大跨度斜拉橋施工全過(guò)程幾何控制概論與應(yīng)用

李喬，1954年生，西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，工學(xué)博士。從事橋梁工程教學(xué)和科研工作二十余年。主要研究方向?yàn)椋杭扔袠蛄航Y(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與健全性評(píng)估理論與方法、大跨度橋梁非線性分析方法與施工控制理論、組合結(jié)構(gòu)受力行為等。近年來(lái)率課題組完成各類科研項(xiàng)目數(shù)十項(xiàng)，其中包括世界最大跨度斜拉橋蘇通長(zhǎng)江大橋在內(nèi)的眾多重大橋梁工程關(guān)鍵技術(shù)研究。

第一章　斜拉橋施工控制概述

第一節(jié)　斜拉橋施工控制的必要性

第二節(jié)　斜拉橋的施工控制方法

第三節(jié)　斜拉橋的幾何控制及全過(guò)程控制

第二章 幾何控制理論及其控制體系

第一節(jié) 幾何控制的理論基礎(chǔ)與基本原理

第二節(jié)　幾何控制的支撐體系

第三節(jié)　斜拉橋施工全過(guò)程幾何自適應(yīng)控制系統(tǒng)的建立

第三章 大跨度斜拉橋施工全過(guò)程仿真分析方法

第一節(jié)　斜拉橋幾何非線性效應(yīng)

第二節(jié) 大跨度斜拉橋施工全過(guò)程非線性分析系統(tǒng)

第三節(jié) 大跨度斜拉橋施工全過(guò)程非線性分析與施工控制

第四節(jié)　大跨度斜拉橋施工全過(guò)程穩(wěn)定性分析與結(jié)構(gòu)安全性

第四章　參數(shù)識(shí)別及誤差處理

第一節(jié)　誤差來(lái)源及誤差效應(yīng)分析

第二節(jié)　結(jié)構(gòu)敏感性分析

第三節(jié)　全過(guò)程參數(shù)識(shí)別

第四節(jié) 斜拉橋施工全過(guò)程結(jié)構(gòu)行為預(yù)測(cè)及誤差處理理論研究

第五章　斜拉橋關(guān)鍵構(gòu)件制造安裝數(shù)字化控制體系

第一節(jié)　關(guān)鍵控制內(nèi)容及總體控制思路

第二節(jié) 鋼箱梁制造控制子系統(tǒng)

第三節(jié)　斜拉索制造控制子系統(tǒng)

第四節(jié)　關(guān)鍵構(gòu)件安裝數(shù)字化控制子系統(tǒng)——主梁標(biāo)準(zhǔn)梁段安裝控制

第五節(jié)　關(guān)鍵構(gòu)件安裝數(shù)字化控制子系統(tǒng)——斜拉索安裝控制

第六節(jié)　關(guān)鍵構(gòu)件安裝數(shù)字化控制子系統(tǒng)——索塔

第六章 關(guān)鍵技術(shù)在千米級(jí)斜拉橋施工控制中的工程實(shí)踐

第一節(jié)　工程概況及控制原則

第二節(jié)　幾何控制誤差及施工流程

第三節(jié)　施工監(jiān)控實(shí)施情況及結(jié)論

參考文獻(xiàn)2100433B

《大跨度斜拉橋施工全過(guò)程幾何控制概論與應(yīng)用》討論基于新的幾何控制理念的大跨度斜拉橋施工控制方法概論和實(shí)踐，并結(jié)合世界最大跨度斜拉橋——蘇通長(zhǎng)江公路大橋的施工控制實(shí)踐，介紹采用自適應(yīng)控制理論的大跨度斜拉橋施工全過(guò)程幾何控制方法的原理、系統(tǒng)構(gòu)成及關(guān)鍵技術(shù)。《大跨度斜拉橋施工全過(guò)程幾何控制概論與應(yīng)用》可作為從事該領(lǐng)域研究、設(shè)計(jì)、施工和施工控制的科技人員及相關(guān)專業(yè)學(xué)生的參考書(shū)。

