【技術實現步驟摘要】
本申請屬于橋梁深水基礎施工，尤其涉及一種基于數字孿生的鋼圍堰施工期動態風險評估方法及裝置。
技術介紹
1、近年來，隨著我國經濟的發展，交通基礎配套設施建設提速推進，一座座跨江跨海的大跨徑橋梁應運而生，在水位較深、水流湍急、河床地形起伏較大的河流中修建大尺寸的承臺基礎已成為橋梁工程建設者面臨的一大難題。雙壁鋼圍堰作為承臺施工擋水作業結構，近年來在深水河流橋梁基礎施工中廣泛應用，但其施工技術的復雜性和不確定性帶來的風險所造成的人員傷亡、經濟損失及工期延誤等不良后果也是巨大的，針對雙壁鋼圍堰在施工期建立全面、有效、及時的風險評估體系，切實保障鋼圍堰施工期間安全可靠。
2、在對深水基礎進行施工過程中，根據規范要求需對鋼圍堰進行監控監測，且傳統的監測方法中，常采用有限元技術中最大施工水位作為結構的控制應力，與實測數據存在數據孤島；實際施工中存在動態水流壓力、不均勻受熱影響、桿件材料折舊影響、桿件間耦合與約束關系，因此不能直接利用設計中的有限元計算模型，應考慮適當修正，數據精準程度不足；實際監測的應力、位移等只能評判當下實測數據的風險等級，但無法有效推測未來最不利工況時的風險等級，存在較大的安全隱患。
技術實現思路
1、本專利技術實施例的主要目的在于提供一種基于數字孿生的鋼圍堰施工期動態風險評估方法及裝置，通過采用數字孿生系統結合現場實測數據，精準評估當前風險等級，以便及時調整結構剛度或提前開展堰內回水，保證結構安全。
2、第一方面，提供了一種基于數字孿生的鋼圍堰施工期
3、在另一個可能的實現方式中，確定鋼圍堰施工期的評價指標，并構建鋼圍堰施工期的動態風險評估指標體系，包括：結合雙壁鋼圍堰的施工方法及風險分析，選擇必測項目中的堰頂位移、下放系統、圍堰強度作為動態風險分析的第一級評價指標；對于第一級評價指標之外的其他級評價指標，依據前一級評價指標中各評價指標的量測內容確定對應的下一級的各評價指標；結合所有各級評價指標之間的相互關系，建立鋼圍堰動態風險評估指標體系的層次結構；根據專家經驗對鋼圍堰施工期動態因素指標的重要性分值進行處理，求得判斷矩陣；根據判斷矩陣計算出各評價指標在對應層級的權重值，并進行一致性檢驗，得到各評價指標在對應級的最終的權重值；組合層次結構和各級評價指標在對應級的權重值得到鋼圍堰施工期的動態風險評估指標體系。
4、在一個可能的實現方式中，根據各評價指標的實際值、預測應力以及報警值進行風險評估，包括：如果預測應力小于等于報警值，則確定鋼圍堰結構安全，通過提前加固結構桿件或在最高水位來臨前，提前停止施工，并向堰內注水，平穩過渡最高水位的危險期；如果預測應力大于報警值，則通過預警機制提供預警提醒，后期通過加固等措施加強該結構構件剛度和穩定性。
5、在另一個可能的實現方式中，根據各監測點的實際變化值與理論變化值確定與監測點對應的評價指標的報警值，包括：計算各監測點的實際變化值與理論變化值的差值；如果差值超過預設閾值，則循環調整初始狀態與當前狀態之間的步距，基于步距獲取各狀態下的實際值與理論值，并根據各狀態下的實際值與理論值調整鋼圍堰數字孿生模型的有限元參數，直至差值小于預設閾值；如果差值小于預設閾值，則比較實際變化值和與理論變化值的大小，并根據比較結果確定與監測點對應的評價指標的報警值。
6、在另一個可能的實現方式中，循環調整初始狀態與當前狀態之間的步距，獲取各狀態下的實際值與理論值，并根據各狀態下的實際值與理論值調整鋼圍堰數字孿生模型的有限元參數，直至差值小于預設閾值，包括：選擇第一步距為當前步距；以當前步距獲取初始狀態之后的各狀態下的實際值與理論值；根據各狀態下的實際值與理論值分別擬合實際值和理論值的變化曲線；根據擬合的實際值和理論值的變化曲線優化調整鋼圍堰數字孿生模型的有限元參數，得到調整后的鋼圍堰數字孿生模型；基于調整后的鋼圍堰數字孿生模型計算差值；如果差值仍超過預設閾值，則選擇小于第一步距的第二步距為當前步距，循環重復前述各步驟，直至差值小于預設閾值。
7、在另一個可能的實現方式中，根據比較結果確定與監測點對應的評價指標的報警值，包括：如果實際變化值小于等于理論變化值，則確定任一評價指標的實際不允許值為理論不允許值與初始狀下的對應監測點的理論值的差值，評價指標的報警值為實際不允許值的85%，最不利工況時構件的預測應力為應用鋼圍堰數字孿生模型進行有限元分析得到最不利工況時的各構件的應力值，其中，任一評價指標的理論不允許值為構件材料設計值或規范要求的位移限值，初始狀態下的對應監測點的理論值為監測設備安裝時構件已產生的初始應力或位移；如果實際變化值大于理論變化值，則確定任一評價指標的安全系數 k為實際變化值與理論變化值的比值，確定評價指標的實際不允許值為 x si -kb 0i，評價指標的報警值為實際不允許值的85%，最不利工況時構件的預測應力為應用鋼圍堰數字孿生模型進行有限元分析得到最不利工況時的各構件的應力值與安全系數 k的乘積，其中， x si為評價指標的理論不允許值， b 0i為初始狀態下的對應監測點的理論值。
