行调整，得到重力式沉箱码头测试模型，对重力式沉箱码头测试模型进行沉箱浮游稳定计算，并基于沉箱浮游稳定计算结果得到重力式沉箱码头目标模型；

将重力式沉箱码头目标模型转化为图纸输出，同时计算重力式沉箱码头的工程明细表并输出。

本发明解决的背景技术中存在的技术缺陷，本发明具备以下有益效果：获取重力式沉箱码头建造位置的地形参数，并根据地形参数在组件库中选取组件，从而构建地形目标模型；在地形目标模型基础上进行重力式沉箱码头模型的组件参数分析和组件选型，并对得到的码头组件进行参数调整，同时进行沉箱浮游稳定性计算，基于计算机结果构建重力式沉箱码头目标模型；最后将重力式沉箱码头目标模型转化为图纸输出，同时计算重力式沉箱码头的工程明细表并输出。本发明仪构件为基本操作对象，支撑设计人员从组件库构建、三维建模、模型检查、统计查询、生成图纸等业务流程的解决方案，具备工程数字化的能力，并大大提高了工程建设的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1示出了一种重力式沉箱码头结构设计方法的流程图；

图2示出了对码头组件进行组件选型的方法流程图；

图3示出了一种重力式沉箱码头结构设计系统的程序视图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了一种重力式沉箱码头结构设计方法的流程图，包括以下步骤：

S102：获取重力式沉箱的码头建造位置的地形参数，并在组件库中根据重力式沉箱的码头建造位置的地形参数选取组件，从而构建地形目标模型；

S104：对可以用于建造重力式沉箱码头模型的所有码头组件进行组件参数分析，并给予组件分析结果进行重力式沉箱码头的组件选型；

S106：对重力式沉箱码头基准模型的模型参数进行调整，得到重力式沉箱码头测试模型，对重力式沉箱码头测试模型进行沉箱浮游稳定计算，并基于沉箱浮游稳定计算结果得到重力式沉箱码头目标模型；

S108：将重力式沉箱码头目标模型转化为图纸输出，同时计算重力式沉箱码头的工程明细表并输出。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述获取重力式沉箱的码头建造位置的地形参数，并在组件库中根据重力式沉箱的码头建造位置的地形参数选取组件，从而构建地形目标模型，具体为：

获取需要建造重力式沉箱码头的位置，标定为码头建造位置，基于历史数据检索，获取码头建造位置的历史地形参数，同时对码头建造位置上各点进行水深测量，得到码头建造位置的水深参数；

对码头建造位置的历史地形参数和水深参数进行结合分析，得到码头建造位置的地形参数；

获取组件库，所述组件库中包含所有用于建造地形的组件和重力式沉箱码头的组件，分别标定为地形组件和码头组件，所述地形组件包含参数化地形组件和非参数化地形组件，所述码头组件分为参数化码头组件和非参数化码头组件，并在所有地形组件和码头组件中设置模型编码；

将所述码头建造位置的地形参数导入组件库中，在组件库中，码头建造位置的地形参数和所有地形组件的模型编码进行配对分析，得到可以用于建造码头建造位置的地形组件，标定为一类地形组件；

对一类地形组件进行组合处理，得到地形基准模型，在所述地形基准模型中进行参数化地形组件参数调整和非参数化地形组件选型调整，并在参数化地形组件参数调整和非参数化地形组件选型调整的过程中实时获取地形基准模型的模型参数，标定为实时模型参数；

在参数化地形组件参数调整和非参数化地形组件选型调整的过程中，当实时模型参数与码头建造位置的地形参数相似度最高时，停止进行参数化地形组件参数调整和非参数化地形组件选型调整并输出调整后的地形基准模型，标定为地形目标模型。

