水利水电工程施工控制学

【摘要】：水利水电工程项目规模大、建设周期长、施工技术难度大，且往往位于深山峡谷地区，地形地质条件复杂、空间资源有限，同时，工程项目施工作业涉及多工种、多环节，以上均给工程施工组织管理和施工过程的动态控制带来了极大的挑战。如何对水利水电工程施工过程的进度、质量、成本、安全和环境进行实时动态控制，如何实现施工过程多目标的综合协调平衡，不仅是事关水利水电工程高标准、快速连续施工的关键技术问题，也是一个工程科学问题。本文以水利水电工程施工过程为研究对象，深入研究水利水电工程施工控制理论与方法，并取得如下成果： （1）首次提出了水利水电工程施工控制学基本理论。结合水利水电工程施工控制研究，从控制论的角度提出了水利水电工程施工控制学概念，并建立了其理论框架。围绕水利水电工程施工过程及特点，从时间和空间两个维度对水利水电工程施工系统进行分析，建立了施工系统时空关系模型，界定了水利水电工程施工控制的研究内容；以系统的观点对施工控制系统进行分解-协调，并在此基础上提出了水利水电工程施工控制学的基本理论。该理论可为水利水电工程施工过程动态控制提供新的理论研究思路。 （2）提出了水利水电工程施工单项控制理论与方法。分析了单项控制过程中多目标综合机制，根据单项控制的思想，提出了目标-约束机制和互不影响机制，在此基础之上建立了水利水电工程施工单项控制数学模型，同时，从控制论的角度提出实时反馈策略和模型自适应策略，为实施高效的单项控制提供理论支持。该理论方法为实现水利水电工程施工单项目标优化提供可靠的理论技术支撑。 （3）提出了水利水电工程施工多元控制理论与方法。系统分析了水利水电工程建设项目各目标间的复杂制约关系，为多元控制研究提供理论依据。利用分解-联合方法建立了施工控制对象逻辑关系模型，深入研究了多目标之间相互作用关系，结合多元控制的特点提出了模型协调机制和目标协调机制，并在此基础上建立了多元控制数学模型，同时，以协同的观点提出顺序导引策略，解决了如何将协调控制对象引入当前多元控制系统之中的问题。该理论方法可为水利水电工程施工过程多目标综合优化提供理论依据和技术支持。 （4）研究了现代水利水电工程施工控制技术。总结归纳了水利水电工程施工过程中所采用的传统控制技术，系统介绍了目前施工控制中所运用的现代技术，包括混凝土坝施工进度实时控制、碾压式大坝碾压施工质量实时监控、大坝混凝土温度实时监控，最后，对物联网技术在水利水电工程施工控制中的应用进行了展望。 （5）以混凝土坝为例，进行了施工控制理论与实践的研究。结合碾压混凝土施工特点，以上述施工控制理论与方法为指导，研究了大坝施工进度、仓面浇筑碾压施工质量、混凝土温度单项控制以及施工进度与质量多元控制问题。该理论与实践研究验证了施工控制学基本理论的有效性，并为碾压混凝土坝施工进度、施工质量的控制提供了新的技术手段。 【关键词】：施工控制学 单项控制 多元控制 施工控制技术 水利水电工程 碾压混凝土坝
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TV51
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-25
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 水利水电工程施工控制学的提出12-14
• 1.2.1 工程实践的需要12-13
• 1.2.2 理论上的需要13-14
• 1.3 国内外研究现状14-22
• 1.3.1 水利水电工程施工单项控制研究现状14-20
• 1.3.2 水利水电工程施工多元控制研究现状20-22
• 1.3.3 已有研究的局限性22
• 1.4 论文研究思路及总体结构22-25
• 第二章 水利水电工程施工控制学基本理论25-40
• 2.1 引言25-26
• 2.2 水利水电工程施工控制学理论框架26-32
• 2.2.1 施工控制概念28-29
• 2.2.2 施工控制对象29-30
• 2.2.3 施工控制目标30
• 2.2.4 施工控制内容30
• 2.2.5 施工控制结构30-32
• 2.3 水利水电工程施工控制原理32-39
• 2.3.1 施工系统时空关系模型32-35
• 2.3.2 施工控制系统分解协调35-37
• 2.3.3 施工控制理论37-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第三章 单项控制理论与方法40-60
• 3.1 引言40-41
• 3.2 单项控制基本原理41-50
• 3.2.1 目标分析机制41-44
• 3.2.2 单项控制数学模型44-50
• 3.3 单项控制策略50-56
• 3.3.1 实时反馈策略50-53
• 3.3.2 模型自适应策略53-56
• 3.4 单项控制流程56-59
• 3.5 本章小结59-60
• 第四章 多元控制理论与方法60-80
• 4.1 引言60-61
• 4.2 控制对象相互影响机制分析61-68
• 4.2.1 施工进度与施工质量相互影响61-63
• 4.2.2 施工进度与施工成本相互影响63-65
• 4.2.3 施工质量与施工成本相互影响65-66
• 4.2.4 施工安全、环境与施工进度、质量相互影响66-67
• 4.2.5 施工安全、环境与施工成本相互影响67-68
• 4.3 多元控制基本原理68-75
• 4.3.1 多元控制数学模型68-71
• 4.3.2 多元协调机制71-75
• 4.4 多元控制策略75-77
• 4.5 多元控制流程77-79
• 4.6 本章小结79-80
• 第五章 现代水利水电工程施工控制技术80-107
• 5.1 传统施工控制技术80-85
• 5.1.1 施工进度控制80-82
• 5.1.2 施工质量控制82-83
• 5.1.3 施工成本控制83-84
• 5.1.4 施工安全控制84-85
• 5.2 若干现代施工控制技术85-101
• 5.2.1 混凝土坝施工进度实时控制85-89
• 5.2.2 碾压式大坝施工质量实时监控89-96
• 5.2.3 大坝混凝土温度实时监控96-101
• 5.3 施工控制技术展望101-106
• 5.3.1 物联网基本特征102-103
• 5.3.2 物联网技术与施工进度控制103-104
• 5.3.3 物联网技术与施工质量控制104-105
• 5.3.4 物联网技术与施工成本控制105
• 5.3.5 物联网技术与施工安全控制105-106
• 5.3.6 物联网技术与施工环境控制106
• 5.4 本章小结106-107
• 第六章 碾压混凝土坝施工控制理论与实践107-139
• 6.1 引言107-108
• 6.2 碾压混凝土坝施工单项控制理论与实践108-123
• 6.2.1 大坝施工进度控制108-113
• 6.2.2 仓面浇筑碾压施工质量控制113-118
• 6.2.3 仓面混凝土温度控制118-123
• 6.3 碾压混凝土坝施工多元控制理论与实践123-137
• 6.3.1 数学建模123-125
• 6.3.2 多元控制分析方法125-128
• 6.3.3 施工仿真模型自适应方法128-132
• 6.3.4 控制流程132-133
• 6.3.5 工程实例133-137
• 6.4 本章小结137-139
• 第七章 结论与展望139-142
• 参考文献142-153
• 发表论文和参加科研情况说明153-155
• 致谢155

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