高寒地区考虑低温影响的拱坝施工进度仿真方法与流程

1.本发明涉及混凝土浇筑技术领域，具体来说涉及一种高寒地区考虑低温影响的拱坝施工进度仿真方法。


背景技术：

2.随着物联网在大坝建设中的深入应用，通过在混凝土拌和楼、混凝土运输车、缆机、平仓机械、振捣机械等混凝土生产运输浇筑等一条龙环节上安装感知设备获取海量生产数据，通过大数据分析方法，可分析混凝土拌和楼、混凝土运输车、缆机、平仓机械、振捣机械的生产规律，并随着大坝浇筑进程更新。
3.然而高寒地区冬季极端气温低、干燥、多风，气温年变幅、日变幅较大，冬季施工期长。拱坝低温季节混凝土浇筑受到极大影响，甚至完全不能施工。拱坝工程是制约整个水电工程的关键工程，工期紧迫。随着低温季节混凝土保温技术的发展，在低温季节进行大坝混凝土的施工的条件得到改善，但大坝混凝土仓分层通常较厚且混凝土量大，冬季依然不能如常规季节一样进行单仓连续浇筑；在冬季不停工的情况下，高温时段施工、低温时段停工，形成了“一次立模多次浇筑”的短间歇“薄层”浇筑模式，对保障大坝工期具有重要意义。
4.现有的大坝混凝土施工进度仿真方法未充分考虑实际工程所处环境下低温季节对混凝土浇筑的影响，未考虑低温季节混凝土强度发展缓慢，应延迟拆模；未考虑低温季节施工作业效率下降对浇筑持续时间影响的问题；也未考虑“一次立模多次浇筑”的短间歇“薄层”浇筑模式对约束规则变化的影响、及跳仓跳块排序的影响，进而导致其模拟精度较低。


技术实现要素：

5.本发明旨在解决现有的大坝混凝土施工进度仿真方法存在高寒地区拱坝施工进度模拟精度相对较低的问题，提出一种高寒地区考虑低温影响的拱坝施工进度仿真方法。
6.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
7.高寒地区考虑低温影响的拱坝施工进度仿真方法，包括以下步骤：
8.步骤1、根据环境温度划分常规季节和低温季节；
9.步骤2、仿真初始条件初始化，所述仿真初始条件至少包括坝块实时浇筑面貌、接缝灌浆实时面貌、坝块分层方案、接缝灌浆分区及灌浆控制参数、机械设备资源、最大允许同时浇筑的仓面数量和仓面搭接比例；
10.步骤3、仿真参数初始化，并建立仿真时钟序列，所述仿真参数包括常规季节仿真参数和低温季节仿真参数，所述常规季节仿真参数包括机械群运行参数、仓面备仓参数、模板参数和拆模时间，所述低温季节仿真参数包括机械群运行参数、仓面备仓参数、拆模时间、低温季节可施工时间区间、低温季节可开仓时间区间、薄层间歇、低温季节预设时间段内各月可施工天数；
11.步骤5、判断大坝是否浇筑完成，若是，则结束仿真流程，否则，从仓面中筛选出满
足预设约束条件的可浇筑坝块，所述可浇筑坝块包括坝块薄层和待新浇坝块，根据已浇筑坝块薄层的短间歇时长确定各坝块薄层的第一浇筑顺序，并根据各可浇筑坝块的评价指标及指标特征值确定各待新浇坝块的第二浇筑顺序；
12.步骤6、确定用于对各可浇筑坝块进行浇筑的多个缆机调配方案，选择缆机最小时钟对应的缆机调配方案，并根据所述第一浇筑顺序先对各坝块薄层进行浇筑，再根据所述第二浇筑顺序对各待新浇坝块进行浇筑，以及在对各可浇筑坝块浇筑完成后，对满足接缝灌浆要求的灌区进行接缝灌浆。
13.进一步地，步骤3中，所述仿真时钟序列以天为时间段，以秒为单位，仿真时钟在此序列上的推进步骤如下：
14.步骤a、扫描所有浇筑机械，确定全局时钟和用于对各可浇筑坝块进行浇筑的缆机的最小时钟；
15.步骤b、判断仿真时钟是否在低温季节对应的时间范围内，若是，则判断是否有满足第一约束条件的可浇筑坝块，否则，判断是否有满足第二约束条件的可浇筑坝块，所述第一约束条件中包含坝块薄层的施工条件；
16.步骤c、确定用于对各可浇筑坝块进行浇筑的多个缆机调配方案，若最小时钟的缆机是对应缆机调配方案中的缆机，则将所述最小时钟作为浇筑开始时间，否则，将对应缆机调配方案中的缆机的最小时钟作为浇筑开始时间；
17.步骤d、判断所述浇筑开始时间是否在低温季节对应的时间范围内，若否，则进入步骤e，若是，则判断所述浇筑开始时间是否在低温季节可开仓时间区间，若是，则进入步骤e，否则，仿真时钟推进至低温季节可开仓时间区间后进入步骤e；
18.步骤e、判断所述浇筑开始时间是否为有效工作时间，若不是，则将仿真时钟推进到下一有效时间段；