需要说明的是，重力式沉箱码头是码头的主要结构形式之一，对于安装的地形有要求，目的是防止沉箱建造后出现侧倾侧滑等现象。对重力式沉箱码头进行结构设计可以通过构建模型，对模型进行结构分析，从而提升结构设计的准确性和效率。在重力式沉箱码头进行结构设计前需要先获取码头建造位置的结构没从而为重力式沉箱码头的结构设计提供条件。码头建造位置周边都是水，所以需要获取马州建造位置的水深参数和地形参数，其中水深参数测量可以通过激光测量深度的方法实现。组件库中存在多种组件，包括地形组件和码头组件，某些组件之间可以进行组合，且组件分为参数化组件和非参数化组件，参数化组件可以通过对参数进行调整，从而调整组件的形状或功能，而非参数化组件是固定形状功能的组件。所述模型编码是组件的唯一标识符，通过模型编码可以在组件库中查找需要的组件。通过使用码头建造位置的地形参数和所有地形组件进行模型编码配对分析，可以得到可以建造在码头建造位置的所有地形组件，即一类地形组件。一类地形组件可以经过组合处理得到地形基准模型，所述地形基准模型可以通过对组件进行参数调整或选型调整，来改变模型的参数，即改变模型的外观、大小等参数。在调整过程中，选取与地形参数相似度最高的实时模型参数输出，此时得到的地形模型为地形目标模型。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述对重力式沉箱码头基准模型的模型参数进行调整，得到重力式沉箱码头测试模型，对重力式沉箱码头测试模型进行沉箱浮游稳定计算，并基于沉箱浮游稳定计算结果得到重力式沉箱码头目标模型，具体为：

对重力式沉箱码头基准模型进行参数化码头组件参数调整和非参数化码头组件选型调整，得到所有重力式沉箱码头测试模型；

获取沉箱组件的模型编码，并基于沉箱组件的模型编码定位不同的重力式沉箱码头测试模型的沉箱组件的位置，获取沉箱组件的规格数据，将沉箱组件的位置、规格数据以及环境参数导入仿真软件中，并通过仿真软件对不同的重力式沉箱码头测试模型均进行沉箱浮游稳定性仿真模拟；

在沉箱浮游稳定性仿真模拟过程中，计算沉箱组件的浮心位置和重心位置，并判断沉箱组件的浮心位置是否位于重心位置的上方；

若否，则将沉箱组件对应的重力式沉箱码头测试模型标定为重力式沉箱码头不合格模型，若是，则将沉箱组件对应的重力式沉箱码头测试模型标定为重力式沉箱码头合格模型；

计算重力式沉箱码头合格模型在进行沉箱浮游稳定性仿真模拟时的浮力，并对重力式沉箱码头合格模型在进行沉箱浮游稳定性仿真模拟时的浮力进行排序，得到浮力大小排序表，基于所述浮力大小排序表，选取最高的重力式沉箱码头测试模型输出，得到重力式沉箱码头目标模型。

需要说明的是，重力式沉箱码头基准模型可以进行组件的参数调节或者选型调整，得到多个重力式沉箱码头测试模型，且不同的重力式沉箱码头测试模型的尺寸、排水量、形状等参数不同。在重力式沉箱码头测试模型中包含沉箱、码头附属设施、栅栏版等多种组件，其中沉箱是重力式沉箱码头的主要设施，沉箱的浮游稳定性决定了重力式沉箱码头的稳固程度，沉箱的浮游稳定性较差的重力式沉箱码头不可以投入使用，所以需要对所有重力式沉箱码头测试模型进行沉箱浮游稳定性仿真模拟，得到不同重力式沉箱码头测试模型的沉箱浮游稳定性。对沉箱进行浮游稳定性的影响因素与沉箱在重力式沉箱码头测试模型中的所处位置、沉箱的规格大小数据以及环境参数有关。其中规格大小决定了沉箱的排水量，排水量的大小会对沉箱的浮游稳定性造成影响。环境参数中水流速度过大、水深过大等因素也会对沉箱的浮游稳定性造成影响。在仿真模拟过程中，需要计算沉箱组件浮心位置和重心位置之间的关系，浮心位置应当位于重心位置上方，以确保沉箱的稳定，若浮心低于重心，沉箱就可能会倾覆或不稳定。得到重力式沉箱码头合格模型后，若沉箱的浮力越大，则重力式沉箱码头的稳固性越高，所以选择浮力最大的重力式沉箱码头测试模型输出，即重力式沉箱码头目标模型。本发明能够通过对重力式沉箱码头测试模型进行沉箱浮游稳定性分析，并基于分析结果得到重力式沉箱码头目标模型。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述将重力式沉箱码头目标模型转化为图纸输出，同时计算重力式沉箱码头的工程明细表并输出，具体为：

