[发明专利]一种预制装配式地下结构的模型试验方法

说明书

本发明公开一种预制装配式地下结构的模型试验方法，包括如下步骤：采用3D打印技术制作预制装配式地下结构的各个构件；将制作好的各个构件拼装组成预制装配式地下结构的模型；对预制装配式地下结构的模型进行光弹测试，并记录等差条纹应力场的变化过程；分析等差条纹应力场图像，根据应力‑光学定律计算主应力差，并基于应力‑光学定律和平面应力理论计算裂纹尖端应力强度因子；对比各个构件在同种划分形式下和不同种划分形式下，不同形式的接头在荷载作用下的等差应力变化和裂纹尖端强度因子大小，选择应力变化较于平缓，强度因子较小的构件的接头形式。本发明的试验方法，试验成本低、制作简单、模型精确度高，试验手段直观、快捷、方便。

技术领域

本发明属于地下工程领域技术领域，尤其涉及一种预制装配式地下结构的模型试验方法。

背景技术

近年来，随着城市建设的发展，许多地下工程项目逐年增多，诸如地下公路交通、地下车库、综合地下商业开发、地下综合管廊、城市地下隧道、地下交通枢纽以及地下防灾工程等。但是，地下结构在设计施工中存在着造价高、施工质量难以保障和环境污染等问题。因此，如何解决工程建设中速度、质量、效益和环保等问题，一直是人们关注和研究的焦点。与传统现浇混凝土相比，预制装配式结构构件在生产过程中可以节省劳动力、减少能源消耗、充分利用工业废料和大幅提高生产效率；在工程建设过程中可以缩短工期，提高建筑质量和性能。因此，将预制拼装技术应用于地下工程是解决传统设计施工问题的有效途径。但是在地下结构中若推广普及这种大型预制化装配式技术，需着重解决预制结构型式的选择、构件的合理划分及接头形式构造。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种预制装配式地下结构的模型试验方法，通过对比分析不同接头在破坏时的应力变化，从而选择性能最好的接头形式。

本发明提供一种预制装配式地下结构的模型试验方法，包括如下步骤：

步骤1：采用3D打印技术制作预制装配式地下结构的各个构件；

步骤2：将制作好的各个构件拼装组成预制装配式地下结构的模型；

步骤3：对预制装配式地下结构的模型进行光弹测试，并记录等差条纹应力场的变化过程；

步骤4：分析等差条纹应力场图像，根据应力-光学定律计算主应力差，并基于应力-光学定律和平面应力理论计算裂纹尖端应力强度因子以及全场应力分布；

步骤5：对比各个构件在同种划分形式下和不同种划分形式下，不同形式的接头在荷载作用下的等差应力变化、裂纹尖端强度因子大小和对全场应力分布的分析，选择应力变化较于平缓，强度因子较小的构件的接头形式。

在本发明的预制装配式地下结构的模型试验方法中，所述步骤1包括：

步骤1.1：通过三维制图软件预先设计出各个构件结构及其接头形式；

步骤1.2：然后借助Object Connex500高精度分层多材料立体成型系统3D打印设备制备各个构件。

在本发明的预制装配式地下结构的模型试验方法中，所述步骤1.2具体为：

采用Polyjet喷射技术，以超薄层的状态将感光聚合材料喷射到构建托盘上，每一层感光聚合物在喷射后立即用紫外线光进行凝固，从而制作出完全凝固的模型直到模型制作完成。

在本发明的预制装配式地下结构的模型试验方法中，所述步骤1.2中采用光敏材料Veroclear作为3D打印的材料，支撑材料使用SUP706。

在本发明的预制装配式地下结构的模型试验方法中，所述步骤3包括：

步骤3.1：将拼装好的模型放入到伺服压力机加载设备中进行加载试验；