CN108152122B - 一种钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统 - Google Patents
一种钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108152122B CN108152122B CN201810063174.0A CN201810063174A CN108152122B CN 108152122 B CN108152122 B CN 108152122B CN 201810063174 A CN201810063174 A CN 201810063174A CN 108152122 B CN108152122 B CN 108152122B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- clamping device
- hydraulic cylinder
- component
- fire
- positioning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 172
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 23
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 20
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 20
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 11
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 3
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 244000144985 peep Species 0.000 claims description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 2
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical group 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/02—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/18—Performing tests at high or low temperatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/60—Investigating resistance of materials, e.g. refractory materials, to rapid heat changes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开了一种钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统，包括试验炉装置、反力框架、悬臂梁试验构件、悬臂梁横向夹持装置、悬臂梁竖向夹持装置、悬臂梁加载装置、传感器和控制及数据采集装置。本钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统可对炉内温度进行实时监控，并能随时进行调节，进而更好地模拟钢筋混凝土悬臂梁构件的受火工况，可对钢筋混凝土悬臂梁构件在三向约束情况下的受火情况及应力应变变化规律进行研究，最大可能地模拟实现火灾状况下钢筋混凝土悬臂梁试验构件发生变形失效的状况，进而通过采集的试验参数对悬臂梁试验构件的承载性能进行研究，从而为悬臂梁试验构件是否可以继续承载、以及可承载至多大时才坍塌失效提供数据支持。