获取重力式沉箱码头目标模型的模型参数，所述重力式沉箱码头目标模型的模型参数为重力式沉箱码头目标模型中各组件的参数，并结合重力式沉箱码头目标模型的模型参数获取重力式沉箱码头目标模型的组件构造方案；

基于所述重力式沉箱码头目标模型的组件构造方案，在建模软件中得到重力式沉箱码头的图纸，标定为重力式沉箱码头图纸，所述重力式沉箱码头图纸包括平面图、立面图和剖面图；

将所述重力式沉箱码头目标模型的模型参数导入深度学习网络中进行预测，获取建造重力式沉箱码头的材料用量，并基于建造重力式沉箱码头的材料用量，获取建造重力式沉箱码头的材料费用；

对所述重力式沉箱码头的材料用量和重力式沉箱码头的材料费用进行工程明细计算，得到重力式沉箱码头工程明细表，并输出所述重力式沉箱码头图纸和重力式沉箱码头工程明细表储存。

需要说明的是，进行重力式沉箱码头结构设计需要给出结构设计图纸和建造的工程明细，方便施工人员使用。结构设计图纸用于指导施工人员进行建设工作，提供了重力式沉箱码头的详细信息和施工规范，其中详细信息包括重力式沉箱码头中各组成部分的规格参数，安装位置，安装方式等，可以通过对重力式沉箱码头目标模型进行分析获取得到。其中重力式沉箱码头目标模型的模型参数代表了重力式沉箱码头中各组成部分的规格参数，而重力式沉箱码头目标模型的组件构造方案代表安装位置和安装方式。根据上述数据可以在建模软件中输出重力式沉箱码头的图纸，且图纸种类有三种，不同种类的图纸的作用均不相同。 重力式沉箱码头工程明细表基于建造重力式沉箱码头的材料用量和材料费用制成，记录了重力式沉箱码头建造的工程量、单位、单价、总价等信息，用于进行预算编制、成本控制、进度管理和质量管理等方面，制作重力式沉箱码头工程明细表有助于实现重力式沉箱码头的顺利建造。

图2示出了对码头组件进行组件选型的方法流程图，包括以下步骤：

S202：在组件库中获取可以用于建造重力式沉箱码头模型的所有码头组件，并获取码头建造位置的环境参数；

S204：对一类码头组件进行材料质量变化速率分析和组合可行性分析，并基于分析结果对一类码头组件进行初步分类；

S206：在待分析码头组件中获取目标补充码头组件，并结合目标补充码头组件和初步合格码头组件构建重力式沉箱码头基准模型。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述对一类码头组件进行材料质量变化速率分析和组合可行性分析，并基于分析结果对一类码头组件进行初步分类，具体为：

确定一类码头组件的组件材料，并获取一类码头组件的组件材料质量参数，将一类码头组件的组件材料质量参数和环境参数导入深度学习模型中进行组件质量变化预测，得到不同一类码头组件的组件材料质量变化速率，并将组件材料质量变化速率小于预设值的一类码头组件标定为初步合格码头组件，将材料质量变化速率大于预设值的一类码头组件标定为待分析码头组件；

对初步合格码头组件进行组合可行性分析，判断使用当前初步合格码头组件能否构建完整的重力式沉箱码头模型，若能，则将初步合格码头组件直接划分为二类码头组件。

需要说明的是，在组件库中根据模型编码可以得到所有用于建造重力式沉箱码头的组件，即一类码头组件，同时需要获取在码头建造位置处的环境参数，因为码头建造在水深较深的地方，建造重力式沉箱码头需要考虑水的影响。由于重力式沉箱码头的结构多样，包含了沉箱、栅栏等多种结构，且不同结构所用的施工材料可能不同。由于材料在受到海水的长时间浸泡冲刷下会出现腐蚀、老化的现象，所以在对重力式沉箱码头进行材料选取的时候需要考虑材料的质量变化速率。所述一类码头组件中不同组件对应所用的材料不同，所以需要获取一类码头组件的组件材料质量参数，并结合环境参数进行材料质量变化速率分析。若组件的材料质量变化速率大于预设值，证明该组件对应的重力式沉箱码头结构在水中的稳定性较差，不适合用于建造重力式沉箱码头。最后基于组件的材料质量变化速率，得到初步合格码头组件和待分析码头组件。初步合格码头组件是建造重力式沉箱码头的各种结构，若所有的初步合格码头组件可以构建重力式沉箱码头模型，证明初步合格码头组件中的组件类型齐全，并将初步合格码头组件划分为二类码头组件。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述在待分析码头组件中获取目标补充码头组件，并结合目标补充码头组件和初步合格码头组件构建重力式沉箱码头基准模型，具体为：