19.步骤f、根据仿真时钟所处的季节计算各可浇筑坝块的浇筑持续时间，根据各可浇筑坝块的浇筑开始时间和浇筑持续时间确定各可浇筑坝块的浇筑结束时间，判断所述浇筑结束时间是否为有效工作时间，若不是，则判断对应的可浇筑坝块是否进行浇筑，如不浇筑，则重新计算浇筑开始时间；
20.步骤g、记录各可浇筑坝块的浇筑事件对应的时间，推进仿真时钟，并对此次循环的数据进行统计；
21.步骤h、判断大坝是否浇筑完成，若是，则结束仿真流程，否则，进入步骤a。
22.进一步地，步骤6中，所述确定用于对各可浇筑坝块进行浇筑的多个缆机调配方案的方法包括：
23.步骤61、以缆机主塔轨道为纵坐标轴，以缆机主塔轨道的一个端点为原点建立平面坐标系，获取待浇筑仓面的边界点坐标、缆机主塔的长度z、缆机主塔轨道的端点坐标[(0,0)，(0，r)]以及缆机的最小安全距离m，确定预设时间内各缆机可浇筑仓面的长度范围b；
[0024]
步骤62、根据所述待浇筑仓面的边界点坐标确定待浇筑仓面的总长度lc，根据所述预设时间t内各缆机可浇筑仓面的长度范围b和待浇筑仓面的总长度lc确定需要的缆机数量k，根据需要的缆机数量k及对应缆机可浇筑仓面的长度范围b将待浇筑仓面划分为多个区域，并确定对应缆机可浇筑仓面的长度范围对应的中心线位置cj；
[0025]
步骤63、根据所述缆机主塔的长度z、缆机主塔轨道的端点坐标[(0,0)，(0，r)]以及相邻缆机的最小安全距离m确定各缆机的活动长度范围li；
[0026]
步骤64、根据所述中心线位置cj以及各缆机的活动长度范围li确定缆机调配方案。
[0027]
进一步地，步骤5中，所述坝块薄层的第一浇筑顺序的确定方法包括：
[0028]
步骤511、计算已浇筑坝块薄层的短间歇时长，公式如下：
[0029]
tbc(i)＝t(ib)-tcbc(i)；
[0030]
式中，tbc(i)为已浇筑坝块薄层的短间歇时长，t(ib)为当前仿真时钟时间，tcbc(i)为已浇筑坝块薄层的浇筑完成时间；
[0031]
步骤512、根据已浇筑薄层的短间歇时长确定坝块薄层的第一浇筑顺序，公式如下：
[0032]
f[m
0i
]＝ind[obd(tbc(i))]；
[0033]
式中，f[m
0i
]为第一浇筑顺序，obd()为从大到小的排序算法，ind[]为获取排列次序值算法。
[0034]
进一步地，步骤5中，所述待新浇坝块的第二浇筑顺序的确定方法包括：
[0035]
步骤521、设可浇筑仓面的数量为m，评价指标的数量为n，第f个待新浇坝块的第g个评价指标的指标特征值为k
fg
，则可得到m
×
n的指标特征值矩阵k：
[0036][0037]
步骤522、对各评价指标的指标特征值k
fg
进行归一化处理，得到归一化值x
fg
，根据归一化值x
fg
对指标特征值矩阵k进行归一化处理，得到矩阵x：
[0038][0039]
步骤523、对各待新浇坝块的每个指标特征值进行加权求和，得到各待新浇坝块的综合指标f[f]，计算公式如下：
[0040]
f[f]＝a1x
f1
a2x
f2

…
anx
fn
；
[0041]
式中，a1、a2、
…
、an为各评价指标的权重值，x
f1
、x
f2
、
…
、x
fn
为各评价指标归一化值；
[0042]
所述对各评价指标的指标特征值k
fg
进行归一化处理包括：
[0043]
对于指标特征值越大越好的评价指标，对其指标特征值进行归一化处理：
[0044][0045]
对于指标特征值越小越好的评价指标，对其指标特征值进行归一化处理：
[0046][0047]
步骤524、根据各待新浇坝块的综合指标确定第二浇筑顺序。
[0048]
进一步地，该方法还包括：
[0049]
步骤525、根据坝块仓面搭接比例和标段混凝土均衡原则调整第二浇筑顺序，或者根据坝块仓面搭接比例和同标段连续浇筑不超过预设数量的坝块为原则调整第二浇筑顺序，所述标段混凝土均衡原则包括：
[0050]
设需要对h个待新浇坝块的第二浇筑顺序进行调整，大坝有y个标段，各标段混凝土工程量为w1、w2、
…
、wy，各标段当前累积混凝土工程量为w1、w2、
…
、wy，各坝块混凝土量为w
1y
、w
2y
、
…
、w
hy
，则各标段混凝土工程量满足：
[0051]
w1:w2:
…
:wy≈(w1 w
1y
):(w2 w
2y
):
…
:(wy w
hy
)＝1:(δ2 ε):
…
:(δy ε)；
[0052]
