一种衬砌混凝土结构的仿真方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本申请提供了一种衬砌混凝土结构的仿真方法、装置及存储介质，其中，该方法包括：基于预应力隧洞衬砌混凝土结构的施工流程和施工场景，构建预应力隧洞衬砌混凝土结构对应的衬砌结构有限元仿真模型；针对衬砌结构有限元仿真模型，设置温度计算边界和应力计算边界；基于用于浇筑预应力隧洞衬砌结构的混凝土配合比参数和现场实际施工边界条件，确定出多个衬砌温控浇筑方案；通过衬砌结构有限元仿真模型，对所确定出的每个衬砌温控浇筑方案进行预应力隧洞衬砌混凝土结构的施工模拟仿真，获取该衬砌温控浇筑方案对应的温度和应力仿真结果，以确定出用于指导隧洞衬砌施工的目标衬砌温控浇筑方案。温控浇筑方案。温控浇筑方案。

【技术实现步骤摘要】
一种衬砌混凝土结构的仿真方法、装置及存储介质


[0001]本申请涉及建筑
，具体而言，涉及一种衬砌混凝土结构的仿真方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]衬砌与围岩联合工作，共同承受各种内外压力。水工隧洞衬砌这种薄壁混凝土这类结构中，泵送混凝土愈来愈被广泛应用，其优点和较大经济效益得到工程建设者认可，但这类混凝土开裂现象普遍，容易影响工程的建设和施工质量，因此如何结合工程实际结构布置、材料参数、边界条件、施工措施，提出相关防裂指标是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种衬砌混凝土结构的仿真方法、装置及存储介质，以通过对复杂条件下混凝土温度应力进行分析，确定出衬砌混凝土结构的浇筑方案，提高衬砌混凝土结构的抗开裂能力。
[0004]第一方面，本申请提供了一种衬砌混凝土结构的仿真方法，方法包括：基于预应力隧洞衬砌混凝土结构的施工流程和施工场景，构建预应力隧洞衬砌混凝土结构对应的衬砌结构有限元仿真模型；针对衬砌结构有限元仿真模型，设置温度计算边界和应力计算边界；基于用于浇筑预应力隧洞衬砌结构的混凝土配合比参数和现场实际施工边界条件，确定出多个衬砌温控浇筑方案；通过衬砌结构有限元仿真模型，对所确定出的每个衬砌温控浇筑方案进行预应力隧洞衬砌混凝土结构的施工模拟仿真，获取该衬砌温控浇筑方案对应的温度和应力仿真结果，以确定出用于指导隧洞衬砌施工的目标衬砌温控浇筑方案。
[0005]优选的，衬砌温控浇筑方案的数量为四个，分别为第一衬砌温控浇筑方案、第二衬砌温控浇筑方案、第三衬砌温控浇筑方案、第四衬砌温控浇筑方案，其中，第一衬砌温控浇筑方案至少包括：按照顺序分层向模具中浇筑预拌好的混凝土，混凝土的温度不大于第一温度值，所有手孔均不封堵；第二衬砌温控浇筑方案至少包括：按照顺序分层向模具中浇筑预拌好的混凝土，混凝土的温度不大于第二温度值，第二温度值小于第一温度值，所有手孔均不封堵；第三衬砌温控浇筑方案至少包括：按照顺序分层向模具中浇筑预拌好的混凝土，混凝土的温度不大于第二温度值，除水平位置位于车道平台底板以下的手孔之外，所有手孔均封堵，并在封堵后的浇筑内衬的内表面水平位置位于车道平台底板以下的部分铺设土工布；第四衬砌温控浇筑方案至少包括：按照顺序分层向模具中浇筑预拌好的混凝土，混凝土的温度不大于第二温度值，除水平位置位于车道平台底板以下的手孔之外，所有手孔均不封堵，并在封堵后的浇筑内衬的内表面水平位置位于车道平台底板以下的部分铺设土工布。
[0006]优选的，在对所确定出的每个衬砌温控浇筑方案进行预应力隧洞衬砌混凝土结构的施工模拟仿真的步骤之前，还包括：基于隧洞衬砌施工期的温度和应力变化，在衬砌结构有限元仿真模型中布置一个特征断面和多个特征点，多个特征点包括至少一个表面特征点
