CN101995414B - 一种能用于测试钢索抗火性能的装置 - Google Patents

一种能用于测试钢索抗火性能的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种能用于测试钢索抗火性能的装置，该装置能用于测试被测钢索的抗火性能，其特征在于：包括一主支撑轴，旋转设置在主支撑轴上的第一旋转架和第二旋转架，被测钢索两端分别固定在所述第一旋转架和第二旋转架上，与所述被测钢索结构性能相同的配对钢索的两端同样分别固定在所述第一旋转架和第二旋转架上，与所述被测钢索平行设置；同时所述配对钢索在两端被固定后所承受的拉力与所述被测钢索的两端被固定后所承受的拉力相同；所述配对钢索的两端设置用于测量所述配对钢索产生伸缩量的第一位移计和第二位移计。与现有技术相比，本发明的优点在于：利用上述实验装置可以测定被测钢索遭遇真实受火时的变形随温度、时间和预拉力之间的关系。

Description

一种能用于测试钢索抗火性能的装置
技术领域
本发明涉及一种能用于测试钢索抗火性能的装置。
背景技术
为有效防止钢结构在火灾中的严重破坏或倒塌，积极开展钢结构的抗火性能及实用设计方法研究具有十分重要的应用价值。对各种钢结构火灾行为的研究是开展钢结构抗火设计方法的重要途径之一，也是当前该研究领域的热点。通过设置高强钢索施加预应力的大跨度预应力钢结构被广泛用于体育馆、展览馆、剧院、航站楼等重要的公共设施建设。对该类结构钢索的抗火性能研究需要首先明确钢绞线或高强钢索的材料模型，然而现有技术的研究中，对高强钢索在高温下的性能研究资料不仅不够完善，而且全部来源于一般的高温材性试验得出的数据。显然一般材性实验研究所得到的数据难于反映实际钢索在火灾下的真实情况，尤其难于反映高强钢索在真实火灾下的蠕变特性、其他构造指标的影响及尺寸效应。因此发明一种能真实反映高强钢索在遭遇火灾等高温情况下的各种性能的装置，然后通过该装置进行实验研究，可真实反映高强钢索在高温情况下各种性能的变化数据，从而指导工业应用，是非常有必要和现实意义的。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能真实反映高强钢索在高温情况下各种性能变化的能用于测试钢索抗火性能的装置。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种能结合火灾实验炉使用、可真实反映高强钢索在火灾高温情况下各种性能变化的专门用于测试钢索抗火性能的装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该能用于测试钢索抗火性能的装置，能用于测试被测钢索的抗火性能，其特征在于：包括
一主支撑轴；
第一旋转架，该第一旋转架旋转设置在所述主支撑轴上，该第一旋转架具有处于所述主支撑轴一侧的第一连接部、和处于所述主支撑轴另一侧的第二连接部；
第二旋转架，该第二旋转架也旋转设置在所述主支撑轴上，该第二旋转架具有处于所述主支撑轴一侧的第三连接部、和处于所述主支撑轴另一侧的第四连接部；
所述被测钢索的第一端固定在所述第一旋转架的第一连接部上，所述被测钢索的第二端固定在所述第二旋转架的第三连接部上；
与所述被测钢索结构性能相同的配对钢索，该配对钢索的第一端固定在所述第一旋转架的第二连接部上，所述配对钢索的第二端固定在所述第二旋转架的第四连接部上，所述配对钢索与所述被测钢索平行设置；同时所述配对钢索在两端被固定后所承受的拉力与所述被测钢索的两端被固定后所承受的拉力相同；
