拱坝混凝土施工过程动态模拟研究

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1、拱坝混凝土施工过程动态模拟研究　　简介：混凝土拱坝在水利水电工程中应用广泛，其施工过程模拟研究有着重要的现实意义。本文介绍了拱坝混凝土施工动态模拟的原理以及数学逻辑模型，并将其应用在石门坎水电站拱坝预可行研究阶段的方案论证中，得出混凝土施工进度、设备利用率等参数指标，为方案比选提供科学决策依据。关键字：拱坝混凝土施工施工方案模拟1前言混凝土拱坝作为一种经济性和安全性都较优越的坝型，在水利水电工程中得到了广泛应用，对拱坝混凝土施工这一成本高、无法重复的复杂系统进行计算机模拟研究具有重要的现实意义。对一个工程而言，一个合理的施工方案和机械配套

2、方案往往需要多个方案的综合比较、多个施工参数反复调整才能最终确定。若用传统方法进行坝体分仓，论证混凝土施工方案，不仅工作量大，而且精度不高，应用计算机模拟技术则可以很好地解决这个问题。在满足混凝土浇筑系统实际条件和施工准则的情况下，针对施工过程进行动态模拟研究，可以为施工组织提供科学的参考信息，指导施工设计和施工管理。本文介绍了拱坝混凝土施工过程动态模拟的方法，并以石门坎水电站拱坝为工程背景进行实例研究，从技术角度对施工方案进行分析比较。2大坝混凝土浇筑模拟系统分析大坝混凝土施工主要由混凝土生产系统、混凝土运输系统和混凝土浇筑系统三个系统

3、组成，这三个系统相互协调，相互影响，同时还受到施工系统的所处的具体环境的影响。根据研究的侧重点，这里仅对混凝土浇筑系统进行模拟。对混凝土生产和运输系统，可以在模拟过程中假设混凝土骨料生产的供应能够保证拌和楼的需要，以及水平运输系统能充分保证混凝土水平输送要求。大坝混凝土浇筑系统是一个离散事件系统，可以采用系统模拟的方法对施工系统进行模拟分析。对模拟全过程而言，采用时间步长法来安排时间进程。时间步长是影响模拟精度的一个重要因素。选取的时间步长愈小，模拟的系统状态与真实状态就愈吻合，模拟的精度愈高，但增加了状态检查判断次数，从而增加了模拟运行

4、时间；反之，当时间步长取得过大，虽然可以缩短运行时间，但会降低模拟精度。因此，在混凝土浇筑过程模拟时，需根据不同层次模拟的需要设置时间步长[1]。这就弥补了固定步长对模拟精度的影响，能更加精确地描述混凝土浇筑过程中各主要因素的相互联系和制约关系[2]。3模拟设计混凝土浇筑模拟寻求的目标就是在给定的浇筑方案和机械配置情况下，在满足各种约束限制条件下，安排混凝土坝块的浇筑顺序，选择合理的浇筑施工方案。为达到这个目标，需要做好两方面工作：混凝土浇筑模拟数学逻辑模型的建立和模拟参数的选取。模拟数学逻辑模型坝体浇筑模拟模型，是以状态变量和决策变量与

5、约束条件间的数学逻辑关系来定量的描述。状态变量包括各坝段混凝土浇筑高程、方量和时间；决策变量是根据混凝土浇筑既定规律要求随时判断将要进行浇筑的混凝土块号和浇筑机械编号。约束条件是指在大坝混凝土施工中应遵守的约束条件主要包括混凝土坝施工过程中的一般规律、合同文件技术规范要求以及特定施工条件下的各种要求，如坝体允许悬臂高度、间歇时间、混凝土初凝终凝时间、相邻坝块高差、立模拆模。大坝混凝土施工模拟，就是通过选择满足约束条件的决策变量，并根据决策变量的变化，计算出一组新的大坝混凝土状态变量；然后在新的状态下，进行新的决策变量的判断。通过大坝混凝土

6、状态变量的不断改变，大坝混凝土也就不断从低到高讲行模拟浇筑[3]。模拟参数有效工日。有效工日一般根据设计资料中提供的降雨资料，并参考以往的科研成果，从方便施工组织设计及混凝土施工现场管理的角度来确定。在石门坎工程的混凝土施工模拟中拟定有效工日见表1。表1有效工日表　　月份123456789101112全年天数312831303130313130313031365有效工日272226252120212023232427280坝体浇筑分层及间歇期。坝体浇筑分层及间歇期严格根据水工混凝土坝施工有关规范拟定，见表2。表2坝体浇筑分层及间歇期时间表

7、　　分区浇筑层厚间歇期强约束区(5～7弱约束区()5～7上部块7～9孔洞部分15根据以往工程的施工经验，混凝土初凝时间拟夏季为4h，冬季为；相临坝段允许高差为8m；混凝土浇筑块立模时间为20m2/h，允许拆模时间为3d。坝体混凝土开工时间为XX年5月16日，其它模拟参数如坝体参数、机械技术参数等从略。4工程实例与模拟成果石门坎水电站位于云南省思茅地区普洱县与墨江县交界处，红河支流李仙江上游的把边江上，为干流的第二级水电站，上距梯级龙头水库崖羊山电站约21km。电站正常蓄水位，死水位，汛期限制水位，总库容亿m3，调节库容亿m3，电站装机容量

8、130MW。大坝拟采用混凝土双曲拱坝，坝顶高程，坝顶长度，坝顶宽度，最大坝高。坝体连同基础混凝土塞总混凝土浇筑量为万m3。在预可行性研究阶段，为全面把握石门坎水电站拱坝在不同浇筑方案下的施工特