автореферат диссертации по строительству, 05.23.15, диссертация на тему:Разработка принципов построения серийно унифицированных сортаментов мостовых конструкций

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ 1ЛЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ И ТЕШЖО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ В МОСТОСТРОЕНИИ.

1.1. Основные направления исследований по разработке методов оптимизации в мостостроении

1.1.1. Общее состояние вопроса

1.1.2. Применение методов оптимизации в проектировании мостовых конструкций

1.2. Основные направления исследований по разработке методов технико-экономической оценки проектов

1.2.1. Вариантное проектирование

1.2.2. Система показателей

1.2.3. Типовое проектирование

1.2.4. Компоновка вариантов сооружения и привязка проекта.

1.3. Постановка задачи

1.3.1. Система автоматизированного проектирования объектов строительства

1.3.2. Влияние унифицированных сортаментов изделий высокой повторяемости на эффективность производства

1.3.3. Предает .диссертации.

ГЛАВА П. ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ДНЯ РАЗРАБОТКИ МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ ВАРИАНТОВ СЕРИЙНО УНИФИЦИРОВАННЫХ СОРТАМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ МОСТОВ

2.1. Факторы, влияющие на технико-экономические показатели индустриальных конструктивных решений

2.1.1. Местные условия

2.1.2. Серийность производства

2.1.3. Устойчивость и совершенствование технологических форм организации производства

2.1.4. Критерии оптимальности решений

2.2. Математические модели формирования вариантов сортамента конструкций из унифицированных элементов

2.2.1. Вероятностный характер задачи унификации в мостостроении

2.2.2. Формирование вариантов сортамента из унифицированных изделий.

2.3. Задача получения варианта конструкции, оптимальной по расходу материалов.

2.3.1. Математическая модель задачи

2.3.2. Алгоритм решения задачи.

ГЛАВА Ш. МЕТОДЫ ОТБОРА ВАРИАНТОВ СОРТАМЕНТА УНИФИЦИРОВАННЫХ МОСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

3.1. Математические методы формирования и сравнения вариантов.

3.1.1. Модель формирования множества конкурентоспособных вариантов.

3.1.2. Выбор системы ограничений на формирование вариантов сортамента

3.1.3. Алгоритм формирования конкурентоспособных вариантов.

3.2. Системы и метода определения показателей для экономической оценки вариантов

3.2.1. Определение показателей трудоемкости и унификации вариантов.

3.2.2. Определение приведенной стоимости конструкций сортамента.

3.3. Задачи и методы отбора оптимального сортамента унифицированных конструкций

3.3.1. Математические модели задачи•получения оптимального сортамента

3.3.2. Применение метода "Еетвей и границ" для поиска оптимального варианта по орграфу

3.3.3. Применение выпуклого программирования для решения задачи поиска оптимального сортамента унифицированных конструкций.

3.3.4. Многоуровневые задачи построения сортамента унифицированных конструкций. III

3.4. Алгоритмы отбора оптимального сортамента унифицированных конструкций.

3.4.1. Выбор оптимального сортамента унифицированных конструкций по орграфу.

3.4.2. Алгоритм типа "ветвей и границ" решения задачи выпуклого программирования.

ГЛАВА 1У. РЕАЛИЗАЦИЯ НА ЭВМ АЛГОРИТМОВ ФОРМИРОВАНИЯ И

ОТБОРА ОПТИМАЛЬНОГО СОРТАМЕНТА УНИШИЦИРОВАНШХ КОНСТРУКЦИЙ МОСТОВ.

4.1. Общие положения.

4.2. Задание информации и организации проектирования

4.2.1. Разработка задания на проектирование и подготовка исходных данных

4.2.2. Выполнение расчетов по методике

4.2.3. Анализ результатов счета и оформление проекта сортамента.

4.3. Примеры реализации методики

4.3.1. Серия унифицированных металлических мостовых балок.

4.3.2. Серия балочных сталежелезобетонных пролетных строений.

4.3.3. Сортамент блоков устоев

4.3.4. Сортамент стоек сборных опор

4.3.5. Сортамент комплектов блоков сборных опор

4.3.6. Выбор сортамента блоков сборных опор в конфликтных ситуациях.

4.4. Эффективность методики

ВЫВОДЫ И ПРВДОЖЕНИЯ.

УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ.

ПРИЛОЖЕН® I. Программы на языке фортран 1У.

В постановлениях партии и правительства вопросам капитального строительства уделяется огромное внимание, так как "решение задач, поставленных перед всеми отраслями промышленности, сельского хозяйства и транспорта, во многом будет определяться организацией капитального строительства. В связи с этим к строителям и проектировщикам предъявляются высокие требования. Их долг -проектировать и строить качественно, эффективно и быстро добиваться того, чтобы каждый объект вводился в действие в установленный срок, был своевременным" /I/.