大跨度鋼斜拉橋的施工過(guò)程屬于結(jié)構(gòu)體系和荷載作用體系的雙重時(shí)變系統(tǒng)，其可靠度問(wèn)題屬于多學(xué)科、多方向交叉的研究領(lǐng)域。本項(xiàng)目針對(duì)大跨度鋼斜拉橋施工全過(guò)程的結(jié)構(gòu)體系可靠度和關(guān)鍵構(gòu)件可靠度兩方面問(wèn)題展開(kāi)研究，所取得的主要研究成果包括：1.建立了大跨度斜拉橋全過(guò)程自適應(yīng)施工控制理論體系及控制系統(tǒng)；2.收集了多座典型大跨度鋼斜拉橋施工期作用（荷載）和構(gòu)件抗力的原始資料，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析得到了主要作用（荷載）和構(gòu)件抗力的關(guān)鍵統(tǒng)計(jì)參數(shù)及其概率分布特征；3.探明了大跨度鋼斜拉橋施工全過(guò)程的誤差傳播機(jī)理；4.就結(jié)構(gòu)非線性屈曲問(wèn)題的求解方法進(jìn)行了深入研究，提出了求解該類問(wèn)題的改進(jìn)弧長(zhǎng)法；5.以多座典型大跨度鋼斜拉橋?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)其施工全過(guò)程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，確定了其關(guān)鍵影響因素并探明了施工全過(guò)程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性安全系數(shù)的演化過(guò)程，相關(guān)研究成果有助于深刻認(rèn)識(shí)關(guān)鍵施工階段大跨度鋼斜拉橋的主要失效模式及其失效機(jī)理；6.對(duì)于包括錨箱式索梁錨固結(jié)構(gòu)和PBL剪力連接件群在內(nèi)的大跨度鋼斜拉橋關(guān)鍵傳力構(gòu)件的受力特性進(jìn)行了研究，探明了其傳力機(jī)理，提出了PBL剪力連接件群的荷載—滑移變形協(xié)調(diào)理論模型；7.非線性因素對(duì)于大跨度鋼斜拉橋結(jié)構(gòu)可靠度的影響不容忽視，傳統(tǒng)的一階可靠度分析方法因計(jì)算精度方面的不足無(wú)法滿足要求，通過(guò)深入研究揭示了二次二階矩可靠度指標(biāo)與一次二階矩可靠度指標(biāo)之間的關(guān)系規(guī)律，在此基礎(chǔ)上提出了結(jié)構(gòu)二次二階矩可靠度指標(biāo)的回歸分析預(yù)測(cè)算法；8. 通過(guò)改進(jìn)的全局β約界算法，基于構(gòu)件的可靠度指標(biāo)實(shí)現(xiàn)了對(duì)于大跨度鋼斜拉橋施工全過(guò)程結(jié)構(gòu)體系主要失效模式的準(zhǔn)確識(shí)別；以條件概率降維計(jì)算理論為基礎(chǔ)，將模式失效概率的逐步微分等價(jià)遞歸計(jì)算改進(jìn)為高維標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的多重積分，在此基礎(chǔ)上利用迭代降維計(jì)算方法將高維標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布轉(zhuǎn)化為多個(gè)一維標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的乘積，提出了模式失效概率計(jì)算的改進(jìn)微分等價(jià)遞歸算法；考慮失效模式間的相關(guān)性，基于串聯(lián)模式失效概率計(jì)算理論發(fā)展了適用于大跨度鋼斜拉橋施工期體系可靠度分析的二階窄可靠度上下界計(jì)算理論，并就界寬成因及其關(guān)鍵影響因素等進(jìn)行了深入研究。根據(jù)上述理論與方法，對(duì)于大跨度鋼斜拉橋施工全過(guò)程的結(jié)構(gòu)可靠度問(wèn)題進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，闡明了施工全過(guò)程結(jié)構(gòu)體系可靠度的演化規(guī)律。通過(guò)本研究加深了對(duì)于大跨度鋼斜拉橋施工過(guò)程可靠度問(wèn)題的理解，研究成果具有廣闊的應(yīng)用前景。 2100433B

大跨度鋼斜拉橋結(jié)構(gòu)纖柔、施工期長(zhǎng)、施工工序復(fù)雜，其施工期結(jié)構(gòu)可靠度問(wèn)題屬于復(fù)雜受力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠度研究的前沿課題。圍繞大跨度鋼斜拉橋施工全過(guò)程結(jié)構(gòu)時(shí)變體系可靠度問(wèn)題，結(jié)合其力學(xué)行為特性，通過(guò)仿真分析、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)以及關(guān)鍵構(gòu)件試驗(yàn)，從關(guān)鍵構(gòu)件和結(jié)構(gòu)體系多尺度層面闡明結(jié)構(gòu)時(shí)變體系的主要失效模式及其力學(xué)機(jī)理；采用多尺度可靠度新理念，建立大跨度鋼斜拉橋施工全過(guò)程時(shí)變體系的多尺度可靠度模型，研究并揭示結(jié)構(gòu)時(shí)變體系可靠度與其關(guān)鍵構(gòu)件可靠度間的相互關(guān)系規(guī)律；提出基于多尺度可靠度模型的大跨度鋼斜拉橋施工過(guò)程時(shí)變體系可靠度計(jì)算方法，探明其施工全過(guò)程時(shí)變體系可靠度的演化規(guī)律并建立相應(yīng)的可靠度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。本項(xiàng)目研究成果可為大跨度鋼斜拉橋設(shè)計(jì)理論、施工控制決策、災(zāi)害性工程事故預(yù)防及對(duì)策提供科學(xué)依據(jù)并為其設(shè)計(jì)及施工規(guī)范的制定提供重要參考，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。