获取构建完整的重力式沉箱码头模型需要的所有码头组件类型，并获取初步合格码头组件中的所有码头组件类型；

对构建完整的重力式沉箱码头模型需要的所有码头组件类型和初步合格码头组件中的所有码头组件类型进行码头组件类型筛选分析，并基于码头组件类型筛选分析结果确定补充码头组件的组件类型，所述补充码头组件的组件类型为在初步合格码头组件中不存在的构建完整的重力式沉箱码头模型需要的码头组件类型；

基于补充码头组件的组件类型，在待分析码头组件中获取补充码头组件，选取材料质量变化速率最小的补充码头组件输出，作为目标补充码头组件，并将目标补充码头组件和初步合格码头组件划分至二类码头组件；

基于二类码头组件，构建重力式沉箱码头基准模型，所述重力式沉箱码头基准模型可以进行参数化码头组件参数调整和非参数化码头组件选型调整。

需要说明的是，若是初步合格码头组件中的所有组件类型不足以构建完整的重力式沉箱码头，则需要在初步合格码头组件中确定构建完整重力式沉箱码头所缺少的组件类型，并在待分析码头组件中获取对应类型的码头组件进行补充，即补充码头组件。所述补充码头组件的组件类型可能有很多，不同组件类型所用的材料可能不同，因为待分析码头组件的材料质量变化速率较大，所以需要在此基础上选择材料质量变化速率最小的补充码头组件输出，得到目标码头组件，将目标码头组件划分至二类码头组件，并使二类码头组件结合后能够构建完整的重力式沉箱码头基准模型。所述重力式沉箱码头基准模型中的组件可以进行参数调整或者选型调整，得到模型参数不同的重力式沉箱码头模型进行分析。本发明能够通过对待分析码头组件进行码头组件类型分析，得到目标补充码头组件，结合目标补充码头组件和初步合格码头组件构建重力式沉箱码头基准模型。

此外，所述一种重力式沉箱码头结构设计方法，还包括以下步骤：

对重力式沉箱码头工程明细表进行建造成本分析，并获取重力式沉箱码头的建造预算，判断基于重力式沉箱码头模型建造重力式沉箱码头的建造成本是否大于建造预算；

若否，则直接基于重力式沉箱码头工程明细表和重力式沉箱码头图纸，建造重力式沉箱码头；

若是，则需要对重力式沉箱码头目标模型进行参数化码头组件参数调整和非参数化码头组件选型调整，使参数化码头组件参数调整和非参数化码头组件选型调整后得到的重力式沉箱码头模型对应的建造成本小于重力式沉箱码头的建造预算，并在调整过程中评估重力式沉箱码头模型的安全性；

若调整后重力式沉箱码头模型的安全性大于预设值，则将对应的重力式沉箱码头模型标定为重力式沉箱码头优化模型，构建重力式沉箱码头优化模型的图纸和工程明细表，并基于重力式沉箱码头优化模型的图纸和工程明细表建造重力式沉箱码头；

若调整后重力式沉箱码头模型的安全性小于预设值，则重新进行重力式沉箱码头结构设计。

需要说明的是，重力式沉箱码头工程明细表上标定了重力式沉箱码头的建造成本，若建造成本大于建造预算，则在建造重力式沉箱码头的过程中会存在建造不完全的问题。当建造成本大于建造预算，则需要对重力式沉箱码头目标模型进行组件调整，从而降低重力式沉箱码头的建造成本。可以继续通过对参数化码头进行组件参数调整和对非参数化码头组件进行选型调整，使建造成本小于建造预算，同时在调整过程中需要评估重力式沉箱码头模型的安全性，因为建造成本降低后重力式沉箱码头的用料可能所见，安全性有可能会降低。若调整后安全性大于预设值，则可以输出调整后的模型并制作图纸和工程明细表；若调整后安全性大于预设值，则需要重新设计模型结构。

