加入下面“建筑人全資學(xué)院”獲取更多優(yōu)質(zhì)資源

對(duì)泵送混凝土施工機(jī)械的組合方案進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析,給出了其優(yōu)化方案的目標(biāo),提出用系統(tǒng)模擬方法,建立混凝土運(yùn)輸系統(tǒng)模型并求解確定泵送混凝土施工機(jī)械的優(yōu)化組合方案。

混凝土施工方法是混凝土泵、攪拌運(yùn)輸車、攪拌機(jī)、振搗機(jī)械的綜合作業(yè),其技術(shù)性強(qiáng),機(jī)械化程度高。 對(duì)于這種綜合機(jī)械化的作業(yè)方式,如何合理的配套組合各施工機(jī)械,以提高泵送混凝土的生產(chǎn)率及各機(jī)械的作業(yè)效率,降低混凝土

施工成本就成為泵送混凝土所要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。 施工機(jī)械合理組合的原則是:以主作業(yè)機(jī)械為基準(zhǔn),其他從屬機(jī)械都應(yīng)以確保主作業(yè)機(jī)械充分發(fā)揮效率為選配標(biāo)準(zhǔn)。 對(duì)于泵送混凝土施工,其主作業(yè)機(jī)械為混凝土泵,其他為從屬作業(yè)機(jī)械。 因此,在混凝土施工方案中首要確定的就是泵機(jī)類型及數(shù)量。本文嘗試通過(guò)建立混凝土運(yùn)輸系統(tǒng)的模型,用系統(tǒng)模擬的方法求解不同機(jī)械組合下的混凝土生產(chǎn)率及各機(jī)械的利用率指標(biāo),在此基礎(chǔ)上選擇出最優(yōu)方案。

1　泵送混凝土施工機(jī)械配套方案的評(píng)價(jià)及影響因素

泵送混凝土施工機(jī)械方案的評(píng)價(jià)主要包括技術(shù)性評(píng)價(jià)和經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。 在此,提出以下兩項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)———工期和費(fèi)用,同時(shí),給出方案最優(yōu)化的模型。

1. 1　工期及影響因素

T = V /R (1)

式中, T為工期( h) ; V 為混凝土量(m3 ) ; R 為混凝土澆筑速度(m3 /h)。

R = S ×P (2)

式中, S為泵機(jī)數(shù)量(臺(tái)) ;戶為泵機(jī)生產(chǎn)率(ma /h·臺(tái))?？梢?jiàn),對(duì)于特定工程,其混凝土施工工期主要取決于所用泵機(jī)的數(shù)量及生產(chǎn)率。 生產(chǎn)率又取決于泵機(jī)的型號(hào)。 同時(shí),混凝土的供應(yīng)情況也直接影響施工工期,混凝土的供應(yīng)情況主要取決于運(yùn)輸車的容量、數(shù)量、運(yùn)輸時(shí)間,攪拌站的供應(yīng)能力及出料口個(gè)數(shù)。 在此需要說(shuō)明,因?yàn)榭紤]到施工實(shí)際情況,振搗、養(yǎng)護(hù)對(duì)工期的影響在此不做考慮。

1. 2　費(fèi)用及影響因素

施工費(fèi)用包括直接費(fèi)和間接費(fèi)。 直接費(fèi)由人工、材料和機(jī)械費(fèi)組成。 對(duì)于泵送混凝土施工,根據(jù)實(shí)際情況,人工費(fèi),材料費(fèi)僅與混凝土量有關(guān)。 一般情況下,混凝土攪拌運(yùn)輸車由商品混凝土攪拌站提供,所以,對(duì)于特定工程,混凝土施工費(fèi)

主要受泵機(jī)費(fèi)用、布料機(jī)等輔助機(jī)械費(fèi)用和間接費(fèi)的影響。

1. 3　泵送混凝土施工機(jī)械配套選擇的最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型

泵送混凝土施工機(jī)械配套組合的目標(biāo)是:在滿足工期要求條件下,使施工費(fèi)用最小。 其數(shù)學(xué)模型如下:

目標(biāo)函數(shù)

Z = min C = min ( Σki / Tj ×Sj + k0 ×Tj )