Description
技术领域
本发明涉及一种结构件抗火试验系统，具体是一种钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统，属于建筑结构防灾减灾技术领域。
背景技术
火灾和地震目前是非正常原因致使建筑物坍塌的主要灾难，其中尤以火灾为主。建筑构件的耐火等级主要是根据标准的耐火试验测得的，即在规定的升温条件、压力条件、加载条件、受火条件等要求下，检测墙、柱、梁、楼板等构件能否满足稳定性、完整性、绝热性等要求，研究现有结构的抗火性能以及如何通过合理设计来提高建筑结构、构件的抗火能力是当前建筑领域研究的重要课题。
随着我国经济的高速发展，人们生活水平和质量得以较大的提高，近年来国内地铁、桥梁、生产厂房等基础建筑设施大量涌现。在基础建设建筑工程中，悬臂梁因为其空间利用率高、结构简单、经济实用而被广泛应用，悬臂梁可以形成许多稳定的框架悬臂结构，可满足不同建筑结构的使用要求。
悬臂梁通常指梁的一端为不产生轴向、垂直位移和转动的固定支座，另一端为自由端。在实际工程中许多工程受力部件都可以简化为悬臂梁。但是悬臂梁的缺点在于它的受力性能不好，即使只是在悬臂梁末端施加一个较小的载荷引起的作用，通过较长力臂都会被放大，进而会对根部产生一个较大的弯矩。当悬臂梁端部有墙荷载时，因砌体材料的整体性较差，较易出现墙体开裂，为保证墙体的整体抗裂性能，一般要求挠度控制在l/500以内，同时加设水平拉结筋和构造柱等构造措施。另外，针对钢筋混凝土结构的悬臂梁，其内部的钢筋通常采用负弯矩钢筋的做法。因此，钢筋混凝土悬臂梁作为建筑结构中的重要承重构件之一，不仅承受结构的竖向荷载，还起着承担端部弯矩作用。
由于钢筋混凝土楼板在发生火灾时通常受火面积相对较大、受火相对较为严重，因此当前业内多以研究建筑结构中钢筋混凝土楼板在火灾中的抗火性能为研究方向，但针对钢筋混凝土悬臂梁构件的性能的研究尚未见有研究记载。但当建筑发生火灾、且受火面积较大时，钢筋混凝土悬臂梁构件因其内部和外部结构的特点，其内部的内应力变化及变化规律与常规的墙、柱、梁、楼板等构件的内应力变化及变化规律完全不同，研究结构中钢筋混凝土悬臂梁构件在火灾中的变形性能并进行合理抗火设计具有重要的现实意义。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统，可以通过对约束环境下的钢筋混凝土悬臂梁试验构件进行受火试验来研究钢筋混凝土悬臂梁构件在火灾时的变形，便于研究不同钢筋混凝土悬臂梁构件性能的影响规律，同时可以根据试验数据指导钢筋混凝土悬臂梁构件的设计位置以提高建筑物的整体性能。
为了实现上述目的，本钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统包括试验炉装置、反力框架、悬臂梁试验构件、悬臂梁横向夹持装置、悬臂梁竖向夹持装置、悬臂梁加载装置、传感器和控制及数据采集装置；
所述的试验炉装置包括炉体、供油管道、一体式燃烧器、供风管道和排烟通道；炉体采用耐火材料保护、包括炉墙、炉顶板、炉底板，炉墙上设有观察孔，炉墙、炉顶板和炉底板共同围成炉体内部密闭的燃烧室，炉底板上还设有排烟口；供油管道设置在炉体外部并环绕炉体设置，供油管道与燃油供给机构及燃油箱连通；一体式燃烧器的喷口面向炉体内部设置，并穿过炉体上的燃烧器安装孔安装在供油管道上且与供油管道连通，一体式燃烧器与供油管道的连接处安装连接有电子伺服阀及点火器；排烟通道与炉底板的排烟口连通连接；供风管道设置在炉体外部并环绕炉体设置，供风管道与鼓风机连接；