式中，δ为以第1标段为参照标段的不同标段工程量比，ε为可调节误差。
[0053]
进一步地，步骤f中，所述各可浇筑坝块的浇筑持续时间包括常规季节对应的第一浇筑持续时间和低温季节对应的第二浇筑持续时间；所述第一浇筑持续时间的计算方法包括：
[0054]
在常规季节下，设运输车在第q环节的环节效率符合第一分布均值为tq，第一方差为σq的正态分布t
ca
＝(tq,σq)，缆机在第o环节的运行速率符合第二分布均值为vo，第二方差为σo的正态分布v
la
＝(vo,σo)，缆机卸料符合第三分布均值为t
xie
、第三方差σ
xie
的正态分布t
lax
＝(t
xie
,σ
xie
)，缆机待料符合第四分布均值为t
da
，第四方差σ
da
的正态分布t
lad
＝(t
da
,σ
da
)，缆机作业效率符合第五分布均值为p
nn
，第五方差为σ
nn
的正态分布p
nn
＝(p
nn
,σ
nn
),nn为可浇筑坝块的机械数量，则混凝土入仓各环节时间分别为：
[0055]
设运输车的环节数量为q，则第i台运输车单循环所耗时间为：
[0056]
式中，t
qi
为第i台运输车在第q环节的环节效率的第一分布均值，σ
qi
为第i台运输车在第q环节的运行效率的第一方差,q＝1、2、
…
、q；
[0057]
设缆机的环节数量为o，则第i台缆机单循环所耗时间为：
[0058]
式中，s
oi
为第i台缆机在第o环节的运行距离，v
oi
为第i台缆机在第o环节的运行速率的第二分布均值，o＝1、2、
…
、o，t
xiei
为第i台缆机卸料的第三分布均值，t
dai
为第i台缆机待料的第四分布均值；
[0059]
则第i车混凝土入仓所耗时间为：
[0060]
获取常规季节下的混凝土入仓效率和仓面振捣效率，根据常规季节下的混凝土入仓效率和仓面振捣效率之间的关系并基于混凝土入仓所耗时间计算各可浇筑坝块的第一浇筑持续时间，具体包括：
[0061]
若常规季节下的混凝土入仓效率小于或等于仓面振捣效率，则可浇筑坝块的第一浇筑持续时间为：
[0062][0063]
式中，l为可浇筑坝块的坯层数量，s
l
为可浇筑坝块的第l个坯层的坯层面积，h
l
为可浇筑坝块的第l个坯层的坯层厚度，l＝1、2、
…
、l，u为各可浇筑坝块所需的缆机数量，vb为单台缆机能够吊运的混凝土体积。
[0064]
进一步地，所述第一浇筑持续时间的计算方法还包括：
[0065]
若常规季节下的混凝土入仓效率大于仓面振捣效率，则可浇筑坝块的第一浇筑持续时间为：
[0066][0067]
式中，p
l
为常规季节下可浇筑坝块的第l个坯层的仓面振捣效率；
[0068]
若常规季节下的可浇筑坝块中存在l1个坯层的混凝土入仓效率小于或等于仓面振捣效率，存在l2个坯层的混凝土入仓效率大于仓面振捣效率，则可浇筑坝块的第一浇筑持续时间为：
[0069][0070]
式中，l1 l2＝l。
[0071]
进一步地，所述第二浇筑持续时间的计算方法包括：
[0072]
在低温季节下，设运输车在第q环节的环节效率符合第六分布均值为dtq，第六方差为dσq的正态分布dt
ca
＝(dtq,dσq)，缆机在第o环节的运行速率符合第七分布均值为dvo，第七方差为dσo的正态分布dv
la
＝(dvo,dσo)，缆机卸料符合第八分布均值为dt
xie
、第八方差dσ
xie
的正态分布dt
lax
＝(dt
xie
,dσ
xie
)，缆机待料符合第九分布均值为dt
da
，第九方差dσ
da
的正态分布dt
lad
＝(dt
da
,dσ
da
)，缆机作业效率符合第十分布均值为dp
nn
，第十方差为dσ
nn
的正态分布dp
nn
＝(dp
nn
,dσ
nn
),nn为可浇筑坝块的机械数量，则混凝土入仓各环节时间分别为：
[0073]
设运输车的环节数量为q，则第i台运输车单循环所耗时间为：
[0074]
式中，dt
qi
为第i台运输车在第q环节的环节效率的第六分布均值，dσ
qi
为第i台运输车在第q环节的运行效率的第六方差,q＝1、2、
…
、q；
[0075]
设缆机的环节数量为o，则第i台缆机单循环所耗时间为：
[0076]
式中，s
oi
为第i台缆机在第o环节的运行距离，dv
oi
为第i台缆机在第o环节的运行速率的第七分布均值，o＝1、2、
…
、o，dt
xiei
为第i台缆机卸料的第八分布均值，dt
dai