Важнейшим условием для успешного выполнения задач капитального строительства является дальнейшее совершенствование строительной индустрии и промышленности строительных материалов, максимальное сокращение сроков, снижение стоимости и улучшение качества строительства путем его последовательной индустриализации, совершенствования и применения новых типов конструкций и технологических приемов их промышленного изготовления и монтажа, дальнейшее совершенствование механизма экономического стимулирования, управления строительством и методов проектирования объектов строительства.

В нашей стране ежегодно осуществляется огромный объем проектных работ, выполняемых многочисленными организациями, где занято большое число ученых и высококвалифицированных инженерно-технических работников различных специальностей. Естественно, что разработка путей и методов, позволяющих улучшить качество проектируемых объектов, осуществить автоматизацию и оптимизацию самого процесса проектирования, представляет собой важную научно-техническую проблему. Актуальность и большое значение этой проблемы для прогресса науки и техники отмечали многие видные ученые: академики Берг А.И., Глушков В.М. и др. Важность поставленной проблемы в области строительства подтверждается ведением гигантских строек, подобных КАМАЗу и БАМу, проектирование объектов которых представляет собой сложный комплексный процесс, ре-I тающий задачи экономики, организации, управления и планирования строительством.

Одним из возможных путей решения этой проблемы является использование идей и средств кибернетики с разработкой строгих математических методов поиска оптимального решения типичных проектных задач. На этом пути уже достигнуты некоторые успехи при проектировании объектов и конструкций промышленного и гражданского строительства, создаются ж непрерывно совершенствуются системы автоматизированного проектирования объектов строительства /47/.

В настоящей работе сделана попытка разработать методические основы проектирования таких конструкций мостов, которые будут автоматически получаться серийно унифицированными, то есть взаимозаменяемыми если не полностью, то хотя бы в подавляющей части элементов, составляющих унифицированную серию конструкций одинакового функционального назначения.

В результате проведенных исследований автором была разработана такая методика проектирования серийно унифицированных мостовых конструкций, которая: может быть рассмотрена как составная часть системы автоматического проектирования, используемой для проектирования как серий отдельных конструктивных элементов, например, арматурных каркасов, так и составных конструкций и серий \/ простейших объектов строительства (мостов, водопропускных труб, пролетных строений и т.д.). Под серийно унифицированными конструкциями (объектами) понимаются сортаменты типовых конструкций объектов) многократного использования. Естественно, что в такой постановке задачи разработанная методика оказалась комплексной в своем подходе к проблеме оптимального проектирования строительных конструкций. Она построена с привлечением современных методов математики, кибернетики, механики и экономики. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и приложений.

ВЫВОДЫ И ПРЕДДОШШЯ

1.Разработана методика проектирования серийно унифицированных сортаментов мостовых конструкций, позволяющая автоматически получать эти конструкции взаимозаменяемыми по подавляющей части составляющих их элементов.

2.Методика базируется на принципах:

- разработки математических моделей проектных ситуаций на каждом этапе процесса проектирования, позволяющей с большей достоверностью учесть налагаете на проект требования и условия производства;

- оптимизации серийно унифицированных сортаментов посредством решения задач нелинейного программирования: выпуклого и целочисленного на стадии поиска оптимального.решения сортамента;

- формирования множества возможных вариантов сортамента консрук-ций с разработкой компактной формы хранения в памяти ЭВМ этого множества в виде специальной матрицы;

- выбора конкурентоспособных вариантов сортамента мостовых конструкций посредством автоматического анализа и отбора этих вариантов с учетом экономии материалов и требований серийной унификации.

3.Результатом использования методики для каждой проектной ситуации является получение оптимального сортамента элементов серийно унифицированных конструкций как в условиях конкретного строительства транспортной магистрали, так и при создании типовых проектов мостоеых конструкций.

4.Разработаны программы на алгоритмическом языке Фортран ТУ для ЭВМ системы ЕС, реализующие предлагаемую методику для проектирования сортамента конструкций одного функционального назначения.

5.Решены конкретные прикладные задачи по выбору сортаментов конструкций пролетных строений и опор мостов проиллюстрировавшие возможность получения экономии суммарных,затрат до 20$ по стоимости к исходному проекту.

6.Перспективами применения методики построения серийно унифицированных сортаментоЕ являются:

- рациональное сокращение номенклатуры производимых конструкций мостое, способствующее разработке и внедрению специализированного высокоиндустриального производства по изготовлению и монтажу их;

- повышение производительности труда работников проектных организаций, снижение стоимости проектирования и сроков внедрения проектов в практику транспортного строительства;

- возможность использования в научных исследованиях при разработке новых прогрессивных конструкций мостов за счет формирования и рассмотрения большого числа вариантов конструкций при выявлении соответствующих функциональных зависимостей на всех этапах и уровнях процесса проектирования;

- использование в процессе управления строительством при текущей необходимости принятия своевременного обоснованного решения по выбору рациональных конструкций на конкретный период времени и в условиях конкретной стройки и тем самым своевременно обеспечить стройку необходимыми конструкциями.

