【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及灾后公路隧道结构安全，更具体地，涉及一种火灾后公路隧道损伤结构3d打印模型的制作方法。
技术介绍
1、隧道工程是高速公路上的关键控制工程，其火灾后的整体结构性能及安全状况对于隧道修复工作至关重要。因此，开发更加精确和高效的火灾后隧道损伤模型，并在模型试验中使用更为准确和实际的模型，来准确分析灾后隧道结构的损伤程度，显得尤为重要。
2、随着隧道建设规模的不断扩大，隧道火灾事故的风险也显著增加。隧道火灾不仅对内部车辆、人员和机电设备造成严重损害，还会对隧道衬砌结构产生重大破坏，显著降低其承载力和安全性能。火灾高温会导致管片混凝土爆裂、剥落，钢筋暴露，大大破坏公路隧道衬砌结构的完整性和安全性，显著降低结构的承载力。
3、隧道火灾严重影响结构的安全性和适用性，修复成本高且耗时长。然而，在实际工程应用中，关于火灾后盾构隧道损伤的研究相对较少。目前，工程师依赖先进的检测技术和数值模拟工具来评估火灾对隧道的影响，但现有工具和技术在模拟火灾后隧道损伤方面存在局限，无法完全准确地反映实际情况。建立受损隧道的有限元数值模型和损伤模型试验模型困难重重，难以精确考虑衬砌结构的强度、稳定性及耐久性，并反映火灾对隧道结构刚度的影响。火灾对隧道结构的破坏具有严重影响，因此进行火灾后隧道结构的研究十分重要。传统的试验模型制作方法效率较低，精度也难以保证。现有研究存在明显不足，特别是在灾后公路隧道的变形特征和刚度变化函数方面。现有模型未能结合现场灾后隧道数据，难以为灾后隧道力学性能评估及修复工作提供有力的理论支撑。
<...【技术保护点】
1.一种火灾后公路隧道损伤结构3D打印模型的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的火灾后公路隧道损伤结构3D打印模型的制作方法，其特征在于，所述步骤S101中包括建立所述知识图谱：建立灾后隧道的损伤类型、损伤程度、损伤位置、历史案例和现有案例的节点，并定义所述节点之间的关系，将所述历史案例和所述现有案例的数据进行整理和分类，集成到知识库中，形成知识图谱数据库调取系统；包括通过激光扫描和摄影技术获取隧道衬砌结构的所述现场数据；将所述现场数据、所述历史案例和所述现有案例的数据进行融合，分析隧道衬砌结构的损伤情况并生成所述隧道结构损伤报告。
3.根据权利要求2所述的火灾后公路隧道损伤结构3D打印模型的制作方法，其特征在于，所述的损伤报告内容包括：所述损伤位置、所述损伤类型和所述损伤程度。
4.根据权利要求3所述的火灾后公路隧道损伤结构3D打印模型的制作方法，其特征在于，所述步骤S102包括：根据所述隧道结构损伤报告分析和火灾后的衬砌弹性模量折减公式，得到火灾后隧道结构的弹性模量，得到隧道衬砌的刚度；根据所述相似准则，用CAD软
5.根据权利要求4所述的火灾后公路隧道损伤结构3D打印模型的制作方法，其特征在于，所述步骤S102中，所述衬砌弹性模量折减公式如下：
6.根据权利要求5所述的火灾后公路隧道损伤结构3D打印模型的制作方法，其特征在于，所述步骤S102中，所述以不同衬砌厚度反映隧道不同衬砌刚度关系如下：
7.根据权利要求6所述的火灾后公路隧道损伤结构3D打印模型的制作方法，其特征在于，所述步骤S102中，所述3D打印损伤结构模型包括：根据所述知识图谱和所述现场数据生成灾后现场图，将预定范围内的隧道等效为损伤弯梁；根据局部等效，将局部的损伤处理成厚度变化的弯梁模型；将段中所有的损伤细节叠加，模拟每个损伤点的厚度变化，形成一个所述3D打印损伤结构模型。
8.根据权利要求7所述的火灾后公路隧道损伤结构3D打印模型的制作方法，其特征在于，所述步骤S103中包括迭代优化过程，具体为：首先利用所述有限元分析（FEA）建立模型，所述模型的建立基于所述3D打印损伤结构模型，确定模型的几何形状、材料属性以及边界条件的关键参数；通过对初始结果的分析，对所述模型的厚度进行调整；对优化后的所述模型再次进行所述FEA分析，对比新结果和之前的结果，评估所述优化后的模型是否更接近实际情况；如果所述优化后的模型的结果符合预期，则记录下此次优化的所述优化后的模型的厚度及其他调整参数，以便在后续步骤中使用；如果结果仍不符合预期，则继续对所述优化后的模型的厚度进行进一步调整。
