Введение к работе
\ ...
Актуальность проблеми. Для носта как объекта проектирования характерна взаимосвязь конструктивных и организационно-технологических проектных решения. Эта взаимосвязь проявляется з различных аспектах.
Во-первых, напрягенио-деформированное состояние и материалоемкость постовой конструкции могут зависеть не только от работы ее в стадші эксплуатации, но и от принятой организашгонно-технологической схемы возведения конструкиии. Основные конструкции ногут взаимодействовать в ранках технологии со вспомогательными конструкция»»; что также влияет на их материалоемкость.
во-вторых, местикз условия строительства носта определяют возможные организационно-технологические схемы строительства, что оказывает обратное влияние на вибор конструкции моста.
в-третьих, учет разнообразных вариантов организационно-технологическия схем и ..типов вспомогательная конструкция является необходимым при сыборе пр'инашиальиыз ргвелкЯ моста,- т.к. определяет важнейзие показатели проекта: материалоемкость, стоимость, трудозатраты, прозолаггельпость строительства и другие.'
итак, основнш (КО. Еспоиогательккг <ЕЗ> конструкции, организация (ос> п технология <ТП) представляют собой взаимосвязанные части единого объекта'проекпіроггяия - ::оста. эта особенность - объективная закоп иостостроепня., В последнее время такой подзод находит пргсіенєпяг о uopzs. імнетрлтпщо-техноло-гических системах и гибких техполопш. мостостроения,
Попытка учета пэяогекяой кпэ особенности предпринимается в суп^естзуютея методологии проі.'ядаавакия мостов. Шесте с тем ногно отметить следующие ее пелостаткл.. ..-
. Согласно п. 1.2 СНкП г. 05.03-64 "Носта и трубы", эффективные проектные реиения мостов лолхки приниматься путем сравне-
I -
ния технико-экономических показателей конкурентоспособных вариантов. В соответствии с вылеизложенным, при вариантном проектировании необходимо рассматривать единый взаимосвязанный комплекс "ОК-ОС-ТП-БК". Однако эту задачу упроцают. выполняя последовательно: вначале составляют варианты и выбирают реие-ние основной конструкции и лишь затем принимают организапион-но-технологические решения, которые чаае всего не варьируют.
В методиках проектирования процессов строительства мостов не учитывается реальный характер функционирования процессов как сложных вероятностных систем, вследствие, чего отсутствует возможность достоверной опенки организационно-технологических показателей проекта.
Согласование репекий ок, ос.ТП.вк осложняется тем, что раз-деды проектной документации разрабатываются разновременно и разными исполнителями, не всегда соблюдается преемственность стадий проектирования ("Проект" -> "Рабочая документация").
Согласно "Руководству по сравнению и оценке проектна;: вариантов средних и больших мостов" (ШШС. 1982) выбор решения носта в стадии "Проект" должен производиться на основании комплексной оценки эффективности с учетом совокупности технико-экономических показателей вариантов к других Факторов.
Эффективность проектного ресения моста зависит от большого числа разнородных факторов (технических.' эксплуатационных, производственный, экономических и др.). стренягдіхся как к максимуму, так и к минимуму, это означает, что при выборе проектного решения имеют место нногокритериалыюсть и необходимость достижения компромисса. Ко задачу поиска эффективного (оптимального) решения моста практически сводят к выбору варианта основной конструкции, причем, как правило, по одному критерію.
Рассматривая только основную конструкцию, слохно устаио-
вить организационно-технологические показатели проекта. В силу этого и многокритериальный анализ эффективности вариантов объекта в целом вызывает принципиальные трудности.
Методика приведенных затрат, рекомендованная "Руководством. .. ". включает многокритериальную оценку вариантов, но фактически сводится к сравнению их по одному детерминированному стоимостному крнтери», при определении которого исходят не столько из показателей проекта, сколько из отвлеченных экономических норматив. Недостаточно учитываются особенности задачи поиска оптимального реиения моста (вероятностные характер объекта и показателей проекта: плохая Формализуемость, негладкость, дискретность Функаий цели: наличие нечетко заданных ограничений; неопределенность принимаемых решений и другие).
Подход к объекту как к едином-/ комплексу "СК-ОС-ТП-ВК". в котором присутствуют технические и организационно-технологические компоненты, сопряжен с существенным усложнением проектных моделей и становится невозможным без автоматизации. Но на сегодняшшй день проектные работы, за исключением конструктивных расчетов, практически не автоматизированы. Хотя в первую очередь необходимо создание средств САПР для вариантного проектирования объекта, рассматриваемого в указанном ракурсе.