所述的反力框架固定设置在炉体的燃烧室内，包括竖直设置的反力柱和横向固定架设在反力柱顶端的反力横梁，反力柱底端与炉底板固定连接，反力柱和反力横梁均设置为多件，多件反力柱和反力横梁共同组成支撑框架结构，支撑框架结构的外部均设有耐火覆层；
所述的悬臂梁试验构件、悬臂梁横向夹持装置、悬臂梁竖向夹持装置和悬臂梁加载装置均设置在反力框架的支撑框架结构内部，且悬臂梁横向夹持装置、悬臂梁竖向夹持装置和悬臂梁加载装置的外部均设有耐火覆层；
所述的悬臂梁竖向夹持装置包括相对于悬臂梁试验构件竖直上下正对设置的上夹持装置和下夹持装置；上夹持装置包括定位支座Ⅰ和升降液压缸Ⅰ，定位支座Ⅰ的顶端与反力横梁连接、底端与升降液压缸Ⅰ的本体端固定连接，升降液压缸Ⅰ的伸缩端通过定位压板Ⅰ与悬臂梁试验构件的顶平面压接连接；下夹持装置包括定位底座和升降液压缸Ⅱ，定位底座的底端与炉底板连接、顶端与升降液压缸Ⅱ的本体端固定连接，升降液压缸Ⅱ的伸缩端通过混凝土柱与悬臂梁试验构件的底平面压接连接；
所述的悬臂梁横向夹持装置左右对称设置在悬臂梁试验构件两侧、且悬臂梁横向夹持装置位于悬臂梁竖向夹持装置的前方，悬臂梁横向夹持装置包括竖直方向设置的竖向支撑机构和水平方向设置的横向夹持机构；竖向支撑机构的底端与炉底板安装连接；横向夹持机构面向悬臂梁试验构件水平设置在竖向支撑机构的顶部，横向夹持机构包括水平伸缩液压缸和夹持部件，水平伸缩液压缸的一端与竖向支撑机构的顶部固定安装连接、另一端与夹持部件安装连接；
所述的悬臂梁加载装置位于悬臂梁竖向夹持装置的前方，悬臂梁加载装置包括定位支座Ⅱ和升降液压缸Ⅲ；定位支座Ⅱ的顶端与反力横梁连接、底端与升降液压缸Ⅲ的本体端固定连接，升降液压缸Ⅲ的伸缩端通过定位压板Ⅱ与悬臂梁试验构件的顶平面压接连接；
所述的传感器包括拉压传感器、位移传感器、温度传感器和应变片；拉压传感器设置为多件，升降液压缸Ⅰ的伸缩端与定位压板Ⅰ之间、或者定位压板Ⅰ与悬臂梁试验构件的顶平面之间设有拉压传感器，升降液压缸Ⅱ的伸缩端与混凝土柱之间、或者混凝土柱与悬臂梁试验构件的底平面之间设有拉压传感器，升降液压缸Ⅲ的伸缩端与定位压板Ⅱ之间、或者定位压板Ⅱ与悬臂梁试验构件的顶平面之间设有拉压传感器；位移传感器至少设置在悬臂梁试验构件的前端位置，且位移传感器的测量端与悬臂梁试验构件顶靠连接、本体端与反力柱固定安装连接；温度传感器设置为多件，悬臂梁试验构件内部设有温度传感器，试验炉装置的炉体内部设有温度传感器；应变片设置为多件、设置在悬臂梁试验构件内部的钢筋上；
所述的控制及数据采集装置包括中央处理器、液压泵站、数据采集仪、千斤顶控制回路、火焰控制回路、温度采集回路、压力采集回路、位移采集回路和应变采集回路；液压泵站包括控制阀组，控制阀组通过液压管路分别与升降液压缸Ⅰ、升降液压缸Ⅱ、升降液压缸Ⅲ连接；数据采集仪分别与拉压传感器、位移传感器、温度传感器和应变片；中央处理器分别与液压泵站的控制阀组、数据采集仪电连接；中央处理器分别与一体式燃烧器上的电子伺服阀及点火器电连接。
作为本发明的进一步改进方案，横向夹持机构还包括架设在竖向支撑机构顶部的支撑横梁，水平伸缩液压缸的一端通过支撑横梁与竖向支撑机构的顶部固定安装连接，支撑横梁上端面对应夹持部件的位置设有深度尺寸大于悬臂梁试验构件的加载摆动量的开槽。
作为本发明的进一步改进方案，定位支座Ⅱ的顶端与反力横梁通过沿悬臂梁试验构件长度方向设置的滑移定位机构安装连接。
作为本发明的进一步改进方案，定位支座Ⅰ的顶端与反力横梁也通过沿悬臂梁试验构件长度方向设置的滑移定位机构安装连接。
作为本发明滑移定位机构的一种实施方式，定位支座Ⅰ的顶端与反力横梁之间的滑移定位机构是设置在定位支座Ⅰ上的导向挂轮和配合设置在反力横梁上的导向槽；定位支座Ⅱ的顶端与反力横梁之间的滑移定位机构是设置在定位支座Ⅱ上的导向挂轮和配合设置在反力横梁上的导向槽。