如图3所示，本发明第二方面还提供了一种重力式沉箱码头结构设计系统，所述结构设计系统包括存储器31与处理器32，所述存储器31中储存有结构设计方法，所述结构设计方法被所述处理器32执行时，实现如下步骤：

获取重力式沉箱的码头建造位置的地形参数，并在组件库中根据重力式沉箱的码头建造位置的地形参数选取组件，从而构建地形目标模型；

对可以用于建造重力式沉箱码头模型的所有码头组件进行组件参数分析，并给予组件分析结果进行重力式沉箱码头的组件选型；

对重力式沉箱码头基准模型的模型参数进行调整，得到重力式沉箱码头测试模型，对重力式沉箱码头测试模型进行沉箱浮游稳定计算，并基于沉箱浮游稳定计算结果得到重力式沉箱码头目标模型；

将重力式沉箱码头目标模型转化为图纸输出，同时计算重力式沉箱码头的工程明细表并输出。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种重力式沉箱码头结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取重力式沉箱的码头建造位置的地形参数，并在组件库中根据重力式沉箱的码头建造位置的地形参数选取组件，从而构建地形目标模型；

对用于建造重力式沉箱码头模型的所有码头组件进行组件参数分析，并给予组件分析结果进行重力式沉箱码头的组件选型；

对重力式沉箱码头基准模型的模型参数进行调整，得到重力式沉箱码头测试模型，对重力式沉箱码头测试模型进行沉箱浮游稳定计算，并基于沉箱浮游稳定计算结果得到重力式沉箱码头目标模型；

将重力式沉箱码头目标模型转化为图纸输出，同时计算重力式沉箱码头的工程明细表并输出；

其中，所述对用于建造重力式沉箱码头模型的所有码头组件进行组件参数分析，并给予组件分析结果进行重力式沉箱码头的组件选型，具体为：

获取地形目标模型的模型参数，在组件库中，地形目标模型的模型参数与所有码头组件的模型编码进行配对分析，得到用于建造重力式沉箱码头模型的所有码头组件，标定为一类码头组件；

对码头建造位置进行水流速测量、水温测量和环境温度测量，并将水流速测量、水温测量和环境温度测量得到的测量参数与码头建造位置的水深参数结合，得到环境参数；

确定一类码头组件的组件材料，并获取一类码头组件的组件材料质量参数，将一类码头组件的组件材料质量参数和环境参数导入深度学习模型中进行组件质量变化预测，得到不同一类码头组件的组件材料质量变化速率，并将组件材料质量变化速率小于预设值的一类码头组件标定为初步合格码头组件，将材料质量变化速率大于预设值的一类码头组件标定为待分析码头组件；

对初步合格码头组件进行组合可行性分析，判断使用当前初步合格码头组件能否构建完整的重力式沉箱码头模型，若能，则将初步合格码头组件直接划分为二类码头组件；

若否，则获取构建完整的重力式沉箱码头模型需要的所有码头组件并进行码头组件类型分析，基于码头组件类型分析结果，在待分析码头组件中获取目标补充码头组件，并结合目标补充码头组件和初步合格码头组件构建重力式沉箱码头基准模型；

其中，所述在待分析码头组件中获取目标补充码头组件，并结合目标补充码头组件和初步合格码头组件构建重力式沉箱码头基准模型，具体为：

获取构建完整的重力式沉箱码头模型需要的所有码头组件类型，并获取初步合格码头组件中的所有码头组件类型；

对构建完整的重力式沉箱码头模型需要的所有码头组件类型和初步合格码头组件中的所有码头组件类型进行码头组件类型筛选分析，并基于码头组件类型筛选分析结果确定补充码头组件的组件类型，所述补充码头组件的组件类型为在初步合格码头组件中不存在的构建完整的重力式沉箱码头模型需要的码头组件类型；

