1.一种火灾后隧道衬砌爆裂损伤范围预测方法,其特征在于包括以下步骤:S1、进行隧道火灾衬砌烟气温度分布试验研究,获取隧道衬砌表面温度分布;S2、采用Abaqus有限元数值模拟软件建立隧道衬砌火灾计算模型,获取隧道衬砌内部温度场,计算隧道衬砌内部各个位置的最大升温速率和温度差值;包括:(1)建立拱形结构部件:拱形结构为实体单元;(2)定义拱形结构材料属性:通过Abaqus材料属性设置面板创建截面对拱形结构赋予热传导系数、比热容和密度参数;(3)装配:将拱形结构部件和定义的材料属性进行装配得到隧道衬砌结构;(4)设置分析步:采用瞬态热传递分析创建升温时间分析步;(5)建立相互作用:采用Abaqus中相互作用模块建立隧道衬砌受火面的相互作用;(6)设置预定义场:采用Abaqus中预定义场模块建立隧道衬砌初始温度场;(7)网格划分:采用Abaqus中网格划分模块建立隧道衬砌计算网格,网格控制属性为六面体结构化网格,单元类型为热传递单元;(8)对建立好的模型在Abaqus中作业模块进行提交计算,得到隧道衬砌内部温度场,根据温度场时空分布特征,计算隧道衬砌内部各个位置的最大升温速率和温度差值;S3、进行室内混凝土试块高温爆裂试验,明确混凝土高温爆裂机理并制定爆裂标准;包括:b1、绘制混凝土试块距受火面不同距离处的温度-时间变化曲线,计算每个位置的最大升温速率以及温度差值;b2、结合混凝土试块爆裂时空分布特征,对比同时空下混凝土试块的最大升温速率和温度差值,确定混凝土试块不发生爆裂、可能发生爆裂、完全爆裂和不完全爆裂的标准;S4、根据隧道衬砌内部各个位置的最大升温速率和温度差值,基于S3中制定的不发生爆裂、可能发生爆裂、完全爆裂和不完全爆裂的标准,预估隧道衬砌爆裂损伤范围。
2.根据权利要求1所述的火灾后隧道衬砌爆裂损伤范围预测方法,其特征在于:所述步骤S1包括:a1、选择合适的相似比例搭建隧道火灾试验模型;a2、设置火源位置及大小;a3、通过监测系统监测隧道衬砌烟气分层和温度变化情况,明确隧道衬砌表面温度分布特征。
3.根据权利要求2所述的火灾后隧道衬砌爆裂损伤范围预测方法,其特征在于:所述步骤a2中,火源位置根据实际火灾位置情况确定,火源为油池火,火源大小根据实际火灾情况确定。
4.根据权利要求2所述的火灾后隧道衬砌爆裂损伤范围预测方法,其特征在于:所述步骤a3中,监测系统由K型热电偶、TST静态温度应变仪和数码相机组成。
5.根据权利要求1所述的一种火灾后隧道衬砌爆裂损伤范围预测方法,其特征在于:所述步骤(5)中,隧道衬砌受火面沿高度方向划分为多个区域,每个区域相互作用均设置为表面热交换条件和表面热辐射;除S2中的步骤(5)中的受火面,其余为绝热面。
6.根据权利要求5所述的火灾后隧道衬砌爆裂损伤范围预测方法,其特征在于:隧道衬砌各个区域受火面的表面热交换条件和表面热辐射幅值通过步骤S1获得。