作为本发明的进一步改进方案，定位底座的底端与炉底板通过沿悬臂梁试验构件长度方向设置的滑移定位机构安装连接。
作为本发明的进一步改进方案，竖向支撑机构的底端与炉底板通过沿悬臂梁试验构件长度方向设置的滑移定位机构安装连接。
作为本发明滑移定位机构的一种实施方式，竖向支撑机构的底端与炉底板之间的滑移定位机构是设置在竖向支撑机构底端上的导向轮和配合设置在炉底板上的导轨；定位底座的底端与炉底板之间的滑移定位机构是设置在定位底座底端上的导向轮和配合设置在炉底板上的导轨。
作为本发明的进一步改进方案，所述的竖向支撑机构包括升降液压缸Ⅳ，升降液压缸Ⅳ的缸底端与炉底板安装连接，所述的横向夹持机构水平设置在升降液压缸Ⅳ的伸缩端顶部，升降液压缸Ⅳ通过液压管路与控制阀组连接。
作为本发明的进一步改进方案，夹持部件面向悬臂梁试验构件的夹持面上也设有拉压传感器。
与现有技术相比，本钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统可模拟钢筋混凝土悬臂梁构件在不同跨度、不同加载情况下的受火情况，可对炉内温度进行实时监控，并能随时进行调节，使得炉内温度能很好的符合ISO834国际标准升温曲线或其他设定的升温曲线，进而更好地模拟钢筋混凝土悬臂梁构件的受火工况，可对钢筋混凝土悬臂梁构件在三向约束情况下的受火情况及应力应变变化规律进行研究，最大可能地模拟实现火灾状况下钢筋混凝土悬臂梁试验构件发生变形失效的状况，进而通过采集的试验参数对悬臂梁试验构件的承载性能进行研究，从而为悬臂梁试验构件是否可以继续承载、以及可承载至多大时才坍塌失效提供数据支持。
附图说明
图1是本发明采用简单的截面为方形的悬臂梁试验构件进行试验时的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图1的B-B剖视图；
图4是图1的俯视图；
图5是本发明采用宽度较大的截面为矩形的悬臂板梁试验构件进行试验时的结构示意图；
图6是图5的C-C剖视图；
图7是图5的D-D剖视图；
图8是本发明采用一体结构的、相互间具有夹角的两个悬臂梁的悬臂板梁试验构件组合体进行试验时的俯视结构示意图；
图9是本发明的滑移定位机构一种实施方式的结构示意图；
图10是本发明的滑移定位机构另一种实施方式的结构示意图。
图中：1、试验炉装置，11、炉墙，12、炉底板，13、供油管道，14、一体式燃烧器，15、供风管道，2、反力框架，21、反力柱，22、反力横梁，3、悬臂梁试验构件，4、悬臂梁横向夹持装置，41、竖向支撑机构，411、升降液压缸Ⅳ，42、横向夹持机构，421、水平伸缩液压缸，422、夹持部件，423、支撑横梁，5、悬臂梁竖向夹持装置，51、上夹持装置，511、定位支座Ⅰ，512、升降液压缸Ⅰ，513、定位压板Ⅰ，52、下夹持装置，521、定位底座，522、升降液压缸Ⅱ，523、混凝土柱，6、悬臂梁加载装置，61、定位支座Ⅱ，62、升降液压缸Ⅲ，63、定位压板Ⅱ，7、传感器，71、拉压传感器，72、位移传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明(以下以图1的右侧方向为前方进行描述，即悬臂梁试验构件3的悬伸方向为前方)。
如图1至图4所示，本钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统包括试验炉装置1、反力框架2、悬臂梁试验构件3、悬臂梁横向夹持装置4、悬臂梁竖向夹持装置5、悬臂梁加载装置6、传感器7和控制及数据采集装置。