9.根据权利要求8所述的火灾后公路隧道损伤结构3D打印模型的制作方法，其特征在于，所述步骤S104中，通过所述3D打印技术制作所述优化后的模型，具体为：将所述有限元分析（FEA）优化的模型的参数导入所述CAD软件中，将处理好的CAD模型转换成STL文件格式，将转换后的模型文件上传到3D打印机的控制软件中；在打印过程中，控制3D打印机的参数；打印完成后的后处理步骤包括去除支撑结构、表面打磨和涂层处理。
10.根据权利要求9所述的火灾后公路隧道损伤结构3D打印模型的制作方法，其特征在于，所述步骤S105中，对3D打印模型进行所述力学测试并校准包括：在所述3D打印模型进行压缩、拉伸和弯曲试验，采用传感器和数据采集系统记录载荷、位移、应力、应变的关键参数；根据力学性能测试结果，对所述3D打印模型进行参数调整和校准；分析测试结果，调整模型材料的本构参数和几何形状，将所述优化后的3D打印结构模型重新导入有限元分析（FEA）软件，进行新的仿真分析；使用经过所述FEA调整和优化的3D打印模型再次进行压缩、拉伸和弯曲试验，记录新的力学性能数据，确认3D打印模型在指标上的表现是否符合预期；如果达到预期，则记录最终的3D打印模型参数和设计；如果未达到预期，则继续进行调整和优化，直至满足预期结果。
...【技术特征摘要】
1.一种火灾后公路隧道损伤结构3d打印模型的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的火灾后公路隧道损伤结构3d打印模型的制作方法，其特征在于，所述步骤s101中包括建立所述知识图谱：建立灾后隧道的损伤类型、损伤程度、损伤位置、历史案例和现有案例的节点，并定义所述节点之间的关系，将所述历史案例和所述现有案例的数据进行整理和分类，集成到知识库中，形成知识图谱数据库调取系统；包括通过激光扫描和摄影技术获取隧道衬砌结构的所述现场数据；将所述现场数据、所述历史案例和所述现有案例的数据进行融合，分析隧道衬砌结构的损伤情况并生成所述隧道结构损伤报告。
3.根据权利要求2所述的火灾后公路隧道损伤结构3d打印模型的制作方法，其特征在于，所述的损伤报告内容包括：所述损伤位置、所述损伤类型和所述损伤程度。
4.根据权利要求3所述的火灾后公路隧道损伤结构3d打印模型的制作方法，其特征在于，所述步骤s102包括：根据所述隧道结构损伤报告分析和火灾后的衬砌弹性模量折减公式，得到火灾后隧道结构的弹性模量，得到隧道衬砌的刚度；根据所述相似准则，用cad软件建立以不同衬砌厚度反映隧道不同衬砌刚度的所述3d打印损伤结构模型。
5.根据权利要求4所述的火灾后公路隧道损伤结构3d打印模型的制作方法，其特征在于，所述步骤s102中，所述衬砌弹性模量折减公式如下：
6.根据权利要求5所述的火灾后公路隧道损伤结构3d打印模型的制作方法，其特征在于，所述步骤s102中，所述以不同衬砌厚度反映隧道不同衬砌刚度关系如下：
7.根据权利要求6所述的火灾后公路隧道损伤结构3d打印模型的制作方法，其特征在于，所述步骤s102中，所述3d打印损伤结构模型包括：根据所述知识图谱和所述现场数据生成灾后现场图，将预定范围内的隧道等效为损伤弯梁；根据局部等效，将局部的损伤处理成厚度变化的弯梁模型；将段中所有的损伤细节叠加，模拟每个损伤点的厚度变化，形成一个所述3d打印损伤结构模型...
【专利技术属性】
技术研发人员：付艳斌，黎小平，黄文，胡明伟，陈湘生，蒋卫平，何镇远，高越，黄烨磊，梁宁，彭博，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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