基于补充码头组件的组件类型，在待分析码头组件中获取补充码头组件，选取材料质量变化速率最小的补充码头组件输出，作为目标补充码头组件，并将目标补充码头组件和初步合格码头组件划分至二类码头组件；

基于二类码头组件，构建重力式沉箱码头基准模型，所述重力式沉箱码头基准模型能够进行参数化码头组件参数调整和非参数化码头组件选型调整。

2.根据权利要求1中所述的一种重力式沉箱码头结构设计方法，其特征在于，所述获取重力式沉箱的码头建造位置的地形参数，并在组件库中根据重力式沉箱的码头建造位置的地形参数选取组件，从而构建地形目标模型，具体为：

获取需要建造重力式沉箱码头的位置，标定为码头建造位置，基于历史数据检索，获取码头建造位置的历史地形参数，同时对码头建造位置上各点进行水深测量，得到码头建造位置的水深参数；

对码头建造位置的历史地形参数和水深参数进行结合分析，得到码头建造位置的地形参数；

获取组件库，所述组件库中包含所有用于建造地形的组件和重力式沉箱码头的组件，分别标定为地形组件和码头组件，所述地形组件包含参数化地形组件和非参数化地形组件，所述码头组件分为参数化码头组件和非参数化码头组件，并在所有地形组件和码头组件中设置模型编码；

将所述码头建造位置的地形参数导入组件库中，在组件库中，码头建造位置的地形参数和所有地形组件的模型编码进行配对分析，得到用于建造码头建造位置的地形组件，标定为一类地形组件；

对一类地形组件进行组合处理，得到地形基准模型，在所述地形基准模型中进行参数化地形组件参数调整和非参数化地形组件选型调整，并在参数化地形组件参数调整和非参数化地形组件选型调整的过程中实时获取地形基准模型的模型参数，标定为实时模型参数；

在参数化地形组件参数调整和非参数化地形组件选型调整的过程中，当实时模型参数与码头建造位置的地形参数相似度最高时，停止进行参数化地形组件参数调整和非参数化地形组件选型调整并输出调整后的地形基准模型，标定为地形目标模型。

3.根据权利要求1中所述的一种重力式沉箱码头结构设计方法，其特征在于，所述对重力式沉箱码头基准模型的模型参数进行调整，得到重力式沉箱码头测试模型，对重力式沉箱码头测试模型进行沉箱浮游稳定计算，并基于沉箱浮游稳定计算结果得到重力式沉箱码头目标模型，具体为：

对重力式沉箱码头基准模型进行参数化码头组件参数调整和非参数化码头组件选型调整，得到所有重力式沉箱码头测试模型；

获取沉箱组件的模型编码，并基于沉箱组件的模型编码定位不同的重力式沉箱码头测试模型的沉箱组件的位置，获取沉箱组件的规格数据，将沉箱组件的位置、规格数据以及环境参数导入仿真软件中，并通过仿真软件对不同的重力式沉箱码头测试模型均进行沉箱浮游稳定性仿真模拟；

在沉箱浮游稳定性仿真模拟过程中，计算沉箱组件的浮心位置和重心位置，并判断沉箱组件的浮心位置是否位于重心位置的上方；

若否，则将沉箱组件对应的重力式沉箱码头测试模型标定为重力式沉箱码头不合格模型，若是，则将沉箱组件对应的重力式沉箱码头测试模型标定为重力式沉箱码头合格模型；

计算重力式沉箱码头合格模型在进行沉箱浮游稳定性仿真模拟时的浮力，并对重力式沉箱码头合格模型在进行沉箱浮游稳定性仿真模拟时的浮力进行排序，得到浮力大小排序表，基于所述浮力大小排序表，选取最高的重力式沉箱码头测试模型输出，得到重力式沉箱码头目标模型。

4.根据权利要求1中所述的一种重力式沉箱码头结构设计方法，其特征在于，所述将重力式沉箱码头目标模型转化为图纸输出，同时计算重力式沉箱码头的工程明细表并输出，具体为：

获取重力式沉箱码头目标模型的模型参数，所述重力式沉箱码头目标模型的模型参数为重力式沉箱码头目标模型中各组件的参数，并结合重力式沉箱码头目标模型的模型参数获取重力式沉箱码头目标模型的组件构造方案；