約束條件

Tj = (Sj, Pj ,M j , N j ) ≤ T0

M j < M0

N j < N0

式中, ki 為第i類型泵機(jī)的施工單價(jià)(元/h) ; Sj為方案j的泵機(jī)數(shù)量(臺(tái)) ; k0 為間接費(fèi)單價(jià)(元/h) ; Pj 為方案j的泵機(jī)生產(chǎn)率(m3 /h·臺(tái)) ;M j為方案j的攪拌運(yùn)輸車數(shù)量(臺(tái)) ;M 為攪拌站可提供的攪拌運(yùn)輸車數(shù)量; Tj 為方案/的工期( h) ; N j為方案j的攪拌站出料口個(gè)數(shù); N0 為攪拌站出料口的最大值; T0 為要求的工期( h)。

綜上分析,要得到最優(yōu)的機(jī)械組合方案,就是要確定泵機(jī)型號(hào)、數(shù)量,運(yùn)輸車容量、數(shù)量及攪拌站出料口個(gè)數(shù),使在此機(jī)械組合下,既滿足工期要求,同時(shí)使施工費(fèi)最低。

2　混凝土運(yùn)輸系統(tǒng)模擬

為了求得最優(yōu)的機(jī)械組合配套方案,建立了混凝土運(yùn)輸系統(tǒng)模型,并用VB語(yǔ)言編制了模擬程序。 通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬,求得不同機(jī)械配套組合下的泵機(jī)生產(chǎn)率、泵機(jī)數(shù)量及攪拌運(yùn)輸車的數(shù)量、利用率及攪拌站出料口個(gè)數(shù)、攪拌站的利用率等指標(biāo),以便通過(guò)前述施工機(jī)械組合方案的優(yōu)化模型求得實(shí)際系統(tǒng)機(jī)械組合的最優(yōu)解。

2. 1　混凝土運(yùn)輸系統(tǒng)模型

此模型為四級(jí)有限源服務(wù)系統(tǒng)。 在系統(tǒng)中,假定:

(1)服務(wù)規(guī)則為等待制,先到先服務(wù)。

(2)系統(tǒng)中所有車輛依次接受各級(jí)服務(wù),接受服務(wù)后,馬上進(jìn)入下一級(jí)服務(wù)系統(tǒng),一直持續(xù)下去,構(gòu)成一個(gè)閉合循環(huán)回路,直到規(guī)定時(shí)間為止。 其中,對(duì)于重車運(yùn)行

系統(tǒng),需根據(jù)具體施工溫度等確定其上限。 一旦時(shí)間超過(guò)此上限,則此車輛不得進(jìn)入泵送系統(tǒng),而是立即倒掉,然后進(jìn)入空車返回系統(tǒng)。

(3)如果將前述倒掉混凝土視為泵送系統(tǒng)的特例,則系統(tǒng)中的車輛在每一循環(huán)中所經(jīng)過(guò)的服務(wù)機(jī)構(gòu)的次序及數(shù)量一定。

(4)裝車系統(tǒng)和泵送系統(tǒng)為單隊(duì)多服務(wù)臺(tái),其中顧客為攪拌運(yùn)輸車,服務(wù)臺(tái)為攪拌站出料口和混凝土泵;重車運(yùn)行和空車返回可視為有無(wú)窮多個(gè)服務(wù)臺(tái),但需考慮交通阻塞等的影響。 根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)資料,用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法求得運(yùn)行時(shí)間的分布,對(duì)于裝車和壓送系統(tǒng)的服務(wù)時(shí)間也同樣求得其分布。

2. 2　運(yùn)輸系統(tǒng)模擬方法

上述混凝土運(yùn)輸系統(tǒng)屬于離散系統(tǒng),因此采用“最小時(shí)鐘值”的時(shí)間步長(zhǎng)法進(jìn)行模擬。 其基本思想是:在系統(tǒng)中若存在一系列性質(zhì)不同的事件,其中發(fā)生的時(shí)刻距模擬鐘初始點(diǎn)最近的事件即為“最小時(shí)鐘值”事件。 以最小時(shí)鐘值事件的時(shí)間為補(bǔ)償,按時(shí)間的進(jìn)展,一步步地對(duì)系統(tǒng)行為進(jìn)行模擬。 因?yàn)槭请S機(jī)模擬,應(yīng)著重解決隨機(jī)變量的生成和模擬精度的控制問(wèn)題。