8、在另一個可能的實現方式中，根據各評價指標的實際值、預測應力以及報警值進行風險評估，還包括：根據各評價指標的實際值和不允許值應用以下關系式計算各評價指標的功效系數值：
9、，或
10、
11、其中， d i為第 i個評價指標的功效系數值， b 0i為初始狀態下的理論值， x si為第 i個評價指標的不本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于數字孿生的鋼圍堰施工期動態風險評估方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定鋼圍堰施工期的評價指標，并構建鋼圍堰施工期的動態風險評估指標體系，包括：
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據各評價指標的實際值、所述預測應力以及所述報警值進行風險評估，包括：
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據各監測點的所述實際變化值與所述理論變化值確定與所述監測點對應的所述評價指標的報警值，包括：
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述循環調整所述初始狀態與所述當前狀態之間的步距，基于所述步距獲取各狀態下的實際值與理論值，并根據各狀態下的實際值與理論值調整所述鋼圍堰數字孿生模型的有限元參數，直至所述差值小于所述預設閾值，包括：
6.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據比較結果確定與所述監測點對應的所述評價指標的報警值，包括：
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據各評價指標的實際值、所述預測應力以及所述報警值進行風險評估，還包括：
8.一種基于數字孿生的鋼圍堰施工期動態風險評估裝置，其特征在于，所述裝置包括：
9.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1-7中任一項所述的一種基于數字孿生的鋼圍堰施工期動態風險評估方法。
10.一種非暫態計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1-7中任一項所述的一種基于數字孿生的鋼圍堰施工期動態風險評估方法。
...【技術特征摘要】
1.一種基于數字孿生的鋼圍堰施工期動態風險評估方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定鋼圍堰施工期的評價指標，并構建鋼圍堰施工期的動態風險評估指標體系，包括：
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據各評價指標的實際值、所述預測應力以及所述報警值進行風險評估，包括：
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據各監測點的所述實際變化值與所述理論變化值確定與所述監測點對應的所述評價指標的報警值，包括：
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述循環調整所述初始狀態與所述當前狀態之間的步距，基于所述步距獲取各狀態下的實際值與理論值，并根據各狀態下的實際值與理論值調整所述鋼圍堰數字孿生模型的有限元參數，直至所述差值小于所述預設閾值，包括：
【專利技術屬性】
技術研發人員：李婷，毛阿立，鐘衛，郭峰，唐必剛，夏春燕，張中，顧維，
申請(專利權)人：湖南省交通科學研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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