基于非概率区间集合模型的建筑物迁移工程多支点控制研究

摘要

建筑物迁移技术，是在城市建设和改造的进程中提出、并兴起的一项新兴工程技术。该技术的出现，不但解决了市政规划与现有尚具使用和保留价值的建筑物之间的矛盾，同时也能节约大量的人力、财力及时间，带来巨大的经济、社会和环境效益。正值我国城市建设日新月异的今天，建筑物迁移技术必将得到更加广泛应用。 然而建筑物迁移技术还处在发展阶段，存在许多尚待研究和解决的问题。本文就建筑物迁移(顶升平移，以下同)工程中的建筑物所受到的多支点作用及其效应的特点和规律进行了系统的研究，建立了建筑物迁移工程数学仿真模型；并开发了基于非概率区间集合模型的建筑物迁移工程计算机辅助设计系统；为制定安全、经济的建筑物迁移工程方案提供了有力理论依据和辅助工具。主要研究内容如下： (1)建立了建筑物迁移工程的非概率区间集合模型。研究了迁移过程中多液压缸同步控制系统的力、位移差控制特点。揭示了建筑物的动态边界条件决定上部结构所受附加应力将在某一区间内变化的特点，并给出了计算其临界值的理论依据和方法。定义了非概率区间集合模型灵敏度和建筑物迁移工程支点力、位移差灵敏度，并定量了建筑物迁移工程支点力、位移差控制可靠度。为制定经济、安全的建筑物迁移工程多支点控制方案提供依据。 (2)提出了建筑物迁移工程中的支点不同步度概念。给出了计算迁移工程中上部结构所能承受的支点最大安全不同步度。以作为液压同步控制系统的位移差控制临界值。 (3)提出了建筑物迁移工程支点力的允许变动区间概念，以作为液压同步控制系统的力控制约束。采用“附加支点小刚度铰支杆”模拟准平衡可动体支点力分析的等效位移边界条件，给出了计算迁移工程上部结构所能承受的各支点力的“等幅允许变动区间”临界值的方法。同时确定了迁移工程所能达到的最大迁移速度。 (4)提出了基于重叠分区遗传算法的建筑物迁移工程支点布置优化法，给出了优化的设计参量、目标函数、约束条件、优化过程以及主要的控制参量。 (5)基于非概率区间有限元理论，采用AutoCAD VBA和数据库技术开发了建筑物迁移工程计算机辅助设计系统(ECADS)。

目录

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第一章概论

1.1 建筑物迁移工程及其背景

1.2 国内外建筑物迁移工程实例

1.2.1国外工程实例

1.2.2国内工程实例

1.3 建筑物的主要迁移方式和相关工程技术

1.3.1建筑物的主要迁移方式

1.3.2建筑物迁移的相关工程技术

1.4 建筑物迁移工程技术研究现状和亟待解决的问题

1.4.1建筑物迁移工程技术的研究现状

1.4.2建筑物迁移工程亟待解决的问题

1.5 课题的研究内容

第二章建筑物迁移工程非概率区间集合模型

2.1 引言

2.2 结构设计中的不确定性模型

2.3 非概率区间集合理论

2.3.1非概率区间集合模型的基本原理

2.3.2区间有限元方程组的解法

2.3.3区间场的离散

2.3.4非概率区间集合模型的灵敏度分析

2.3.5非概率区间集合模型的可靠度定量

2.3.6非概率区间集合模型的可靠性优化

2.4 非概率区间集合理论在建筑物迁移工程中的应用

2.4.1多液压缸同步控制参量的区间性

2.4.2建筑物迁移工程中的其他区间参量

2.4.3建筑物迁移工程危险状态预警分析

2.5 本章小结

第三章建筑物迁移工程支点位移差临界值研究

3.1 引言

3.2 迁移建筑物的位移边界条件

3.2.1迁移方向的支点不同步度分析

3.2.2迁移过程支点不同步度的计算

3.3 支点位移差区间方程组的求解及边界条件合理性校验

3.4 结构允许的迁移方向最大安全不同步度求解

3.5 本章小结

第四章建筑物迁移工程支点力临界值研究

4.1 引言

4.2 建筑物迁移工程支点运动基本原理

4.3 建筑物迁移工程压力控制策略

4.4 可动体支点力分析的位移边界条件等效处理

4.5 支点力允许变动区间计算

4.5.1支点力区间向量

4.5.2支点力区间向量的区间相关性

4.5.3支点力区间有限元方程组的求解

4.5.4支点力最大允许变动区间分析

4.6 本章小结

第五章迁移工程支点力、位移差灵敏度及工程可靠度研究

5.1 引言

5.2 传统灵敏度分析方法存在的问题

5.3 非概率区间集合模型灵敏度分析方法

5.4 支点位移差灵敏度分析

5.5 支点力灵敏度分析

5.6 建筑物迁移工程非概率区间集合可靠度的定量

5.6.1非概率区间集合模型可靠度的一般定义

5.6.2建筑物迁移工程支点位移差控制可靠度

5.6.3建筑物迁移工程支点力控制可靠度

5.7 本章小结

第六章基于遗传算法的建筑物迁移工程支点布置优化设计

6.1 引言

6.2 遗传算法及其特点

6.3 基于重叠分区遗传算法的布点优化模型

6.3.1重叠分区法

6.3.2支点布置优化的数学模型

6.3.3结构整体受力不均匀度

6.4 遗传算法设计

6.4.1编码方法

6.4.2遗传种群的初始化及规模

6.4.3适应度函数

6.4.4遗传操作

6.4.5终止判据

6.5 建筑迁移工程支点布置优化流程

6.6 本章小结

第七章建筑物迁移工程辅助设计系统框架及功能

7.1 引言

7.2 开发辅助设计系统的目的和意义

7.3 系统总体设计

7.4 单元模型

7.5 AutoCAD VBA环境下的前处理关键技术

7.5.1单元在AutoCAD中的表示

7.5.2单元的添加和识别

7.5.3单元重合或重叠的判断

7.5.4单元局部坐标系的规定

7.5.5梁、柱、墙和楼板的输入

7.6 总刚度矩阵的存储与方程组的求解

7.7 主要后处理

7.8 建筑物迁移工程数据库网络共享

7.9 本章小结

第八章结论与展望

8.1 结论

8.2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