为第i台缆机待料的第九分布均值；
[0077]
则第i车混凝土入仓所耗时间为：
[0078]
获取低温季节下的混凝土入仓效率和仓面振捣效率，根据低温季节下的混凝土入仓效率和仓面振捣效率之间的关系并基于混凝土入仓所耗时间计算各可浇筑坝块的第二浇筑持续时间，具体包括：
[0079]
若低温季节下的混凝土入仓效率小于或等于仓面振捣效率，则可浇筑坝块的第二浇筑持续时间为：
[0080][0081]
式中，l为可浇筑坝块的坯层数量，s
l
为可浇筑坝块的第l个坯层的坯层面积，h
l
为可浇筑坝块的第l个坯层的坯层厚度，l＝1、2、
…
、l，u为各可浇筑坝块所需的缆机数量，vb为单台缆机能够吊运的混凝土体积。
[0082]
进一步地，所述第二浇筑持续时间的计算方法还包括：
[0083]
若低温季节下的混凝土入仓效率大于仓面振捣效率，则可浇筑坝块的第二浇筑持续时间为：
[0084][0085]
式中，dp
l
为低温季节下可浇筑坝块的第l个坯层的仓面振捣效率；
[0086]
若低温季节下可浇筑坝块中存在l1个坯层的混凝土入仓效率小于或等于仓面振捣效率，存在l2个坯层的混凝土入仓效率大于仓面振捣效率，则可浇筑坝块的第二浇筑持续时间为：
[0087][0088]
式中，l1 l2＝l。
[0089]
本发明的有益效果是：本发明所述的高寒地区考虑低温影响的拱坝施工进度仿真方法，通过增加低温季节仿真参数，并利用大数据分析方法对历史积累的监控数据进行挖掘，获得常规季节和低温季节的混凝土拌和楼、混凝土运输车、缆机、平仓机械、振捣机械的生产运行规律；同时考虑短间歇“薄层”浇筑，优化坝段坝块约束；考虑低温季节的短间歇“薄层”浇筑，优化坝段坝块排序方法，优化浇筑持续时间计算方法，有效提升高寒地区拱坝施工进度仿真对低温季节不间断施工工况的模拟精度，克服了原有技术方案不能有效区分常规季节与低温季节不同施工工况的缺点。
[0090]
附图标记说明
[0091]
图1为本发明实施例所述的高寒地区考虑低温影响的拱坝施工进度仿真方法的流程示意图；
[0092]
图2为本发明实施例所述的仿真时钟的推进流程示意图。
具体实施方式
[0093]
下面将结合实施例对本发明的实施方式进行详细描述。
[0094]
本实施例所述的高寒地区考虑低温影响的拱坝施工进度仿真方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0095]
步骤1、根据环境温度划分常规季节和低温季节；
[0096]
具体而言，本实施例通过设置温度区间，并根据各季节对应的温度划分常规季节和低温季节。
[0097]
步骤2、仿真初始条件初始化，所述仿真初始条件至少包括坝块实时浇筑面貌、接缝灌浆实时面貌、坝块分层方案、接缝灌浆分区及灌浆控制参数、机械设备资源、最大允许同时浇筑的仓面数量和仓面搭接比例；
[0098]
在仿真开始前，对仿真初始条件进行初始化更新，通过物联网采集实施面貌数据、灌浆面貌数据实现面貌数据的自动化更新。
[0099]
步骤3、仿真参数初始化，并建立仿真时钟序列，所述仿真参数包括常规季节仿真参数和低温季节仿真参数，所述常规季节仿真参数包括机械群运行参数、仓面备仓参数、模板参数和拆模时间，所述低温季节仿真参数包括机械群运行参数、仓面备仓参数、拆模时间、低温季节可施工时间区间、低温季节可开仓时间区间、薄层间歇、低温季节预设时间段内各月可施工天数；
[0100]
本实施例中，机械群包括混凝土拌和楼、混凝土运输车、缆机、仓面平仓机械、仓面振捣机械等。通过在机械群上安装gps rtk高精度定位设备、rfid感应设备、uwb定位设备、倾角传感器、转角传感器、超声波/红外线深度监测设备等，实现对机械群生产数据的全过程监控，获取海量生产数据。通过大数据分析技术可分析获得常规季节和低温季节的当前机械群运行规律，包括拌和楼生产效率分布，运输车装料、重车运输、等待、转料、空载回程各环节效率分布、缆机装料、起罐、重罐运输、仓面对位、下料、空管回程各环节效率分布及缆机吊运过程各运行速率变化规律，仓面平仓机效率分布，仓面振捣机效率分布等。同时考虑到低温季节混凝土强度发展慢，将拆模时间参数分为常规季节和低温季节分别进行设置。另外在各年低温季节的气温较高时段可进行施工，将24小时划分为可施工时段与停工施工时段(近设置可以施工时段即可)、同时考虑可施工时段较晚时间开仓浇筑将会持续到低温不可施工时段会对混凝土施工质量管控造成极大难度，需要结合混凝土浇筑效率设置低温季节1天中可开仓时间区间，避免混凝土浇筑持续到不可施工时段。由于不可施工的低温时段存在，需要将常规时段1次性浇筑完成的混凝土仓结合坯层数量与浇筑效率分为薄层浇筑，薄层与薄层之间设置短间歇。本实施例中，低温季节各月可施工天数用自然月天数取代原有的有效天数。