所述的试验炉装置1包括炉体、供油管道13、一体式燃烧器14、供风管道15和排烟通道；炉体采用耐火材料保护、包括炉墙11、炉顶板、炉底板12，炉墙11上设有便于观察炉体内的燃烧情况及试验构件在试验中变化情况的观察孔，炉墙11、炉顶板和炉底板12共同围成炉体内部密闭的燃烧室，炉底板12上还设有排烟口；供油管道13设置在炉体外部并环绕炉体设置，供油管道13与燃油供给机构及燃油箱连通；一体式燃烧器14的喷口面向炉体内部设置，并穿过炉体上的燃烧器安装孔安装在供油管道13上且与供油管道13连通，一体式燃烧器14与供油管道13的连接处安装连接有电子伺服阀及点火器；排烟通道与炉底板12的排烟口连通连接；供风管道15设置在炉体外部并环绕炉体设置，供风管道15与鼓风机连接。
所述的反力框架2固定设置在炉体的燃烧室内，包括竖直设置的反力柱21和横向固定架设在反力柱21顶端的反力横梁22，反力柱21底端与炉底板12固定连接，反力柱21和反力横梁22均设置为多件，多件反力柱21和反力横梁22共同组成支撑框架结构，支撑框架结构的外部均设有耐火覆层。
所述的悬臂梁试验构件3、悬臂梁横向夹持装置4、悬臂梁竖向夹持装置5和悬臂梁加载装置6均设置在反力框架2的支撑框架结构内部，且悬臂梁横向夹持装置4、悬臂梁竖向夹持装置5和悬臂梁加载装置6的外部均设有耐火覆层。耐火覆层可采用如耐火陶瓷等刚性耐火材料，也可采用如耐火纤维棉等柔性耐火材料，或者采用刚性耐火材料和柔性耐火材料二者复合的结构。
所述的悬臂梁竖向夹持装置5包括相对于悬臂梁试验构件3竖直上下正对设置的上夹持装置51和下夹持装置52；上夹持装置51包括定位支座Ⅰ511和升降液压缸Ⅰ512，定位支座Ⅰ511的顶端与反力横梁22连接、底端与升降液压缸Ⅰ512的本体端固定连接，升降液压缸Ⅰ512的伸缩端通过定位压板Ⅰ513与悬臂梁试验构件3的顶平面压接连接；下夹持装置52包括定位底座521和升降液压缸Ⅱ522，定位底座521的底端与炉底板12连接、顶端与升降液压缸Ⅱ522的本体端固定连接，升降液压缸Ⅱ522的伸缩端通过混凝土柱523与悬臂梁试验构件3的底平面压接连接。通过控制升降液压缸Ⅰ512和升降液压缸Ⅱ522的伸缩可以实现对悬臂梁试验构件3进行竖直方向的定位夹持、提供纵向双向约束。
所述的悬臂梁横向夹持装置4左右对称设置在悬臂梁试验构件3两侧、且悬臂梁横向夹持装置4位于悬臂梁竖向夹持装置5的前方，悬臂梁横向夹持装置4包括竖直方向设置的竖向支撑机构41和水平方向设置的横向夹持机构42；竖向支撑机构41的底端与炉底板12安装连接；横向夹持机构42面向悬臂梁试验构件3水平设置在竖向支撑机构41的顶部，横向夹持机构42包括水平伸缩液压缸421和夹持部件422，水平伸缩液压缸421的一端与竖向支撑机构41的顶部固定安装连接、另一端与夹持部件422安装连接，通过控制水平伸缩液压缸421的伸缩可以实现对悬臂梁试验构件3进行夹持或松开。
所述的悬臂梁加载装置6位于悬臂梁竖向夹持装置5的前方，悬臂梁加载装置6包括定位支座Ⅱ61和升降液压缸Ⅲ62；定位支座Ⅱ61的顶端与反力横梁22连接、底端与升降液压缸Ⅲ62的本体端固定连接，升降液压缸Ⅲ62的伸缩端通过定位压板Ⅱ63与悬臂梁试验构件3的顶平面压接连接。通过控制升降液压缸Ⅲ62的升降可以实现对悬臂梁试验构件3进行加载。
所述的传感器7包括拉压传感器71、位移传感器72、温度传感器和应变片；拉压传感器71设置为多件，升降液压缸Ⅰ512的伸缩端与定位压板Ⅰ513之间、或者定位压板Ⅰ513与悬臂梁试验构件3的顶平面之间设有拉压传感器71，升降液压缸Ⅱ522的伸缩端与混凝土柱523之间、或者混凝土柱523与悬臂梁试验构件3的底平面之间设有拉压传感器71，升降液压缸Ⅲ62的伸缩端与定位压板Ⅱ63之间、或者定位压板Ⅱ63与悬臂梁试验构件3的顶平面之间设有拉压传感器71；位移传感器72至少设置在悬臂梁试验构件3的前端位置，且位移传感器72的测量端与悬臂梁试验构件3顶靠连接、本体端与反力柱21固定安装连接，用于测量悬臂梁试验构件3的平面位移变形量；温度传感器设置为多件，悬臂梁试验构件3内部设有温度传感器，试验炉装置1的炉体内部设有温度传感器；应变片设置为多件、设置在悬臂梁试验构件3内部的钢筋上，用于测量悬臂梁试验构件3的钢筋应变量。