7.Предлагаемая методика проектирования может быть с успехом применена и в проектировании других конструкций: транспортного строительства, а также в промышленном, гражданском и жилищном строительстве, где находят широкое применение конструкции массового использования.

1. КПСС, Съезд ГОТ, Материалы ХХУТ съезда КПСС. -М.: Политиздат, 1981. -223с.

2. БАЙКОВ В.Н. и др. Железобетонные конструкции, Спец. курс. -М.: Стро"издат, 1981. -767 с.

3. БАРСКИЙ В.Б. Математические методы унификации строительных металлических конструкций. -М.: Госстрой СССР, еып.2, 1969.- 66 с.

4. БАХВАЛОВ Н.С. Численные методы. тП. -М.: Наука, 1973. -632 с. .

5. БЕЛЯЕВ Б.И. Оценка экономической эффективности специализации зэеодов строительных конструкций. Промышленное и гражданское строительство, 1966, $2, с. 14- 16.

6. БЕРЕСНЕВ В.Л., ГША.ЭД Э.Х., ДЕМЕНТЬЕВ В.Т. Экстемальные задачи стандартизации. -Н.: Наука, Сибирское отделение, 1978. -334 с.

7. БОРОВИКОВ В.Н., КАНУННЙКОВ И.К., СОКОЛОВ И.М. Пути механизации осноеных технологических операций сборно-СЕарочных цехов мостовых заводов. -Тр. ВНИИ трансп. стр-ва, 1970, вып. 76,с. 184 201.

8. БРОНЕР Л.Б. Применение электронных вычислительных машин в архитектурно-строительном проектировании. -М: Изд-во литературы по строительству, 1966. -214 с.

9. ВЕНТЦЕЛЬ Е.С. Теория вероятностей. -П.: Наука, 1969. -576 с.

10. ВИНОГРАДОВ А.И. Об оптимальном распределении усилит! в стержневых системах и свойствах оптимальных систем. -Прикладная механика, т.1, 1965, М, с. 14-17.

11. ВИНОГРАДОВ А.И. Об одном алгоритме теории оптимальных систем.- Прикладная механика, т.З, 1967, 137, с. 21 27.

12. ВИНОГРАДОВ А.И. Вопросы расчета сооружений наименьшего веса. -.Тр. ХИИТа, вып. ХХУ, 1955. 232 с.

13. ВИНОГРАДОВ А.И. Подмножества допустимых конструкций в теории стержневых систем. Исследования по теории сооружений. -М.: Стройиздат, вып. ОТ, 1968, с. 126 134.

14. ВОЛЬНОВ В.А., ГАЙ А.Ф. Вопросы унификации е строительстве. -М.: Стандартизация, 1957, $2, с. 24 27.

15. Вопросы типизации мостовых сооружений. -М.: Изд-во АН СССР, а) вып. I, 1953, б) вьгп. 2, 1958.

16. ГАЙ А.Ф. О типизации стальных конструкций для серийного заводского изготовления. Промышленное и гражданское строительство, 1963, $3, с. II - 14.

17. ГАНЕЛЕС И.В., КОГАН Л.А. К вопросу оптимальной типизации элементов строительных конструкций. Строительная механика и расчет сооружений, 1971, $3, с. 57-60.

18. ГИБПМАН Е.Е. Проектирование металлических мостов. -М.: Транспорт, 1969. 416 с.

19. ГОРЛОВ A.M. Автоматизация проектирования сооружений и инженерная практика. Вычислительная и организационная техника е строительстве и проектировании, 1964, Ш, с. 19 - 21.

20. ГОРЛОВ АЛ.!., СЕРЕБРЯННЫЙ Р.В. Автоматизированный расчет прямоугольных плит на упругом основании. -М.: изд-во лит рн по строительству, 1968. - 208 с.

21. ГРУД Ф. Программирование на языке Фортран 1У. -М.: Мир, 1976. 184 с.

22. МЕРМЕЙИ К. ПрогпаммироЕание на IBM/360. -М.: Мир, 1973. -870 с.

23. ЕВГРАФОВ Г.К., БОГДАНОВ H.H. Проектирование мостов.-М.: Транспорт, 1966. 664 с.

24. Ш1Т0МИРСМЙ И.С., КОГАНОВ В.Л. Некоторые стохастические методах решения дискретных задач оптимального проектирования. -Строительная механика и расчет сооружений, 1971, 2, с. 60-63.

25. Заводское изготовление строительных металлических конструкций. Материалы технического совещания ГлаЕСтальконотрукция. -М.: изд-во ЦБТИ Минстрой РСФСР, 1959. -82 с.

26. ЗАНГВИЛЛ У.И. Нелинейное программирование. Единый подход. -М.: Сов.радио, 1973. 312 с.

27. ЗАХАРОВ В.В. Стандартизация железобетонных конструкций и сооружений. -М.: изд-во Стандартов, 1966. 260 с.28,29,30,31,32,33,34,35