Разработка нетодпк проектирования и принятия оптимальных репений мостов как комплексов требует соответствующего описания объекта, т. е. его проектной модели, в рамках единой теории. Однако теории расчета мостовых конструкция и строительных процессов между собой практически не стыкуются. Отсюда возникает потребность в нетрадиционных подходах к проектированию мостов, в частности, в системной подходе.
Таким образон. необходимость создания методов проектирования эффективных конструктивно-технологических систем мостов
и гибких технологий, с одной стороны, и наличие указанных вьше недостатков существующего проектирования, с другой. , определяют актуальность исследований в данном направлении.
В диссертации осуществлено регение научной проблемы, имеющей важное значение для транспортного строительства, проблена состоит в, получении на этапе вариантного проектирования опти-нальных проектных решений постов как слохнкх комплексов, включающих взаимосвязанные решения основных и вспомогательных кон-струкаий. организации и технологии их возведения. .
. Для того, чтобы дать в руки инженеру практический кистру-нент проектирования моста как комплекса -ОК-ОС-ТП-ВК". необходимо установить, как работают.!! взаимодействуют его части на протяжении 'жизненного шпсла" моста: как получать оптимальные проектные ресения комплекса, в целой: ісакими методани действовать: .какая для этого цузшасистена проектирования (САПР)? Перечисленные вопроси и составляют главиыэ аспекты проблеми.
. Проблематика.н результати работы определяются Конплек'сной целевой програгшой до 000 года в транспортном строительстве (раздел *стро!Ггеяьстпо постое".' задания КС. 01.ис. оч.ис. 05). -
Цель и направленні! иесдейопашга. Из данной сию оорнули- . ровки закона езакиос&шї сроекташ: решоши'! клерет следукетая постановка' o&zpft задача сгос!Яи?осашхя.поста...
: Разработать кышйсксссе сэоектпое реезшш .*oi:-CC-Tu-BK".
удовлетсоргх^го ссвотдагта.среаыкжшщг .к пеку требован;::;:
по иазначеш:».:, бкеавуа'йшжжшз. техшяэшгх іраечетво-копст-
руктивнш». sBcaoiarascjoffi. cpcassafictccteaas. 'архитектурно- -.
зететичеекгш и ярутка.-' Сгзяфа реазсаа подтпч сыть оптииальгашії.
т. е. наилучшая 'сз. вэгигсшв со црйпзтси вютеркгн иного крите
риальной задача.. 'юа'ааяшпв "crgaareffiias по срішсшшостіі,
проектгшк реаешйї СЄ»сг.їїї.2'.и со потроСлягісг.: ресурсам. Обь-
' '. ..;' , ;/.' . .- ч..4'. ;.'.- ;- '' " :
ект проектирования следует рассматривать в основных аспектах: прагматическом, конструктивном, технологическом.
Однако в обцем виде задача проектирования становится трудно разрепимои. Поэтому в каждом методологическом направлении проектирования мостов (см. главу 1) стремятся выделить главный аспект рассмотрения и основные требования к объекту при сравнительно поверхностном учете прочих аспектов и требовании.
Целью диссертации является разработка основ метода проектирования ностов с учетом взаимосвязи проектних решения конструкции, организации и технологии ее возведения - системного проектирования мостов.
В соответствии с поставленной целью, основное внимание в работе обращается на взаимосвязь двух аспектов проектирования - конструктивного и технологического. При этом происходит их объединение на основе системного подхода и в рамках единого, системного аспекта.
Системное проектирование, как новое направление в проектировании мостов, только складывается. Число публикаций по данному направлению в отечественной и зарубежной литературе весьма ограничено, а. круг вопросов, подлежали решению, весьма сирок. В диссертации исследования и разработки сводятся к решению следуюпях основных задач.
-
Изучение проектних процессов Формирования оптимальних репеннн постового сооружения и разработка на этой основе методологій и технологии системного проектирования ностов.
-
Вдоаботкд требований и принципиальных пологений создания автоматизированной проектирукязей системи, предназначенной для системного проектирования постов.
-
Исследование структуры, взаимосвязей и функциональных свойств объекта проектирования "ОХ-ОС-ТП-В.Ч". теоретическое
обобщение, развитие и разработка проектных моделей.