2. 2. 1　模擬精度的控制

有了正確的模擬模型和程序,并不一定能保證模擬結(jié)果可信。 在本系統(tǒng)中,因許多輸入變量為隨機(jī)變量,而輸出結(jié)果也屬于隨機(jī)變量。 每次模擬運(yùn)行得到的結(jié)果,就是抽樣所得的樣本值及抽樣數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,它與總體統(tǒng)計(jì)特性間會(huì)存在誤差。 為保證模擬輸出結(jié)果的可靠性,需對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)分析與估計(jì)。 設(shè)N 為運(yùn)行次數(shù), X為輸出變量,可求得N次運(yùn)行的樣本均值、方差、區(qū)間估計(jì),以此作為模擬結(jié)果[ 1 ]。

2. 2. 2　隨機(jī)變量的生成

利用計(jì)算機(jī)提供的偽隨機(jī)數(shù)R, 根據(jù)隨機(jī)變量X 的分布,確定相應(yīng)的隨機(jī)變量的產(chǎn)生辦法。 本系統(tǒng)涉及的主要為正態(tài)分布和負(fù)指數(shù)分布,具體生成方法如下:

(1)負(fù)指數(shù)分布的隨機(jī)變量

利用逆變換法[ 2 ] : X = 1 /λ ×log R

(2)正態(tài)分布的隨機(jī)變量

利用直接變換法[ 3 ] : X = (一2 log R ) 1 /2 ×cos ( 2πR )×σ +V

3　工程實(shí)例

某工程的混凝土施工采用泵送混凝土。 可供選擇的泵機(jī)有以下兩種: ①HBTl00,理論排量為100 m3 /h,數(shù)量為1臺(tái);②SHC57型,理論排量為57 m3 /h,數(shù)量為3臺(tái)。 根據(jù)總工期的安排,本工程各施工段混凝土用量小于600 m3 ,澆筑時(shí)間控制在10 h～12 h之間,也就是要求澆筑速度為( 50～60)m3 /h。 選擇1個(gè)攪拌站距現(xiàn)場(chǎng)20 km,供應(yīng)能力180 m3 /h,運(yùn)輸車容量為6 m3 ,車的可用數(shù)量在18臺(tái)以內(nèi)。 經(jīng)統(tǒng)計(jì)資料分析,攪拌站的裝車時(shí)間服從均值為6。 5 min的負(fù)指數(shù)分布;從攪拌站到現(xiàn)場(chǎng)的重車運(yùn)行時(shí)間服從均值為32 min的正態(tài)分布;現(xiàn)場(chǎng)混凝土壓送時(shí)間服從均值為8 min和12 min的負(fù)指數(shù)分布;空車返回時(shí)間服從均值為28 min的正態(tài)分布。 對(duì)此工程進(jìn)行了運(yùn)輸系統(tǒng)的模擬試驗(yàn),采用終點(diǎn)模似。 模擬開(kāi)始時(shí),所有攪拌運(yùn)輸車均在攪拌站排隊(duì)待裝,模擬運(yùn)行100次,各機(jī)械利用率方差在0. 01,泵生產(chǎn)率方差在0. 5以內(nèi). 如果限定運(yùn)輸車數(shù)量為16臺(tái), SHC57、HBT100泵機(jī)的施工單價(jià)分別為35元/h、50元/h,那么最優(yōu)方案為:兩種型號(hào)泵機(jī)各1臺(tái). 其費(fèi)用經(jīng)過(guò)計(jì)算為最小。

4　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)建立混凝土運(yùn)輸系統(tǒng)的模型,用系統(tǒng)模擬的方法求解泵送混凝土施工機(jī)械的優(yōu)化組合方案是切實(shí)可行的。

專題推薦：

江門回收廢鋁

江門回收廢銅

江門回收廢鐵

江門回收廢紙

江門廢紙回收

江門廢塑料回收

江門廢銅回收

江門廢鋁回收

江門廢鐵回收

中山廢品回收

廣東廢品回收

江門廢品回收

江門起重機(jī)安裝

江門廢品站