分别设置在所述配对钢索第一端和第二端、用于测量所述配对钢索产生伸缩量的第一位移计和第二位移计。
当被测钢索受火时，处于张紧状态的被测钢索将会伸长，此时可自由转动的第一旋转架和第二旋转架将被带动旋转。这时，与测试索具有同样结构和性能及承受相同初始预拉力的配对钢索将产生相应大小的缩短量，而该缩短量值可通过第一位移计和第二位移计测定，根据配对钢索与测试钢索距离主支撑轴的距离，因此可以测到被测钢索受火后的变形量。有了该变形量，就可以总结得到被测钢索在受火后的变形量随温度、时间和预拉力之间的关系。
为了消除中间主轴的变形影响，作为改进，本发明提供的能用于测试钢索抗火性能的装置，还包括设置在第一旋转架内侧的主支撑轴上的、用于测量所述主支撑轴产生伸缩量的第三位移计，和设置所述第二旋转架内侧的主支撑轴上、用于测量所述主支撑轴产生伸缩量的第四位移计，于是可得到所需要的被测钢索实际变形量为被测钢索实际变形量与主支撑轴的变形量之和。
较好的，所述配对钢索与所述主支撑轴之间的距离和所述测试钢索距离与所述主支撑轴之间的距离相等。
所述主支撑轴的两端分别通过支座支撑固定。所述第一旋转架和所述第二旋转架的中部通过销轴旋转设置在所述主支撑轴上。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：该用于测试钢索抗火性能的装置，能用于测试被测钢索的抗火性能，其特征在于：包括
一主支撑轴；
处于所述主支撑轴一测的火灾实验炉；
第一旋转架，该第一旋转架旋转设置在所述主支撑轴上，该第一旋转架具有处于所述主支撑轴一侧的第一连接部、和处于所述主支撑轴另一侧的第二连接部；
第二旋转架，该第二旋转架也旋转设置在所述主支撑轴上，该第二旋转架具有处于所述主支撑一侧的第三连接部、和处于所述主支撑轴另一侧的第四连接部；
所述被测钢索的第一端固定在所述第一旋转架的第一连接部上，所述被测钢索的第二端固定在所述第二旋转架的第三连接部上，并且所述被测钢索整体处于所述火灾实验炉内；
与所述被测钢索结构性能相同的配对钢索，该配对钢索的第一端固定在所述第一旋转架的第二连接部上，所述配对钢索的第二端固定在所述第二旋转架的第四连接部上，所述配对钢索与所述被测钢索平行设置，且所述配对钢索整体位于所述火灾实验炉外；同时所述配对钢索在两端被固定后所承受的拉力与所述被测钢索的两端被固定后所承受的拉力相同；
分别设置在所述配对钢索第一端和第二端、用于测量所述配对钢索产生伸缩量的第一位移计和第二位移计。
当被测钢索在火灾实验炉内受火时，处于张紧状态的被测钢索将会伸长，此时可自由转动的第一旋转架和第二旋转架将被带动旋转。这时，与测试索具有同样结构和性能及承受相同初始预拉力的配对钢索将产生相应大小的缩短量，而该缩短量值可通过第一位移计和第二位移计测定，根据配对钢索与测试钢索距离主支撑轴的距离，可以测到被测钢索受火后的变形量。有了该变形量，就可以得到被测钢索在受火后的变形量随温度、时间和预拉力之间的关系。
作为改进，本发明提供的用于测试钢索抗火性能的装置，还包括设置在第一旋转架内侧的主支撑轴上的、用于测量所述主支撑轴产生伸缩量的第三位移计，和设置所述第二旋转架内侧的主支撑轴上、用于测量所述主支撑轴产生伸缩量的第四位移计。
所述配对钢索与所述主支撑轴之间的距离和所述测试钢索距离与所述主支撑轴之间的距离相等。
所述主支撑轴的两端分别通过支座支撑固定。