和至少一个内部特征点；以及温度和应力仿真结果至少包括：每个特征点的温度过程曲线图、每个特征点的应力过程曲线图、表面特征点与目标内部特征点之间的温度过程对比曲线图、表面特征点与目标内部特征点之间的应力过程对比曲线图、特征断面的温度包络图、特征断面的应力包络图。
[0007]优选的，通过以下方式布置一个特征断面和多个特征点：特征断面设置在衬砌结构顺水流方向中间剖面y＝5.92m处；表面特征点位于衬砌结构的车道平台底板的上表面上；内部特征点包括第一内部特征点、第二内部特征点、第三内部特征点、第四内部特征点，其中，第一内部特征点位于衬砌结构的车道平台区域内部，第二内部特征点位于衬砌结构的左边拱区域内部，第三内部特征点位于衬砌结构的右边拱区域内部，第四内部特征点位于衬砌结构的顶拱内部，且第一内部特征点与第四内部特征点之间所形成的第一直线与第二内部特征点与第三内部特征点之间所形成的第二直线互相垂直；目标内部特征点为第一内部特征点。
[0008]优选的，通过以下方式确定出目标衬砌温控浇筑方案：对每个衬砌温控浇筑方案对应的温度和应力仿真结果进行分析，确定出该衬砌温控浇筑方案对应的每个特征点的最高温度、最大应力和最小抗裂安全系数；根据每个衬砌温控浇筑方案对应的所有特征点的最高温度、最大应力和最小抗裂安全系数的大小，确定出目标衬砌温控浇筑方案。
[0009]优选的，目标衬砌温控浇筑方案为第一衬砌温控浇筑方案或第四衬砌温控浇筑方案。
[0010]优选的，目标衬砌温控浇筑方案为：按照顺序分层向模具中浇筑预拌好的混凝土，混凝土的温度在28℃
‑
32℃之间，所有手孔均不封堵，不铺设土工布；或按照顺序分层向模具中浇筑预拌好的混凝土，混凝土的温度小于27℃，除水平位置位于车道平台底板以下的手孔之外，所有手孔均不封堵，并在封堵后的浇筑内衬的内表面水平位置位于车道平台底板以下的部分铺设土工布。
[0011]第二方面，本申请提供了一种衬砌混凝土结构的仿真装置，装置包括：
[0012]构建模块，用于基于预应力隧洞衬砌混凝土结构的施工流程和施工场景，构建预应力隧洞衬砌混凝土结构对应的衬砌结构有限元仿真模型；
[0013]第一配置模块，用于针对衬砌结构有限元仿真模型，设置温度计算边界和应力计算边界；
[0014]第二配置模块，用于基于用于浇筑预应力隧洞衬砌结构的混凝土配合比参数和现场实际施工边界条件，确定出多个衬砌温控浇筑方案；
[0015]仿真模块，用于通过衬砌结构有限元仿真模型，对所确定出的每个衬砌温控浇筑方案进行预应力隧洞衬砌混凝土结构的施工模拟仿真，以获取该衬砌温控浇筑方案对应的温度和应力仿真结果；
[0016]生成模块，用于根据所有衬砌温控浇筑方案对应的温度和应力仿真结果，确定出目标衬砌温控浇筑方案，以用于指导隧洞衬砌的施工。
[0017]第三方面，本申请还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，存储器存储有处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器与存储器之间通过总线通信，机器可读指令被处理器执行时执行如上述的一种衬砌混凝土结构的仿真方法的步骤。
[0018]第四方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存
储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上述的一种衬砌混凝土结构的仿真方法的步骤。
