大跨度预张力结构索内力的精确控制研究

本项目针对预张力结构普遍存在的"索内力偏差"问题、同时又缺乏有效的评价机制和调整方法现状，通过理论分析和模型试验，深入研究预张力结构索内力的精确控制理论。首先基于随机理论构建包括构件长度误差、支座和节点位置误差在内的多因素误差模型，通过误差效应分析评价各因素的误差敏感性，并由此提出误差效应控制措施及测点合理布置方案；其次，基于上述随机误差作用下的误差效应构建索内力偏差的正态分布模型，并采用数理统计区间估计方法提出满足一定置信水平的索内力合理偏差范围；最终结合模型试验实测数据，探索基于最小二乘法的索内力偏差调整方法，并提出基于遗传算法的计算模型修正技术。因此本项目的研究不仅能实现预张力结构工程应用中的索内力精确控制目的，同时为该类工程的设计、施工及验收评定提供理论和技术上的支持，具有相当的理论意义和工程价值。

针对实际预张力结构普遍存在的施工误差问题，同时又缺乏有效的误差分析、评价和修正方法现状下，采用理论分析和试验模拟相结合方案，深入研究索杆预张力结构索内力的精确控制理论。 .（1）基于随机理论的误差敏感性分析理论研究。基于随机理论构建包括构件长度误差、支座节点误差等在内的各种误差的数学模型，然后基于索杆体系的平衡方程、物理方程和几何方程推导索内力偏差、形状偏差与索长误差的相关方程，进而分析各种误差的误差效应及误差敏感性；并基于数理统计方法给出满足一定置信水平的合理索内力偏差范围求解方法。.（2）基于误差效应控制的张拉成形方案优选技术研究。基于误差敏感性分析理论进一步推导了主动索索力控制条件下被动索杆预张力偏差与索长误差的数学关系，算例分析表明，选择一定数量索作为主动张拉索后可有效降低误差效应，通过分析各种张拉成形方案的误差效应进而提出能有效控制误差效应的张拉成形方案。.（3）基于误差敏感性分析的测点布置研究。推导了预张力偏差与主动拉索长度误差的数学关系，利用矩阵理论探索能有效求解主动索长修正值的最少测点数理论。与此同时，根据预张力偏差方差与索长误差方差的数学关系进一步推导预张力偏差方差与主动索索长误差方差的关系，进而根据所有杆件预张力偏差的方差选择对主动索长误差敏感构件优先作为测点布置位置。 .（4）基于实测数据的索内力偏差修正方法研究。构建测点索内力偏差与可调索索长修正量之间的数学关系，探索测点数分别小于、等于和大于可调索杆数量情况下索内力偏差的修正方法；并进一步结合实际工程中分批分阶段张拉的实际张拉工艺探索索内力偏差调整全过程。.（5）模型试验研究。设计加工一模型试验验证了索杆原长控制条件下初始预应力分布、各种施工误差敏感性分析等本文相关理论，试验结果与理论值基本吻合，表明理论分析的正确性及模型设计加工的有效性。.（6）最后总结本文主要研究内容及成果，同时指出今后待解决的若干问题及研究方向。