大跨度斜拉桥施工全过程几何控制概论与应用作者简介

李乔，1954年生，西南交通大学土木工程学院教授，博士生导师，工学博士。从事桥梁工程教学和科研工作二十余年。主要研究方向为：既有桥梁结构健康监测与健全性评估理论与方法、大跨度桥梁非线性分析方法与施工控制理论、组合结构受力行为等。近年来率课题组完成各类科研项目数十项，其中包括世界最大跨度斜拉桥苏通长江大桥在内的众多重大桥梁工程关键技术研究。

《大跨度斜拉桥施工全过程几何控制概论与应用》讨论基于新的几何控制理念的大跨度斜拉桥施工控制方法概论和实践，并结合世界最大跨度斜拉桥——苏通长江公路大桥的施工控制实践，介绍采用自适应控制理论的大跨度斜拉桥施工全过程几何控制方法的原理、系统构成及关键技术。《大跨度斜拉桥施工全过程几何控制概论与应用》可作为从事该领域研究、设计、施工和施工控制的科技人员及相关专业学生的参考书。

第一章　斜拉桥施工控制概述

第一节　斜拉桥施工控制的必要性

第二节　斜拉桥的施工控制方法

第三节　斜拉桥的几何控制及全过程控制

第二章 几何控制理论及其控制体系

第一节 几何控制的理论基础与基本原理

第二节　几何控制的支撑体系

第三节　斜拉桥施工全过程几何自适应控制系统的建立

第三章 大跨度斜拉桥施工全过程仿真分析方法

第一节　斜拉桥几何非线性效应

第二节 大跨度斜拉桥施工全过程非线性分析系统

第三节 大跨度斜拉桥施工全过程非线性分析与施工控制

第四节　大跨度斜拉桥施工全过程稳定性分析与结构安全性

第四章　参数识别及误差处理

第一节　误差来源及误差效应分析

第二节　结构敏感性分析

第三节　全过程参数识别

第四节 斜拉桥施工全过程结构行为预测及误差处理理论研究

第五章　斜拉桥关键构件制造安装数字化控制体系

第一节　关键控制内容及总体控制思路

第二节 钢箱梁制造控制子系统

第三节　斜拉索制造控制子系统

第四节　关键构件安装数字化控制子系统——主梁标准梁段安装控制

第五节　关键构件安装数字化控制子系统——斜拉索安装控制

第六节　关键构件安装数字化控制子系统——索塔

第六章 关键技术在千米级斜拉桥施工控制中的工程实践

第一节　工程概况及控制原则

第二节　几何控制误差及施工流程

第三节　施工监控实施情况及结论

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大跨度钢斜拉桥的施工过程属于结构体系和荷载作用体系的双重时变系统，其可靠度问题属于多学科、多方向交叉的研究领域。本项目针对大跨度钢斜拉桥施工全过程的结构体系可靠度和关键构件可靠度两方面问题展开研究，所取得的主要研究成果包括：1.建立了大跨度斜拉桥全过程自适应施工控制理论体系及控制系统；2.收集了多座典型大跨度钢斜拉桥施工期作用（荷载）和构件抗力的原始资料，通过统计分析得到了主要作用（荷载）和构件抗力的关键统计参数及其概率分布特征；3.探明了大跨度钢斜拉桥施工全过程的误差传播机理；4.就结构非线性屈曲问题的求解方法进行了深入研究，提出了求解该类问题的改进弧长法；5.以多座典型大跨度钢斜拉桥为研究对象，对其施工全过程的结构稳定性问题进行了深入研究，确定了其关键影响因素并探明了施工全过程中结构稳定性安全系数的演化过程，相关研究成果有助于深刻认识关键施工阶段大跨度钢斜拉桥的主要失效模式及其失效机理；6.对于包括锚箱式索梁锚固结构和PBL剪力连接件群在内的大跨度钢斜拉桥关键传力构件的受力特性进行了研究，探明了其传力机理，提出了PBL剪力连接件群的荷载—滑移变形协调理论模型；7.非线性因素对于大跨度钢斜拉桥结构可靠度的影响不容忽视，传统的一阶可靠度分析方法因计算精度方面的不足无法满足要求，通过深入研究揭示了二次二阶矩可靠度指标与一次二阶矩可靠度指标之间的关系规律，在此基础上提出了结构二次二阶矩可靠度指标的回归分析预测算法；8. 通过改进的全局β约界算法，基于构件的可靠度指标实现了对于大跨度钢斜拉桥施工全过程结构体系主要失效模式的准确识别；以条件概率降维计算理论为基础，将模式失效概率的逐步微分等价递归计算改进为高维标准正态分布的多重积分，在此基础上利用迭代降维计算方法将高维标准正态分布转化为多个一维标准正态分布的乘积，提出了模式失效概率计算的改进微分等价递归算法；考虑失效模式间的相关性，基于串联模式失效概率计算理论发展了适用于大跨度钢斜拉桥施工期体系可靠度分析的二阶窄可靠度上下界计算理论，并就界宽成因及其关键影响因素等进行了深入研究。根据上述理论与方法，对于大跨度钢斜拉桥施工全过程的结构可靠度问题进行了深入系统的研究，阐明了施工全过程结构体系可靠度的演化规律。通过本研究加深了对于大跨度钢斜拉桥施工过程可靠度问题的理解，研究成果具有广阔的应用前景。 2100433B

大跨度钢斜拉桥结构纤柔、施工期长、施工工序复杂，其施工期结构可靠度问题属于复杂受力结构系统可靠度研究的前沿课题。围绕大跨度钢斜拉桥施工全过程结构时变体系可靠度问题，结合其力学行为特性，通过仿真分析、现场实测以及关键构件试验，从关键构件和结构体系多尺度层面阐明结构时变体系的主要失效模式及其力学机理；采用多尺度可靠度新理念，建立大跨度钢斜拉桥施工全过程时变体系的多尺度可靠度模型，研究并揭示结构时变体系可靠度与其关键构件可靠度间的相互关系规律；提出基于多尺度可靠度模型的大跨度钢斜拉桥施工过程时变体系可靠度计算方法，探明其施工全过程时变体系可靠度的演化规律并建立相应的可靠度评价准则。本项目研究成果可为大跨度钢斜拉桥设计理论、施工控制决策、灾害性工程事故预防及对策提供科学依据并为其设计及施工规范的制定提供重要参考，具有重要的理论意义和工程应用价值。