所述第一旋转架和所述第二旋转架的中部通过销轴旋转销轴设置在所述主支撑轴上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：利用上述实验装置可以测定被测钢索遭遇真实火灾时的变形随温度、时间和预拉力之间的关系，并可根据该装置得到的实验数据，指导实际工程应用中高强钢索的整体抗火性能研究，并指导大跨度预应力钢结构的抗火设计。
附图说明
图1为本发明实施例中能用于测试钢索抗火性能的装置的整体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明首先提供了一种能用于测试钢索抗火性能的装置，请参见图1所示，该装置能用于测试被测钢索的抗火性能，其包括一横截面大致呈方形的长条状主支撑轴1，该主支撑轴1的两端分别通过支座2支撑固定，并且该主支撑轴上平行间隔旋转设置第一旋转架3和第二旋转架4，第一旋转架3和第二旋转架4也大致呈长方体，第一旋转架3和第二旋转架4的中部分别通过一销轴5旋转设置在所述主支撑轴1上的，所述第一旋转架3具有处于所述主支撑轴下侧的第一连接部31、和处于所述主支撑轴上侧的第二连接部32；所述第二旋转架4具有处于所述主支撑下侧的第三连接部41、和处于所述主支撑轴上侧的第四连接部42；被测钢索6的第一端通过锚头7固定在所述第一旋转架3的第一连接部31上，被测钢索6的第二端也通过锚头7固定在所述第二旋转架4的第三连接部41上；与所述被测钢索6结构性能相同的配对钢索8的第一端通过锚头7固定在所述第一旋转架3的第二连接部32上，该配对钢索8的第二端通过锚头7固定在所述第二旋转架4的第四连接部42上，并且所述配对钢索8与所述被测钢索6平行设置、且配对钢索8与所述主支撑轴1之间的距离和所述测试钢索6与所述主支撑轴1之间的距离相等；同时所述配对钢索8在两端被固定后所承受的拉力与所述被测钢索6的两端被固定后所承受的拉力相同；所述配对钢索8第一端和第二端分别设置有用于测量所述配对钢索产生伸缩量的第一位移计9和第二位移计10；所述第一旋转架内侧的主支撑轴上设置有用于测量所述主支撑轴产生伸缩量的第三位移计11，所述第二旋转架内侧的主支撑轴上同样设置有用于测量所述主支撑轴产生伸缩量的第四位移计12。
利用上述装置可对火灾中高强钢索主要变形指标Δ及其与施加的预拉力P、受火时间t及受火温度T之间的关系进行测定的原理为：
当受拉状态的钢索(即图1中的测试钢索)、受火时，处于张紧状态的测试钢索将会伸长，此时可自由转动的第一旋转架和第二旋转架将被带动旋转。这时，与测试索具有同样规格及初始预拉力P的配对钢索将产生同样大小的缩短量，而该量值可通过置于配对索两端的水平方向的第一位移计和第二位移计测定，第一位移计和第二位移计测得的总变形量为Δ1。由于配对钢索与测试钢索距离主支撑轴等距，因此所测定的Δ1即为测试钢索受火后的变形量。另外，为了消除主支撑轴的变形影响，试验时同时在第一旋转架、第二旋转架内侧的中心轴上分别安装可测定主支撑轴轴向变形的第三位移计和第四位移计，第三位移计和第四位移计测得的变形量为Δ2(为主支撑轴的伸长量)。于是可得到所需要的测试钢索实际变形量为：Δ＝Δ1+Δ2。有了该变形量，就可以总结得到被测钢索在受火后的变形量随温度、时间和预受拉力之间的关系。
本发明还提供了一种用于测试钢索抗火性能的装置，该装置与上述能用于测试钢索抗火性能的装置不同的是，在主支撑轴一测设置一火灾炉，炉内的温度可以通过热电偶测定，使用时，将被测钢索整体处于所述火灾实验炉内、而将配对钢索整体位于所述火灾实验炉外。

Claims (10)

1.一种能用于测试钢索抗火性能的装置，该装置能用于测试被测钢索的抗火性能，其特征在于：包括
一主支撑轴；
第一旋转架，该第一旋转架旋转设置在所述主支撑轴上，该第一旋转架具有处于所述主支撑轴一侧的第一连接部、和处于所述主支撑轴另一侧的第二连接部；