所述的控制及数据采集装置包括中央处理器、液压泵站、数据采集仪、千斤顶控制回路、火焰控制回路、温度采集回路、压力采集回路、位移采集回路和应变采集回路；液压泵站包括控制阀组，控制阀组通过液压管路分别与升降液压缸Ⅰ512、升降液压缸Ⅱ522、升降液压缸Ⅲ62连接；数据采集仪分别与拉压传感器71、位移传感器72、温度传感器和应变片；中央处理器分别与液压泵站的控制阀组、数据采集仪电连接；中央处理器分别与一体式燃烧器14上的电子伺服阀及点火器电连接。
本钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统在使用时，首先根据钢筋混凝土浇注成型为一体的悬臂梁试验构件3的尺寸在炉底板12上构建合适的反力框架2，然后在炉底板12上安装下夹持装置52和悬臂梁横向夹持装置4、在反力横梁22上安装上夹持装置51和悬臂梁加载装置6，将中央处理器分别与液压泵站的控制阀组、数据采集仪电连接后吊装悬臂梁试验构件3并将其定位在混凝土柱523上后控制横向夹持机构42使夹持部件422自左右方向将悬臂梁试验构件3夹持住，然后在正对下夹持装置52的位置安装上夹持装置51、并控制升降液压缸Ⅰ512使定位压板Ⅰ513自上下方向将悬臂梁试验构件3稳固夹持，然后控制升降液压缸Ⅲ62使定位压板Ⅱ63与悬臂梁试验构件3的顶平面压接连接，然后将数据采集仪分别与各个拉压传感器71、位移传感器72、温度传感器和应变片电连接后在反力框架2外部构筑试验炉装置1，最后密闭盖好炉顶板、启动计算机即可。
试验过程中，中央处理器可以通过火焰控制回路控制一体式燃烧器14进行点火和控制火焰大小；通过温度采集回路可以采集炉体的燃烧室内的温度和悬臂梁试验构件3的温度；通过千斤顶控制回路可以实现控制升降液压缸Ⅲ62以不同的压力数值对悬臂梁试验构件3进行加载试验，通过压力采集回路可以直接采集升降液压缸Ⅲ62对悬臂梁试验构件3的加载压力；可以采集悬臂梁试验构件3作用于悬臂梁竖向夹持装置5的压力数值、进而转换为悬臂梁试验构件3承受的扭矩；通过位移采集回路可以直接采集悬臂梁试验构件3的平面位移变形量；通过应变采集回路可以直接采集悬臂梁试验构件3的钢筋应变量。本钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统可以最大可能地模拟实现火灾状况下钢筋混凝土悬臂梁试验构件发生变形失效的状况，进而通过采集的试验参数对悬臂梁试验构件3的承载性能进行研究，从而为悬臂梁试验构件3是否可以继续承载、以及可承载至多大时才坍塌失效提供数据支持。
为了便于更稳固地安装水平伸缩液压缸421，作为本发明的进一步改进方案，横向夹持机构42还包括架设在竖向支撑机构41顶部的支撑横梁423，水平伸缩液压缸421的一端通过支撑横梁423与竖向支撑机构41的顶部固定安装连接，支撑横梁423上端面对应夹持部件422的位置设有深度尺寸大于悬臂梁试验构件3的加载摆动量的开槽，即支撑横梁423的设置不影响悬臂梁加载装置6对悬臂梁试验构件3的加载。
为了实现悬臂梁加载装置6可以根据在悬臂梁试验构件3长度方向上不同的加载位置对悬臂梁试验构件3进行加载，进而得到更准确的试验数据，作为本发明的进一步改进方案，定位支座Ⅱ61的顶端与反力横梁22通过沿悬臂梁试验构件3长度方向设置的滑移定位机构安装连接。在试验前可以通过滑移定位机构沿悬臂梁试验构件3长度方向移动定位支座Ⅱ61选择合适的加载位置，通过不同加载位置的重复试验可以得到不同加载位置对悬臂梁试验构件3的影响。
为了便于正对下夹持装置52的位置在反力横梁22上定位安装上夹持装置51，作为本发明的进一步改进方案，定位支座Ⅰ511的顶端与反力横梁22也通过沿悬臂梁试验构件3长度方向设置的滑移定位机构安装连接。