-
Теоретическое обобщение и разработка методов многокритериальной оптимизации и выбора проектных решений комплексного объекта проектирования.
-
Создание программно-методического комплекса САПР, реализующего модели и методы системного проектирования.
-
Применение элементов системного проектирования ПРИ разработке новых мостостроительных объектов и систем.
Научная новизна работы состоит в создании теоретических основ метода проектирования постов как комплексов, включающих взаимосвязанные конструктивные и организатюнно-технологкчес-кие компоненти. Предложена комплексная математическая модель мостового сооружения. В подели учитываются установленные исследованиями особенности строения, взаимосвязей и функциональных свойств поста как объекта системного проектирования.
Автору прннахшехат Формулировка проблемы, постановка основных задач, обобщение имеющихся теоретических и практических разработок, предложение методологии проектирования и целого ряда новых моделей объекта проектирования.
Методика исследований. Объектом системного проектирования является слогпая многокомпонентная система, непосредственный эксперимент с которой неосуществим, а отдельные ее компоненты рассматриваются в ранках различных, пе связанных мегду собой научно-технических дисциплин. В сипу этого исследование объекта производится на основе системотехники и моделирования на ЭВМ. Построение и изучение формальных моделей объекта проектирования выполнены с использованием теории икогеств. методов математической статистики, исследования операции (метод Кокте-Карло. теория надехностн. теория игр. теория массового обслуживания и др. ). математической теории многокритериальной опта-
кизапии слоззгах систем и другигг нєтодоіі.
достоверность результатов работы и сформулированных выводов обусловлена использованием современного математического аппарата исследования, достаточной статистикой Фактических данник и модельных экспериментов на ЭВМ. Результаты исследовании объекта на моделях и проектирования различных мостовых сооружения сопоставтялись с результатами реализации проектов, в том числе и запроектированных известными методами.
Практическая полезность работ» состоит в слядгадем:
разработаны практические нетодики составления вариантов комплекса "ОК-ОС-ТП-ВК" (с примерами), которые могут быть непосредственно использованы в проектировании мостов:
на осново исследованных и предложенных математпчоских моделеп объекта построены базы проектній данных, вклячаюсріе взаимосвязанные решения по конструкции и технологии и даюкие еозмотлость Формирования вариантов комплекса и получения всесторонних опенок показателей проекта;
сформированы подели оргаїшзаішонно-техкологическия подсистем, позволяющие при составлении вариантов объекта получать опенки вероятностных его параметров;
предложена инженерная,методика получения оптимальных ресе-нкя комплекса "ОК-ОС-ТП-ВК" и его подсистем с учетом особенно-степ принятия проектных ревеннл мостов:
разработаны и реализованы программы лля ЗЕП. оппатывагпие совокупность задач системного проектирования постов, а которня пріпіеииш предложэтшэ пгоэкпшэ попели объекта, погне базы дан тп и зпаниЛ, разработки по системам искусственного интеллекта;
получека пологлтелыме результати проектирования и внрярр кия поена костостронтельнмя объектов, разработантга с нринрме-вн»и элгигптоо катода системного проектнрозания.
Внедрение результатов диссертации, элементы методики системного проектирования отрабатывались автором при проектировании целого ряда больших мостов в /Іенгипротрансмосте. Пшрост-роймосте (СКВ Главмостостроя), ПВХ"Синтез", СТ'Контур-Ностост-роп". Разработан и находится в опытной эксплуатации программно-методический комплекс СаЛР. Результаты работы используются в курсе лекайй по дисциплине "Методология проектирования МОСТОВ", подготовленном и читаемой автором на кафедре "Мосты" ПГУПС.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях по Фундаментостроени» (Ленинград, 1986 г. ). строительству нос-
тов (Новосибирск, 1990 г.>. 51-ой научной конференции СПГАСУ.
I меівузовском семинаре кафедр САПР ПИИТ и МГАСУ (1994 г. ). на
заседанияк технических советов ведущих проектных и строительных организаций мостового профиля (Ленгипротрансмост. ГиПро-строймост, "Мостострой-11" и др.); опубликованы в 39 печатных работах, в тон числе в монографии автора "Системотехника мостостроения" и в одном учебном пособии.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Основная часть работы включает 255 стр. машинописного текста. 66 рисунков и чо таблиц. Список литературы включает 311 наименований, из них 50 на иностранных языкаг. Приложения дополняют' основной текст и содерхат примеры расчетов по методикам и программам, сведения о внедрении и эффективности результатов работы.