[0019]本申请提供的一种衬砌混凝土结构的仿真方法、装置及存储介质，其中，方法包括基于预应力隧洞衬砌混凝土结构的施工流程和施工场景，构建预应力隧洞衬砌混凝土结构对应的衬砌结构有限元仿真模型；针对衬砌结构有限元仿真模型，设置温度计算边界和应力计算边界；基于用于浇筑预应力隧洞衬砌结构的混凝土配合比参数和现场实际施工边界条件，确定出多个衬砌温控浇筑方案；通过衬砌结构有限元仿真模型，对所确定出的每个衬砌温控浇筑方案进行预应力隧洞衬砌混凝土结构的施工模拟仿真，获取该衬砌温控浇筑方案对应的温度和应力仿真结果，以确定出用于指导隧洞衬砌施工的目标衬砌温控浇筑方案，通过对复杂条件下混凝土温度应力进行分析，确定出衬砌混凝土结构的浇筑方案，提高了衬砌混凝土结构的抗开裂能力。
[0020本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种衬砌混凝土结构的仿真方法，其特征在于，所述方法包括：基于预应力隧洞衬砌混凝土结构的施工流程和施工场景，构建预应力隧洞衬砌混凝土结构对应的衬砌结构有限元仿真模型；针对所述衬砌结构有限元仿真模型，设置温度计算边界和应力计算边界；基于用于浇筑预应力隧洞衬砌结构的混凝土配合比参数和现场实际施工边界条件，确定出多个衬砌温控浇筑方案；通过所述衬砌结构有限元仿真模型，对所确定出的每个衬砌温控浇筑方案进行预应力隧洞衬砌混凝土结构的施工模拟仿真，获取该衬砌温控浇筑方案对应的温度和应力仿真结果，以确定出用于指导隧洞衬砌施工的目标衬砌温控浇筑方案。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衬砌温控浇筑方案的数量为四个，分别为第一衬砌温控浇筑方案、第二衬砌温控浇筑方案、第三衬砌温控浇筑方案、第四衬砌温控浇筑方案，其中，所述第一衬砌温控浇筑方案至少包括：按照顺序分层向模具中浇筑预拌好的混凝土，所述混凝土的温度不大于第一温度值，所有手孔均不封堵；所述第二衬砌温控浇筑方案至少包括：按照顺序分层向模具中浇筑预拌好的混凝土，所述混凝土的温度不大于第二温度值，所述第二温度值小于所述第一温度值，所有手孔均不封堵；所述第三衬砌温控浇筑方案至少包括：按照顺序分层向模具中浇筑预拌好的混凝土，所述混凝土的温度不大于第二温度值，除水平位置位于车道平台底板以下的手孔之外，所有手孔均封堵，并在封堵后的浇筑内衬的内表面水平位置位于车道平台底板以下的部分铺设土工布；所述第四衬砌温控浇筑方案至少包括：按照顺序分层向模具中浇筑预拌好的混凝土，所述混凝土的温度不大于第二温度值，除水平位置位于车道平台底板以下的手孔之外，所有手孔均不封堵，并在封堵后的浇筑内衬的内表面水平位置位于车道平台底板以下的部分铺设土工布。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所确定出的每个衬砌温控浇筑方案进行预应力隧洞衬砌混凝土结构的施工模拟仿真的步骤之前，还包括：基于隧洞衬砌施工期的温度和应力变化，在所述衬砌结构有限元仿真模型中布置一个特征断面和多个特征点，所述多个特征点包括至少一个表面特征点和至少一个内部特征点；以及所述温度和应力仿真结果至少包括：每个特征点的温度过程曲线图、每个特征点的应力过程曲线图、表面特征点与目标内部特征点之间的温度过程对比曲线图、表面特征点与目标内部特征点之间的应力过程对比曲线图、特征断面的温度包络图、特征断面的应力包络图。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过以下方式布置一个特征断面和多个特征点：所述特征断面设置在衬砌结构顺水流方向中间剖面y＝5.92m处；所述表面特征点位于所述衬砌结构的车道平台底板的上表面上；所述内部特征点包括第一内部特征点、第二内部特征点、第三内部特征点、第四内部特
征点，其中，所述第一内部特...

【专利技术属性】
技术研发人员：程严，张士新，张进，焦石磊，王振红，陈立华，汪娟，张步，张凯恒，金鑫鑫，侯文倩，郑晓阳，李辉，
申请(专利权)人：河南润安工程管理服务有限公司中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：