[0101]
步骤5、判断大坝是否浇筑完成，若是，则结束仿真流程，否则，从仓面中筛选出满足预设约束条件的可浇筑坝块，所述可浇筑坝块包括坝块薄层和待新浇坝块，根据已浇筑坝块薄层的短间歇时长确定各坝块薄层的第一浇筑顺序，并根据各可浇筑坝块的评价指标及指标特征值确定各待新浇坝块的第二浇筑顺序；
[0102]
具体地，若大坝各坝段浇筑到顶且各灌区接缝灌浆完成，则判定大坝浇筑完成，结束仿真；反之则大坝未完成浇筑。
[0103]
本实施例中，预设约束条件包括第一约束条件和第二约束条件，常规季节对应第
一约束条件，低温季节对应第二约束条件。
[0104]
本实施例中，第一约束条件如下：
[0105]
(1)坝块应在设备的控制范围内。
[0106]
(2)坝块应满足层间间歇时间的要求，当前时钟时间距离已浇筑坝块的浇筑完成时间应不小于最小间歇时间。
[0107]
(3)坝体面貌满足坝体在浇筑过程中，坝段上升高低相间。
[0108]
(4)相邻坝段的高差不大于相邻坝段允许高差。
[0109]
(5)相邻柱块的高差大于悬臂支撑需要的筑块层数与筑块厚度的乘积。
[0110]
(6)仓面应有足够的准备时间。
[0111]
(7)浇筑设备之间的距离应大于允许的安全距离。
[0112]
(8)坝块应有足够的基础处理时间。
[0113]
(9)所有坝段都不能大于预定高度。
[0114]
(10)坝体上升速度过程应满足施工期应力要求。
[0115]
(11)应满足设备浇筑强度和拌和楼供料强度的要求。
[0116]
第二约束条件在第一约束条件的基础上增加了低温季节坝块薄层的施工条件：
[0117]
(12)坝块薄层数量小于总坝块薄层数量。
[0118]
根据上述约束条件从仓面中筛选出满足条件的m个可浇筑坝块，剩余薄层数小于总薄层数的坝块薄层数为m0，其余坝块为待新浇坝块，数量为m1，其中m1＝m-m0。
[0119]
在选择出m个可浇筑坝块后，需要确定各可浇筑坝块的浇筑顺序，浇筑顺序主要包含两部分：一是坝块薄层的第一浇筑顺序，二是待新浇坝块的第二浇筑顺序。
[0120]
本实施例中，所述坝块薄层的第一浇筑顺序的确定方法包括：
[0121]
步骤511、计算已浇筑坝块薄层的短间歇时长，公式如下：
[0122]
tbc(i)＝t(ib)-tcbc(i)；
[0123]
式中，tbc(i)为已浇筑坝块薄层的短间歇时长，t(ib)为当前仿真时钟时间，tcbc(i)为已浇筑坝块薄层的浇筑完成时间；
[0124]
步骤512、根据已浇筑薄层的短间歇时长确定坝块薄层的第一浇筑顺序，公式如下：
[0125]
f[m
0i
]＝ind[obd(tbc(i))]；
[0126]
式中，f[m
0i
]为第一浇筑顺序，obd()为从大到小的排序算法，ind[]为获取排列次序值算法。
[0127]
本实施例中，所述待新浇坝块的第二浇筑顺序的确定方法包括：
[0128]
步骤521、设可浇筑仓面的数量为m，评价指标的数量为n，第f个待新浇坝块的第g个评价指标的指标特征值为k
fg
，则可得到m
×
n的指标特征值矩阵k：
[0129]
[0130]
步骤522、对各评价指标的指标特征值k
fg
进行归一化处理，得到归一化值x
fg
，根据归一化值x
fg
对指标特征值矩阵k进行归一化处理，得到矩阵x：
[0131][0132]
步骤523、对各待新浇坝块的每个指标特征值进行加权求和，得到各待新浇坝块的综合指标f[f]，计算公式如下：
[0133]
f[f]＝a1x
f1
a2x
f2

…
anx
fn
；
[0134]
式中，a1、a2、
…
、an为各评价指标的权重值，x
f1
、x
f2
、
…
、x
fn
为各评价指标归一化值；
[0135]
所述对各评价指标的指标特征值k
fg
进行归一化处理包括：
[0136]
对于指标特征值越大越好的评价指标，对其指标特征值进行归一化处理：
[0137][0138]
对于指标特征值越小越好的评价指标，对其指标特征值进行归一化处理：
