一种衬砌混凝土结构的仿真方法、装置及存储介质与流程

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。

背景技术：

1、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

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

9、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：

10、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；

11、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；

12、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；

13、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；

14、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。

15、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。

16、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。

17、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。

18、为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

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：

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，

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：

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：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过以下方式确定出目标衬砌温控浇筑方案：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述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。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述目标衬砌温控浇筑方案为：

8.一种衬砌混凝土结构的仿真装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如权利要求1至7任一所述衬砌混凝土结构的仿真的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至7任一所述衬砌混凝土结构的仿真的步骤。

技术总结
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。

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
受保护的技术使用者：广东省水利电力勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15