第二旋转架，该第二旋转架也旋转设置在所述主支撑轴上，该第二旋转架具有处于所述主支撑轴一侧的第三连接部、和处于所述主支撑轴另一侧的第四连接部；
所述被测钢索的第一端固定在所述第一旋转架的第一连接部上，所述被测钢索的第二端固定在所述第二旋转架的第三连接部上；
与所述被测钢索结构性能相同的配对钢索，该配对钢索的第一端固定在所述第一旋转架的第二连接部上，所述配对钢索的第二端固定在所述第二旋转架的第四连接部上，所述配对钢索与所述被测钢索平行设置；同时所述配对钢索在两端被固定后所承受的拉力与所述被测钢索的两端被固定后所承受的拉力相同；
分别设置在所述配对钢索第一端和第二端、用于测量所述配对钢索产生伸缩量的第一位移计和第二位移计。
2.根据权利要求1所述的用于测试钢索抗火性能的装置，其特征在于：还包括设置在第一旋转架内侧的主支撑轴上的、用于测量所述主支撑轴产生伸缩量的第三位移计，和设置在所述第二旋转架内侧的主支撑轴上、同样用于测量所述主支撑轴产生伸缩量的第四位移计。
3.根据权利要求1所述的用于测试钢索抗火性能的装置，其特征在于：所述配对钢索与所述主支撑轴之间的距离和所述测试钢索与所述主支撑轴之间的距离相等。
4.根据权利要求1所述的用于测试钢索抗火性能的装置，其特征在于：所述主支撑轴的两端分别通过支座支撑固定。
5.根据权利要求1所述的用于测试钢索抗火性能的装置，其特征在于：所述第一旋转架和所述第二旋转架的中部通过销轴旋转设置在所述主支撑轴上。
6.一种用于测试钢索抗火性能的装置，用于测试被测钢索的抗火性能，其特征在于：包括
一主支撑轴；
处于所述主支撑轴一测的火灾实验炉；
第一旋转架，该第一旋转架旋转设置在所述主支撑轴上，该第一旋转架具有处于所述主支撑轴一侧的第一连接部、和处于所述主支撑轴另一侧的第二连接部；
第二旋转架，该第二旋转架也旋转设置在所述主支撑轴上，该第二旋转架具有处于所述主支撑轴一侧的第三连接部、和处于所述主支撑轴另一侧的第四连接部；
所述被测钢索的第一端固定在所述第一旋转架的第一连接部上，所述被测钢索的第二端固定在所述第二旋转架的第三连接部上，并且所述被测钢索整体处于所述火灾实验炉内；
与所述被测钢索结构性能相同的配对钢索，该配对钢索的第一端固定在所述第一旋转架的第二连接部上，所述配对钢索的第二端固定在所述第二旋转架的第四连接部上，所述配对钢索与所述被测钢索平行设置，且所述配对钢索整体位于所述火灾实验炉外；同时所述配对钢索在两端被固定后所承受的拉力与所述被测钢索的两端被固定后所承受的拉力相同；
分别设置在所述配对钢索第一端和第二端、用于测量所述配对钢索产生伸缩量的第一位移计和第二位移计。
7.根据权利要求6所述的用于测试钢索抗火性能的装置，其特征在于：还包括设置在第一旋转架内侧的主支撑轴上的、用于测量所述主支撑轴产生伸缩量的第三位移计，和设置在所述第二旋转架内侧的主支撑轴上、同样用于测量所述主支撑轴产生伸缩量的第四位移计。
8.根据权利要求6所述的用于测试钢索抗火性能的装置，其特征在于：所述配对钢索与所述主支撑轴之间的距离和所述测试钢索距离与所述主支撑轴之间的距离相等。
9.根据权利要求6所述的用于测试钢索抗火性能的装置，其特征在于：所述主支撑轴的两端分别通过支座支撑固定。
10.根据权利要求6所述的用于测试钢索抗火性能的装置，其特征在于：所述第一旋转架和所述第二旋转架的中部通过旋转销轴设置在所述主支撑轴上。
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