[0139][0140]
步骤524、根据各待新浇坝块的综合指标确定第二浇筑顺序。
[0141]
当大坝混凝土浇筑存在不同标段的时候，在确定的l个可浇筑坝块中可能会连续若干个坝块都属于同一个标段，这在实际多标段工程中也是不符合实际的；同时也可能存在连续浇筑的坝块在空间上搭接比例过大，不利于浇筑效率的提升与混凝土坯层覆盖，因此需要对筛选出的l个待新浇坝块进行重新排序。基于此，本实施例还包括：
[0142]
步骤525、根据坝块仓面搭接比例和标段混凝土均衡原则调整第二浇筑顺序，或者根据坝块仓面搭接比例和同标段连续浇筑不超过预设数量的坝块为原则调整第二浇筑顺序，所述标段混凝土均衡原则包括：
[0143]
设需要对h个待新浇坝块的第二浇筑顺序进行调整，大坝有y个标段，各标段混凝土工程量为w1、w2、
…
、wy，各标段当前累积混凝土工程量为w1、w2、
…
、wy，各坝块混凝土量为w
1y
、w
2y
、
…
、w
hy
，则各标段混凝土工程量满足：
[0144]
w1:w2:
…
:wy≈(w1 w
1y
):(w2 w
2y
):
…
:(wy w
hy
)＝1:(δ2 ε):
…
:(δy ε)；
[0145]
式中，δ为以第1标段为参照标段的不同标段工程量比，ε为可调节误差。
[0146]
同时将综合指标排在前位的仓面作为参照物，通过对不满足搭接比例指标的仓面进行调整，若存在均不满足相互搭接比例限制则踢出浇筑序列。
[0147]
步骤6、确定用于对各可浇筑坝块进行浇筑的多个缆机调配方案，选择缆机最小时钟对应的缆机调配方案，并根据所述第一浇筑顺序先对各坝块薄层进行浇筑，再根据所述第二浇筑顺序对各待新浇坝块进行浇筑，以及在对各可浇筑坝块浇筑完成后，对满足接缝灌浆要求的灌区进行接缝灌浆。
[0148]
本实施例中，所述确定用于对各可浇筑坝块进行浇筑的多个缆机调配方案的方法包括：
[0149]
步骤61、以缆机主塔轨道为纵坐标轴，以缆机主塔轨道的一个端点为原点建立平面坐标系，获取待浇筑仓面的边界点坐标、缆机主塔的长度z、缆机主塔轨道的端点坐标[(0,0)，(0，r)]以及缆机的最小安全距离m，确定预设时间内各缆机可浇筑仓面的长度范围b；
[0150]
步骤62、根据所述待浇筑仓面的边界点坐标确定待浇筑仓面的总长度lc，根据所述预设时间t内各缆机可浇筑仓面的长度范围b和待浇筑仓面的总长度lc确定需要的缆机数量k，根据需要的缆机数量k及对应缆机可浇筑仓面的长度范围b将待浇筑仓面划分为多个区域，并确定对应缆机可浇筑仓面的长度范围对应的中心线位置cj；
[0151]
所述待浇筑仓面包括多个，多个待浇筑仓面存在搭接仓面，所述待浇筑仓面的总长度lc的确定方法包括：
[0152]
从多个待浇筑仓面的边界点坐标中确定出最小纵坐标y
min
和最大纵坐标y
max
，根据所述最小纵坐标y
min
和最大纵坐标y
max
计算待浇筑仓面的总长度lc，计算公式如下：
[0153]
lc＝y
max-y
min
；
[0154]
第j台缆机可浇筑仓面的长度范围对应的中心线位置cj的计算公式如下：
[0155][0156]
式中，j＝1，2，3，
……
，k。
[0157]
步骤63、根据所述缆机主塔的长度z、缆机主塔轨道的端点坐标[(0,0)，(0，r)]以及相邻缆机的最小安全距离m确定各缆机的活动长度范围li；
[0158]
设缆机总数为i，则第i台缆机的活动长度范围li的计算公式如下：
[0159][0160]
式中，i＝1，2，3，
……
，i。
[0161]
步骤64、根据所述中心线位置cj以及各缆机的活动长度范围li确定缆机调配方案。
[0162]
具体的，依次确定第1台缆机可浇筑仓面的长度范围对应的中心线位置c1到第j台缆机可浇筑仓面的长度范围对应的中心线位置cj所属的缆机的活动长度范围，进而生成cj与li的匹配矩阵，得到多个缆机调配方案。
[0163]
需要说明的是，上述确定缆机调配方案的具体实施方式可参考申请号cn2020105094566。
[0164]
在坝块浇筑完成后，进入接缝灌浆步骤：判断是否有需要接缝灌浆的灌区，若无则返回步骤3，更新仿真参数，循环执行步骤3-8，直至大坝施工完成，若有，则对满足接缝灌浆要求的灌区进行接缝灌浆后返回步骤3，更新仿真参数，循环执行步骤3-8，直至大坝施工完成。
[0165]
