[发明专利]一种新型混凝土坝施工BIM模型编码方法

说明书

本发明公开了一种新型混凝土坝施工BIM模型编码方法。包括结合设计与施工边界条件对大坝整体BIM模型分层分级进行模型分割，得到各浇筑仓BIM模型；定义各浇筑仓BIM模型的命名规则；调整各浇筑仓BIM模型名称节点在模型结构树上的位置关系；根据条件更新编码；根据条件更新模型和编码；得到大坝各浇筑仓的全局唯一性标识码；实现基于各浇筑仓BIM模型为载体及其全局唯一性标识码的几何、非几何要素映射。本发明利用大坝施工BIM模型作为准确描述大坝各项几何特征与非几何特征的信息输入载体的技术路线，从而实现以模型中的每一浇筑仓模型为载体，实现任一浇筑仓时空特征信息、浇筑先后关系等非几何信息要素与几何特征信息的一一映射。

技术领域

本发明属于水利水电工程施工仿真技术领域，具体涉及一种新型混凝土坝施工BIM模型编码方法。

背景技术

水利水电工程中混凝土坝的建设是一个复杂的系统工程。需将百米级宽度的大坝按照20m～40m一坝段沿横河向分为若干浇筑坝段，再在每坝段内沿高程向按2m～4.5m分为若干浇筑块，每次用施工机械依次浇筑一仓混凝土，如此往复，使得大坝各坝段逐步上升直至设计高程。类似乌东德水电站的工程，大坝部分分仓数可高达上千仓，即大坝由1000余块浇筑块“组合”而成。其施工的难度在于：混凝土坝对浇筑过程混凝土温度的敏感度很高，极易发生因温度应力产生的裂缝，会危及工程建设质量与运行安全。为避免这种情况发生，安排大坝各浇筑块相互之间的浇筑先后顺序十分重要，工程上称为跳仓浇筑法[1]。如何跳仓即如何选择各浇筑块之间的先后浇筑顺序是由当时现场实际的各项施工边界条件决定的。设计上，会采用计算机仿真的方法[2]对这个选择的过程进行模拟，以预测大坝是否能按期浇筑完成以及实现其他工程目标，通常称之为混凝土大坝施工仿真。

混凝土大坝施工仿真的必要性在于通过计算机仿真的方法对大坝跳仓浇筑过程进行模拟预测，对保障实现工程进度目标、合理安排施工计划具有重要的、不可代替的作用，在三峡、乌东德、白鹤滩等代表性混凝土坝的项目建设过程中均包含相关工作的开展。根据实际工作开展情况，对混凝土大坝施工仿真工作要求通常包含三方面：数据准备、仿真计算、可视化展示与查询。

①数据准备：即利用数学物理方法准确描述大坝空间几何特征及现场施工边界条件特征，为仿真计算准备几何与非几何数据基础。

②仿真计算：即基于计算机仿真基本原理面向大坝混凝土浇筑开发的仿真算法、程序，用于实现工期预测等仿真核心目标。

③可视化展示与查询：即支持对仿真计算结果(主要是混凝土的跳仓浇筑顺序)进行直观的、可视的、动态的过程展示，支持对特定目标对象仿真结果(例如大坝整体面貌形象、某浇筑仓浇筑时间相关信息等)的形象、直观查询，以满足辅助决策、对外展示等工作需求。

现有多条技术路线[3][4]支持以上需求，但是以[3]为代表性的技术还存在不足：

①仿真用数据不能完全准确描述大坝空间几何特征，影响仿真结果的可靠性。因混凝土坝存在孔口、牛腿、乃至通航建筑物等特殊异形结构，其浇筑仓仓面等属性较其他部位一般浇筑仓会有所不同，实际施工工效较其他普通仓位也不同；现有技术是采用大坝形体方程对大坝进行描述，无法准确描述此类特殊仓面的几何特征，从而会直接影响仿真结果的可靠性、准确性。

②大坝仿真计算的数据基础是以每一浇筑仓为对象，大坝模拟展示用的模型往往是一个整体三维模型，以大坝整体为对象，仅用于展示。二者并非在时空特征信息、浇筑先后顺序等以各浇筑仓为对象进行描述的非几何特征信息上建立的单射关系。这与基于离散仿真基本原理理论体系开发的各类仿真模拟算法本质上是有区别的，即模型本身仍是非离散的，与仿真计算的离散的浇筑仓对象并非同一对象。严格来说，此模型展示的结果也并非真正仿真计算出的结果，不利于辅助决策。

③仿真结果展示的数据组织形式不够直观，未实现浇筑仓位非几何信息(仓位名称、浇筑时间等代表仓位显著特征的信息)与浇筑形象面貌的同屏展示，不利于瞬时性获取完整的、决策所需的仿真结果信息，制约了辅助决策、对外直观展示的效率与效果。