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科研方向
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(1)桥梁多目标优化智能设计

围绕桥梁建造技术向智能化方向发展的需求,针对桥梁结构设计和智能化技术融合中存在的技术难题,探明制约两种技术融合的多智能体协同设计机理,解决高维度、多层级桥梁构件智能体的表达、协作等基础科学问题,建立桥梁智能设计的多智能体系统。

技术路线上,围绕桥梁智能设计的应用需求,采用智能化技术开展复杂严酷环境大跨桥梁设计关键技术研究;针对目前国内外已有桥梁,开展大数据的采集、分类、汇聚等关键技术研究,形成具备动态演化特性的桥梁工程知识库;基于桥梁构件功能规划,定义设计智能体,形成彼此可以互相协作、易于管理,具有严谨逻辑关系的多智能体系统;开展桥梁设计的质量、安全、经济、绿色、低碳、美观等多目标优化方法研究,建立高维多目标优化选择机制,完成桥梁设计多目标优化智能设计;形成“数据/知识”双驱动的多智能体多目标优化智能设计集成方法,突破智能领域与桥梁设计领域融合的技术壁垒。

(2)桥梁智能制造安装与控制

围绕桥梁建造智能化发展需求,聚焦桥梁数字化建造场景、多智能体协同建造等科学问题,重点研究桥梁建造场景数字孪生建模方法、工厂化自动制造工艺、现场建造过程精准控制、建造机器人/装备智能控制等关键技术。

技术路线上,面向桥梁工厂化制造、深水基础施工、上部结构安装的典型建造场景,研究多要素跨尺度数字化场景建模方法,通过知识图谱推演形成人机料法环多要素协同的智能化施工方案,融合多场耦合力学仿真和实时反馈数据,实现桥梁建造过程力学行为的动态预测与控制,突破环境-结构-工艺-行为一体化的桥梁数字孪生技术难题,实现桥梁全过程虚拟建造;面向桥梁工厂化智能制造需求,研究桥梁智能工厂生产布局、全工序自动化制造工艺,基于数字孪生的虚实双向实时映射,实现设计模型到制造参数的完整准确传递,以及制造过程数据实时反馈、动态控制与设计优化;以数字孪生场景中桥梁构件的高精度三维测量数据和多场耦合力学仿真模型为载体,研究桥梁构件虚拟预拼装姿态调整算法与时空过程仿真技术,形成“制造-安装”“无-有应力”转化的虚拟预拼装技术,结合现场架设过程实测数据与实时计算,实现桥梁上部结构节段装配误差和整体线形的自适应精准控制;结合专家系统、智能算法与正/逆向运动学,研究基于数据驱动-反馈控制的典型建造机器人/装备精准执行控制技术,解决“人-机-物”多智能体协同控制难题,实现桥梁建造全过程实时感知、智能决策与精准控制。

(3)桥梁绿色建造技术

围绕材料、设计、施工等桥梁建造全链条,聚焦桥梁建造绿色性能量化评估与提升技术,研究桥梁碳排放与绿色建造量化标准与评估方法、桥梁固废利用技术及新型绿色建筑材料、低碳桥梁结构与绿色性能提升技术、大型复杂桥梁绿色施工技术等。重点突破以大数据为驱动的绿色性能量化智慧核算与评估、工业废渣和工程弃渣的固废高效分类利用、低碳桥梁全生命周期结构设计方法和优化模型、桥梁减振降噪新技术和防腐节能新措施,桥梁施工过程绿色新工艺等技术瓶颈。构建符合国情发展和桥梁特点的绿色建造行业标准,形成完备的材料—设计—施工全链条、多维度绿色性能提升技术体系。

技术路线上,在建立桥梁建造绿色性能影响因素数据库的基础上, 研究结构类型、跨度、建造环境、施工条件、养护方法等对绿色相关数据的影响规律,建立以大数据为驱动的绿色性能量化智慧核算与评估方法, 进一步提出桥梁低碳绿色建造的行业评估标准。 针对工业矿渣研究复合工业废渣组分多元胶凝体系组合的细-微-亚微颗粒级配和活性效应,针对工程弃渣研究富含石粉骨料的混凝土配合比设计方法和生产技术,在固废利用研究的基础上进一步研发高性能、复合型桥梁绿色新型建筑材料。基于数字孪生研究桥梁建造全链条减排综合优化技术和低碳桥梁结构设计技术,发展声-光-风复合隔离屏障系统、恶劣环境的表面防护和修复材料、振动能量回收再利用等桥梁绿色性能提升措施。 针对桥梁施工绿色性能的控制因素,研究预制拼装快速施工技术、施工大临设施的高效再利用技术、施工环保工艺等。