本实施例中，仿真时钟序列以天为时间段，以秒为单位，如图2所示，仿真时钟在此序列上的推进步骤如下：
[0166]
步骤a、扫描所有浇筑机械，确定全局时钟和用于对各可浇筑坝块进行浇筑的缆机
的最小时钟；
[0167]
步骤b、判断仿真时钟是否在低温季节对应的时间范围内，若是，则判断是否有满足第一约束条件的可浇筑坝块，否则，判断是否有满足第二约束条件的可浇筑坝块，所述第一约束条件中包含坝块薄层的施工条件；
[0168]
步骤c、确定用于对各可浇筑坝块进行浇筑的多个缆机调配方案，若最小时钟的缆机是对应缆机调配方案中的缆机，则将所述最小时钟作为浇筑开始时间，否则，将对应缆机调配方案中的缆机的最小时钟作为浇筑开始时间；
[0169]
步骤d、判断所述浇筑开始时间是否在低温季节对应的时间范围内，若否，则进入步骤e，若是，则判断所述浇筑开始时间是否在低温季节可开仓时间区间，若是，则进入步骤e，否则，仿真时钟推进至低温季节可开仓时间区间后进入步骤e；
[0170]
步骤e、判断所述浇筑开始时间是否为有效工作时间，若不是，则将仿真时钟推进到下一有效时间段；
[0171]
步骤f、根据仿真时钟所处的季节计算各可浇筑坝块的浇筑持续时间，根据各可浇筑坝块的浇筑开始时间和浇筑持续时间确定各可浇筑坝块的浇筑结束时间，判断所述浇筑结束时间是否为有效工作时间，若不是，则判断对应的可浇筑坝块是否进行浇筑，如不浇筑，则重新计算浇筑开始时间；
[0172]
步骤g、记录各可浇筑坝块的浇筑事件对应的时间，推进仿真时钟，并对此次循环的数据进行统计；
[0173]
步骤h、判断大坝是否浇筑完成，若是，则结束仿真流程，否则，进入步骤a。
[0174]
在高拱坝施工仿真中，浇筑持续时间会影响到缆机状态与坝块状态的改变。传统的仿真方法未考虑低温季节对运输车效率以及混凝土入仓强度的影响。同时也未考虑低温季节对仓面机械作业效率和缆机入仓情况的影响。基于此，本实施例通过判断当前仿真时钟是否处于低温季节，若否则计算常规季节对应的第一浇筑持续时间，若是则计算低温季节对应的第二浇筑持续时间，以避免低温季节对模拟精度的影响。
[0175]
具体而言，首先对拌合楼-运输车-(卸料平台)-缆机-仓面各环节混凝土生产运输施工过程进行分解。混凝土运输车从卸料平台-拌合楼-卸料平台由于运输距离基本不变，该过程可分解为空载返回、拌合楼等待料、装料、重车运输、卸料平台等待、缆机对位装料环节；缆机经卸料平台到仓面的运输过程因随着浇筑部位的不同运输距离处于变化过程中，则此过程可以分解为卸料平台待料、装料、提升加速、提升减速、牵引加速、牵引匀速、牵引减速、下降加速、下降匀速、下降减速、仓面下料、空返。
[0176]
结合基于物联网的监控数据可对各环节效率进行大数据分析，挖掘生产规律。在此基础上，本实施例通过判断当前仿真时钟是否处于低温季节，若否则计算常规季节对应的第一浇筑持续时间，若是则计算低温季节对应的第二浇筑持续时间。其中，所述第一浇筑持续时间的计算方法包括：
[0177]
在常规季节下，设运输车在第q环节的环节效率符合第一分布均值为tq，第一方差为σq的正态分布t
ca
＝(tq,σq)，缆机在第o环节的运行速率符合第二分布均值为vo，第二方差为σo的正态分布v
la
＝(vo,σo)，缆机卸料符合第三分布均值为t
xie
、第三方差σ
xie
的正态分布t
lax
＝(t
xie
,σ
xie
)，缆机待料符合第四分布均值为t
da
，第四方差σ
da
的正态分布t
lad
＝(t
da
,σ
da
)，缆机作业效率符合第五分布均值为p
nn
，第五方差为σ
nn
的正态分布p
nn
＝(p
nn
,σ
nn
),nn为
可浇筑坝块的机械数量，则混凝土入仓各环节时间分别为：
[0178]
设运输车的环节数量为q，则第i台运输车单循环所耗时间为：
[0179]
式中，t
qi
为第i台运输车在第q环节的环节效率的第一分布均值，σ
qi
为第i台运输车在第q环节的运行效率的第一方差,q＝1、2、
…
、q；
[0180]
设缆机的环节数量为o，则第i台缆机单循环所耗时间为：
[0181]
式中，s
oi
为第i台缆机在第o环节的运行距离，v
oi
为第i台缆机在第o环节的运行速率的第二分布均值，o＝1、2、
…
、o，t
xiei
为第i台缆机卸料的第三分布均值，t
dai
为第i台缆机待料的第四分布均值；
[0182]
则第i车混凝土入仓所耗时间为：