基于所述重力式沉箱码头目标模型的组件构造方案，在建模软件中得到重力式沉箱码头的图纸，标定为重力式沉箱码头图纸，所述重力式沉箱码头图纸包括平面图、立面图和剖面图；

将所述重力式沉箱码头目标模型的模型参数导入深度学习网络中进行预测，获取建造重力式沉箱码头的材料用量，并基于建造重力式沉箱码头的材料用量，获取建造重力式沉箱码头的材料费用；

对所述重力式沉箱码头的材料用量和重力式沉箱码头的材料费用进行工程明细计算，得到重力式沉箱码头工程明细表，并输出所述重力式沉箱码头图纸和重力式沉箱码头工程明细表储存。

5.一种重力式沉箱码头结构设计系统，其特征在于，所述结构设计系统包括存储器与处理器，所述存储器中储存有结构设计方法，所述结构设计方法被所述处理器执行时，实现如下步骤：

获取重力式沉箱的码头建造位置的地形参数，并在组件库中根据重力式沉箱的码头建造位置的地形参数选取组件，从而构建地形目标模型；

对用于建造重力式沉箱码头模型的所有码头组件进行组件参数分析，并给予组件分析结果进行重力式沉箱码头的组件选型；

对重力式沉箱码头基准模型的模型参数进行调整，得到重力式沉箱码头测试模型，对重力式沉箱码头测试模型进行沉箱浮游稳定计算，并基于沉箱浮游稳定计算结果得到重力式沉箱码头目标模型；

将重力式沉箱码头目标模型转化为图纸输出，同时计算重力式沉箱码头的工程明细表并输出；

其中，所述对用于建造重力式沉箱码头模型的所有码头组件进行组件参数分析，并给予组件分析结果进行重力式沉箱码头的组件选型，具体为：

获取地形目标模型的模型参数，在组件库中，地形目标模型的模型参数与所有码头组件的模型编码进行配对分析，得到用于建造重力式沉箱码头模型的所有码头组件，标定为一类码头组件；

对码头建造位置进行水流速测量、水温测量和环境温度测量，并将水流速测量、水温测量和环境温度测量得到的测量参数与码头建造位置的水深参数结合，得到环境参数；

确定一类码头组件的组件材料，并获取一类码头组件的组件材料质量参数，将一类码头组件的组件材料质量参数和环境参数导入深度学习模型中进行组件质量变化预测，得到不同一类码头组件的组件材料质量变化速率，并将组件材料质量变化速率小于预设值的一类码头组件标定为初步合格码头组件，将材料质量变化速率大于预设值的一类码头组件标定为待分析码头组件；

对初步合格码头组件进行组合可行性分析，判断使用当前初步合格码头组件能否构建完整的重力式沉箱码头模型，若能，则将初步合格码头组件直接划分为二类码头组件；

若否，则获取构建完整的重力式沉箱码头模型需要的所有码头组件并进行码头组件类型分析，基于码头组件类型分析结果，在待分析码头组件中获取目标补充码头组件，并结合目标补充码头组件和初步合格码头组件构建重力式沉箱码头基准模型；

其中，所述在待分析码头组件中获取目标补充码头组件，并结合目标补充码头组件和初步合格码头组件构建重力式沉箱码头基准模型，具体为：

获取构建完整的重力式沉箱码头模型需要的所有码头组件类型，并获取初步合格码头组件中的所有码头组件类型；

对构建完整的重力式沉箱码头模型需要的所有码头组件类型和初步合格码头组件中的所有码头组件类型进行码头组件类型筛选分析，并基于码头组件类型筛选分析结果确定补充码头组件的组件类型，所述补充码头组件的组件类型为在初步合格码头组件中不存在的构建完整的重力式沉箱码头模型需要的码头组件类型；

基于补充码头组件的组件类型，在待分析码头组件中获取补充码头组件，选取材料质量变化速率最小的补充码头组件输出，作为目标补充码头组件，并将目标补充码头组件和初步合格码头组件划分至二类码头组件；

基于二类码头组件，构建重力式沉箱码头基准模型，所述重力式沉箱码头基准模型能够进行参数化码头组件参数调整和非参数化码头组件选型调整。