中交第四航务工程局有限公司;中交四航工程研究院有限公司吕述晖获国家专利权
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龙图腾网获悉中交第四航务工程局有限公司;中交四航工程研究院有限公司申请的专利一种基于数字孪生的动力沉桩施工控制方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120006778B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411932005.8,技术领域涉及:E02D33/00;该发明授权一种基于数字孪生的动力沉桩施工控制方法及系统是由吕述晖;苏林王;苏世定;李金祥;张博;吴佳琪设计研发完成,并于2024-12-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于数字孪生的动力沉桩施工控制方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于数字孪生的动力沉桩施工控制方法及系统,包括:采集沉桩区域地质数据,构建三维沉桩模型;根据每个桩位的地质数据和沉桩参数计算每个桩位的沉桩风险,根据沉桩风险调整沉桩参数,直至每个桩位的沉桩风险小于预设阈值;根据每个桩位的沉桩参数依次进行沉桩,每次沉桩完成后更新三维沉桩模型,根据更新后的三维沉桩模型计算未沉桩桩位的沉桩风险,调整每个未沉桩桩位的沉桩参数,直至每个未沉桩桩位的沉桩风险小于预设阈值。本发明通过构建三维沉桩模型并利用三维沉桩模型预估风险,且沉桩过程中实时更新三维沉桩模型及沉桩风险,解决了现有技术风险预测准确率低下,无法保证沉桩安全的问题。
本发明授权一种基于数字孪生的动力沉桩施工控制方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于数字孪生的动力沉桩施工控制方法,其特征在于,包括以下步骤: S1.采集沉桩区域地质数据,根据沉桩区域地质数据构建三维沉桩模型,所述三维沉桩模型包括若干个桩位、每个桩位的沉桩参数和地质数据; S2.根据每个桩位的地质数据和沉桩参数计算每个桩位的沉桩风险,根据沉桩风险调整沉桩参数,直至每个桩位的沉桩风险小于预设阈值; S3.根据每个桩位的沉桩参数依次进行沉桩,每次沉桩时采集沉桩过程中的沉桩数据,每次沉桩完成后根据采集的沉桩数据更新三维沉桩模型,根据更新后的三维沉桩模型计算未沉桩桩位的沉桩风险,根据未沉桩桩位沉桩风险调整每个未沉桩桩位的沉桩参数,直至每个未沉桩桩位的沉桩风险小于预设阈值, 在步骤S1中,所述采集沉桩区域地质数据,根据沉桩区域地质数据构建三维沉桩模型,其具体实现方式为: 对沉桩区域若干个位置进行钻孔采集地质数据,所述地质数据包括钻孔位置、钻孔深度及不同深度对应的土层参数,得到钻孔点的分层数据集{}; 对每个钻孔不同土层进行测年,根据每个钻孔不同土层的地层沉积年份和测年结果计算各个钻孔点的地层序列集{}; 利用插值法根据所有钻孔点的分层数据点集和地层序列集构建三维沉桩模型, 所述利用插值法根据所有钻孔点的分层数据点集和地层序列集构建三维沉桩模型,其具体实现方式为: 对沉桩区域进行网络离散化,得到网格离散点{},计算所有网格离散点与所有钻孔点的点位距离数据集{},所述点位距离的计算公式为: 其中,表示第j个网络离散点的水平位置,表示第j个网络离散点的竖直位置,表示第i个钻孔点的水平位置,表示第i个钻孔点的竖直位置; 将所述点位距离数据集按从大到小进行排序,排序后点位距离数据集记为{},排序后对应的钻孔点记为{},取排序后的点位数据集和钻孔点前N个数据,得到{}和{},根据所述N组数据对网格离散点进行插值计算,所述插值计算公式为: 其中,表示网格离散点位置处地层的土层参数,表示钻孔处地层的土层参数勘测值,表示网格离散点到钻孔点之间的距离,为权重指数; 根据网格离散点土层参数集合{}生成不同地层的土层参数等值线,根据不同地层的土层参数等值线构建三维沉桩模型, 在步骤S2中,所述根据每个桩位的地质数据和沉桩参数计算每个桩位的沉桩风险,其具体实现方式为:所述沉桩参数包括桩基参数、容许最大锤击数、设计要求承载力的最大值和终锤贯入度,所述沉桩风险的计算方法为: S21.根据三维沉桩模型中每个桩位的土层参数和桩基参数,计算每根桩体不同入土深度对应的桩基承载力,根据不同深度对应的桩基承载力得到入土深度-承载力曲线,根据入土深度-承载力曲线计算最小入土深度Dca; S22.根据每个桩位的设计要求承载力的最大值及终锤贯入度,根据动力打桩公式计算每个桩位的锤参数; S23.利用波动方程根据每个桩位的锤参数、桩基参数和土层参数计算每个桩位不同入土深度对应的贯入度,得到每个桩位贯入度-入土深度曲线,根据每个桩位贯入度-入土深度曲线计算每个桩位最终贯入度对应的入土深度Dpe; S24.根据每个桩位的贯入度-入土深度曲线计算每个桩位的总锤击数-入土深度曲线,根据每个桩位的总锤击数-入土深度曲线计算每个桩位容许最大锤击数对应的入土深度Dha; S25.对于每个桩位,将桩位的Dca与Dpe、Dha进行比较,当Dca>Dpe或Dca>Dha时,则表示该桩位沉桩存在风险,当Dca≤Dpe且Dca≤Dha时,则该桩位不存在风险。
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