[0183]
获取常规季节下的混凝土入仓效率和仓面振捣效率，根据常规季节下的混凝土入仓效率和仓面振捣效率之间的关系并基于混凝土入仓所耗时间计算各可浇筑坝块的第一浇筑持续时间，具体包括：
[0184]
1、若常规季节下的混凝土入仓效率小于或等于仓面振捣效率，则可浇筑坝块的第一浇筑持续时间为：
[0185][0186]
式中，l为可浇筑坝块的坯层数量，s
l
为可浇筑坝块的第l个坯层的坯层面积，h
l
为可浇筑坝块的第l个坯层的坯层厚度，l＝1、2、
…
、l，u为各可浇筑坝块所需的缆机数量，vb为单台缆机能够吊运的混凝土体积。
[0187]
2、若常规季节下的混凝土入仓效率大于仓面振捣效率，则可浇筑坝块的第一浇筑持续时间为：
[0188][0189]
式中，p
l
为常规季节下可浇筑坝块的第l个坯层的仓面振捣效率；
[0190]
3、若常规季节下的可浇筑坝块中存在l1个坯层的混凝土入仓效率小于或等于仓面振捣效率，存在l2个坯层的混凝土入仓效率大于仓面振捣效率，则可浇筑坝块的第一浇筑持续时间为：
[0191][0192]
式中，l1 l2＝l。
[0193]
所述第二浇筑持续时间的计算方法包括：
[0194]
在低温季节下，设运输车在第q环节的环节效率符合第六分布均值为dtq，第六方
差为dσq的正态分布dt
ca
＝(dtq,dσq)，缆机在第o环节的运行速率符合第七分布均值为dvo，第七方差为dσo的正态分布dv
la
＝(dvo,dσo)，缆机卸料符合第八分布均值为dt
xie
、第八方差dσ
xie
的正态分布dt
lax
＝(dt
xie
,dσ
xie
)，缆机待料符合第九分布均值为dt
da
，第九方差dσ
da
的正态分布dt
lad
＝(dt
da
,dσ
da
)，缆机作业效率符合第十分布均值为dp
nn
，第十方差为dσ
nn
的正态分布dp
nn
＝(dp
nn
,dσ
nn
),nn为可浇筑坝块的机械数量，则混凝土入仓各环节时间分别为：
[0195]
设运输车的环节数量为q，则第i台运输车单循环所耗时间为：
[0196]
式中，dt
qi
为第i台运输车在第q环节的环节效率的第六分布均值，dσ
qi
为第i台运输车在第q环节的运行效率的第六方差,q＝1、2、
…
、q；
[0197]
设缆机的环节数量为o，则第i台缆机单循环所耗时间为：
[0198]
式中，s
oi
为第i台缆机在第o环节的运行距离，dv
oi
为第i台缆机在第o环节的运行速率的第七分布均值，o＝1、2、
…
、o，dt
xiei
为第i台缆机卸料的第八分布均值，dt
dai
为第i台缆机待料的第九分布均值；
[0199]
则第i车混凝土入仓所耗时间为：
[0200]
获取低温季节下的混凝土入仓效率和仓面振捣效率，根据低温季节下的混凝土入仓效率和仓面振捣效率之间的关系并基于混凝土入仓所耗时间计算各可浇筑坝块的第二浇筑持续时间，具体包括：
[0201]
1、若低温季节下的混凝土入仓效率小于或等于仓面振捣效率，则可浇筑坝块的第二浇筑持续时间为：
[0202][0203]
式中，l为可浇筑坝块的坯层数量，s
l
为可浇筑坝块的第l个坯层的坯层面积，h
l
为可浇筑坝块的第l个坯层的坯层厚度，l＝1、2、
…
、l，u为各可浇筑坝块所需的缆机数量，vb为单台缆机能够吊运的混凝土体积。
[0204]
2、若低温季节下的混凝土入仓效率大于仓面振捣效率，则可浇筑坝块的第二浇筑持续时间为：
[0205][0206]
式中，dp
l
为低温季节下可浇筑坝块的第l个坯层的仓面振捣效率；
[0207]
3、若低温季节下可浇筑坝块中存在l1个坯层的混凝土入仓效率小于或等于仓面振捣效率，存在l2个坯层的混凝土入仓效率大于仓面振捣效率，则可浇筑坝块的第二浇筑持续时间为：
[0208][0209]
式中，l1 l2＝l。
[0210]
综上所述，本实施例通过增加低温季节仿真参数，并利用大数据分析方法对历史积累的监控数据进行挖掘，获得常规季节和低温季节的混凝土拌和楼、混凝土运输车、缆机、平仓机械、振捣机械的生产运行规律；同时考虑短间歇“薄层”浇筑，优化坝段坝块约束；考虑低温季节的短间歇“薄层”浇筑，优化坝段坝块排序方法，优化浇筑持续时间计算方法，有效提升高寒地区拱坝施工进度仿真对低温季节不间断施工工况的模拟精度，克服了原有技术方案不能有效区分常规季节与低温季节不同施工工况的缺点。