高碾压混凝土拱坝具有坝体薄、温控要求高等特点,其施工过程是极其复杂的,影响因素众多,如供料方式、仓面施工工艺、温控措施、机械设备匹配等,尤其100m以上高碾压混凝土拱坝施工系统分析是一项重要的研究课题。本文研究了高碾压混凝土拱坝施工过程仿真与优化的理论方法及其应用,取得了以下研究成果:(1)通过对高碾压混凝土拱坝施工过程的系统分析,将系统仿真方法成功运用于高碾压混凝土拱坝施工规划与控制中。(2)提出了基于GIS的高碾压混凝土拱坝施工可视化仿真方法。采用将GIS与仿真技术相结合的途径,为高碾压混凝土拱坝施工仿真建模提供了直观有效的方法。提出采用随机过程理论来探讨施工过程中浇筑块的空间状态转移问题,实现了对高碾压混凝土拱坝施工系统的数值化描述。(3)针对高碾压混凝土拱坝施工仿真的约束条件与目标,综合考虑运输供料子系统和坝面作业子系统的耦合问题,建立了高碾压混凝土拱坝施工过程的随机动态逻辑模型。(4)建立了高碾压混凝土拱坝施工多方案比较分析的综合评价体系;深入研究了高碾压混凝土拱坝施工方案多目标决策问题,提出了高碾压混凝土拱坝施工方案多目标决策理论与方法,并采用模糊综合评判方法对仿真结果进行分析,为解决施工多方案评判问题提供了理论支持。(5)研制开发了高碾压混凝土拱坝施工仿真软件系统,该系统由施工机械管理、参数采集管理、仿真计算、成果查询等模块组成,具有施工过程仿真计算,计算成果动态演示、可视化查询等功能,实用性强。(6)结合我国目前最高的沙牌碾压混凝土拱坝,对其施工过程进行了详细的系统分析,针对其约束条件与目标,建立了沙牌拱坝施工过程的仿真模型;通过施工多方案的仿真计算分析,为工程设计制定合理可行的施工方案提供了先进的技术手段;特别是针对沙牌大坝施工进度滞后的实际情况,提出了大坝混凝土施工进度的调整方案和工期的保证措施,并进行了施工进度的动态实时预测,在工程建设中发挥了重要作用。