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《武汉理工大学》 2003年
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钢混异种材料组合结构施工预测控制理论的研究与应用

何雄君  
【摘要】: 钢混异种材料组合结构施工控制是为了保证实际施工中结构各节段在构形和受力状态两方面逼近施工节段合理状态,保证最终(完工)状态的良好性态,避免事故发生,确保工程高效、安全、优质。本文基于钢混协作关系的分析,对钢混结构施工预测控制理论及软件系统进行研究。 首先,针对钢混工程结构分析和施工监控中存在的一些难题,在提出钢混异种材料组合构件和钢混协作关系概念的基础上,研究并推导了预应力钢索与混凝土、钢管与混凝土两种异种材料组合构件的钢混协作关系。根据钢混协作关系进一步推导出钢混组合构件几何非线性分析单元刚度矩阵、温度自应力及钢混超静定结构温度位移和应力的计算公式,建立了一种新的基于钢混协作关系的异种材料组合构件的几何非线性和结构稳定性分析方法。通过实例计算证明了该方法具有单元性态好,计算效率高,能考虑混凝土时变特性等优点。同时,有效解决了钢与混凝土相互影响,如钢索对混凝土徐变的影响,特别是在节段施工预应力混凝土结构中,因分批张拉引起先期索的预应力损失问题。因分析反映实际的结构行为,这就提高了对各种事故的预见性,保证结构强度、稳定性安全。 其次,引入设计(施工)结构合理状态、设计(施工)节段合理状态的概念。基于此,提出了设计(施工)节段合理状态分析的参数逼近法。因只需正向迭代计算,比目前倒退分析、前进倒退交替分析法及无应力状态法具有更高的效率,又因引入迭代控制参数,而具有更好的稳定性。 系统研究了灰预测,提出了改进模型NGM(1,1)。通过对白化微分方程解的指数函数特性的分析,研究了原始灰序列的归一化映射规则,使非等间距灰预测模型NGM(1,1)适应一般灰序列,灰预测精度也大大提高。这亦解决了含负值灰序列预测的理论问题,拓宽了灰色预测理论。同时基于所提出的一种遗传算法的随机摄动法研究了向前滚动优化的理论及实施。以上这些,形成了本文预测控制的理论特色。 武汉理工大学博士学位论文 最后,在上述理论和方法的基础上,研制了一套具有自主知识产权, 功能强大的桥梁施工控制系统BRC。该系统开发起点高,具有通用的钢混 异种材料组合元和索元,可适用于各类桥梁结构。在控制模块中,具有设 计(施工)结构合理状态、设计(施工)节段合理状态、立模(或安装) 标高、仿真分析、预警及广义优化等多种功能模块。尤其对预警设计,率 先解决了强度和稳定性不同步的问题,确保施工过程的强度、稳定性安全。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TU765

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