一种数字孪生的纤维复材拱加固隧道结构评估方法

1.一种数字孪生的纤维复材拱加固隧道结构评估方法，其特征在于，包括以下步骤：结合拱尺寸与双线性本构关系建立粘结滑移模型，考虑土压作用、动态荷载效应与粘结滑移影响构建总受力模型，基于热传导定律、扩散定律与温湿度耦合关系建立耦合温变方程和耦合湿变方程，通过哈希因失效准则结合温度、湿度影响与总受力模型构建损伤速率模型；采集本时刻的土压力、应变、稀疏滑移矢量、温度矩阵和湿度矩阵，经高斯过程插值处理后计算本时刻的总受力，推算本时刻的剩余寿命并与下限寿命比较，初次评估是否更换格构增强纤维复材拱；若无需更换，利用时序推理网络生成下时刻的模拟总受力，通过有限元法和隐式欧拉向后法对耦合温变方程、耦合湿变方程处理，基于本时刻的温度矩阵和湿度矩阵得到下时刻的模拟温度矩阵和模拟湿度矩阵，结合下时刻的模拟总受力、模拟温度矩阵和模拟湿度矩阵再次评估寿命以决策是否更换；其中，所述粘结滑移模型基于本时刻、长轴坐标的滑移量函数，推算格构增强纤维复材拱与管片在本时刻、任意长轴坐标处的粘结力，粘结力与滑移量函数满足双线性本构关系，将粘结力沿格构增强纤维复材拱长轴方向积分并乘以短轴长度，得到本时刻的粘结合力；所述总受力模型中，本时刻的总受力与构件面积的乘积等于本时刻的土压力加动态荷载力减去本时刻的粘结合力，动态荷载力在静态荷载力附近服从高斯分布，静态荷载力依据胡克定律等于本时刻的应变与弹性模量、构件面积的乘积；所述高斯过程插值用于将稀疏滑移矢量扩充为密集滑移矢量，包括：基于本时刻的稀疏滑移矢量，采用马特恩核刻画轴坐标间距与滑移量的关联性；构建本时刻的稀疏协方差矩阵、交互协方差矩阵及密集协方差矩阵；计算本时刻的分布均值矢量和分布标准差矢量，以最大化边缘对数似然函数为目标优化变量，得到本时刻的密集滑移矢量，密集滑移矢量用于拟合滑移量函数；所述损伤速率模型基于哈希因失效准则构建，将本时刻的总受力与本时刻在平均温度和平均湿度下的极限总受力的平方减1得到本时刻的失效指标，当本时刻的失效指标大于或等于0时，本时刻的损伤速率等于损伤演化系数、本时刻的失效指标与本时刻的总受力的乘积。 2.如权利要求1所述的一种数字孪生的纤维复材拱加固隧道结构评估方法，其特征在于，本时刻的剩余寿命等于上一时刻的剩余寿命减去本时刻的损伤速率与采集间隔的乘积，初次评估中，若本时刻的剩余寿命小于或等于下限寿命则更换格构增强纤维复材拱，否则进行再次评估，下限寿命为设定值。 3.如权利要求1所述的一种数字孪生的纤维复材拱加固隧道结构评估方法，其特征在于，所述时序推理网络调用本时刻之前的历史总受力，构建本时刻的前置总受力序列并输入网络，经多种基学习器捕捉时序变化趋势生成潜在时序表征序列，元学习器通过线性层映射并经LR线性回归加权求和，生成下时刻的模拟总受力。 4.如权利要求1所述的一种数字孪生的纤维复材拱加固隧道结构评估方法，其特征在于，所述有限元法将格构增强纤维复材拱离散为四面体单元，每个顶点对应温度传感器和湿度传感器，通过体积函数分别线性插值单元内的温度与湿度，通过体积积分得到单元温度矩阵方程和单元湿度矩阵方程，组合为温度矩阵方程组和湿度矩阵方程组，采用隐式欧拉向后法近似时间导数，结合本时刻的温度矩阵和湿度矩阵得到下时刻的模拟温度矩阵和模拟湿度矩阵。 5.如权利要求1所述的一种数字孪生的纤维复材拱加固隧道结构评估方法，其特征在于，所述耦合温变方程基于热传导定律建立，温度随时间变化的温度时变项与空气密度、空气比热容的乘积，等于导热系数与温度的哈密顿算子的乘积加水相变潜热与湿度随时间的变化率，用于描述本时刻到下时刻的温度变化。 6.如权利要求1所述的一种数字孪生的纤维复材拱加固隧道结构评估方法，其特征在于，所述耦合湿变方程基于扩散定律构建，空气密度与湿度随时间的变化率的乘积等于湿度的耦合扩散系数与湿度的哈密顿算子的乘积；耦合扩散系数为基础扩散系数与以自然常数为底、以经验系数的相反数与温度的比值为指数的幂的乘积，用于描述本时刻到下时刻的湿度变化。