作为本发明滑移定位机构的一种实施方式，如图9所示，定位支座Ⅰ511的顶端与反力横梁22之间的滑移定位机构是设置在定位支座Ⅰ511上的导向挂轮和配合设置在反力横梁22上的导向槽；定位支座Ⅱ61的顶端与反力横梁22之间的滑移定位机构是设置在定位支座Ⅱ61上的导向挂轮和配合设置在反力横梁22上的导向槽。
为了实现模拟不同跨度下钢筋混凝土悬臂梁的受火情况，即，便于根据不同的悬臂梁竖向夹持装置5的前后夹持位置造成的不同的悬臂梁试验构件3的伸出量研究火场下的悬臂梁试验构件3的变形规律，作为本发明的进一步改进方案，定位底座521的底端与炉底板12通过沿悬臂梁试验构件3长度方向设置的滑移定位机构安装连接。
为了进一步便于在前后方向上调节悬臂梁横向夹持装置4对悬臂梁试验构件3的夹持位置，作为本发明的进一步改进方案，竖向支撑机构41的底端与炉底板12通过沿悬臂梁试验构件3长度方向设置的滑移定位机构安装连接。
作为本发明滑移定位机构的一种实施方式，如图10所示，竖向支撑机构41的底端与炉底板12之间的滑移定位机构是设置在竖向支撑机构41底端上的导向轮和配合设置在炉底板12上的导轨；定位底座521的底端与炉底板12之间的滑移定位机构是设置在定位底座521底端上的导向轮和配合设置在炉底板12上的导轨。
为了便于调整悬臂梁试验构件3距离炉底板12的上平面之间的高度尺寸、进而调整悬臂梁试验构件3不同的受火面积，作为本发明的进一步改进方案，所述的竖向支撑机构41包括升降液压缸Ⅳ411，升降液压缸Ⅳ411的缸底端与炉底板12安装连接，所述的横向夹持机构42水平设置在升降液压缸Ⅳ411的伸缩端顶部，升降液压缸Ⅳ411通过液压管路与控制阀组连接。通过控制升降液压缸Ⅳ411和升降液压缸Ⅱ522的伸出量，可以实现调整悬臂梁试验构件3距离炉底板12的上平面之间的高度尺寸。
试验前可将悬臂梁试验构件3架设定位在混凝土柱523上后通过控制左右两侧水平伸缩液压缸421的不同伸出量实现对悬臂梁试验构件3的偏心夹持，进而通过控制升降液压缸Ⅲ62的伸缩实现对悬臂梁试验构件3的偏心加载。为了能够实现便于研究火场条件下偏心加载环境下悬臂梁试验构件3的变形规律，作为本发明的进一步改进方案，夹持部件422面向悬臂梁试验构件3的夹持面上也设有拉压传感器71。
实施例：
如图1至图4所示，悬臂梁试验构件3是简单的截面为方形的悬臂梁试验构件，悬臂梁竖向夹持装置5可只设置一组对悬臂梁试验构件进行定位夹持，通过此悬臂梁试验构件可以模拟单独一件悬臂梁构件的情形。
如图5至图7所示，悬臂梁试验构件3是宽度较大的截面为矩形的悬臂板梁试验构件，悬臂梁竖向夹持装置5可沿悬臂板梁构件宽度方向设置为多组对悬臂板梁试验构件进行定位夹持，通过此悬臂板梁试验构件可以模拟单独一件悬臂板梁构件的情形。
如图8所示，悬臂梁试验构件3是一体结构的、相互间具有夹角的两个悬臂梁的组合体，沿每件悬臂梁上均设有悬臂梁横向夹持装置4、悬臂梁竖向夹持装置5和悬臂梁加载装置6，两个悬臂梁的交叉连接位置也设有悬臂梁竖向夹持装置5，通过此一体结构的悬臂梁试验构件可以模拟由多件悬臂梁连接为一体的扇沿结构的悬臂梁试验构件的情形。
本钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统可模拟钢筋混凝土悬臂梁构件在不同跨度、不同加载情况下的受火情况，可对炉内温度进行实时监控，并能随时进行调节，使得炉内温度能很好的符合ISO834国际标准升温曲线或其他设定的升温曲线，进而更好地模拟钢筋混凝土悬臂梁构件的受火工况，可对钢筋混凝土悬臂梁构件在三向约束情况下的受火情况及应力应变变化规律进行研究，最大可能地模拟实现火灾状况下钢筋混凝土悬臂梁试验构件发生变形失效的状况，进而通过采集的试验参数对悬臂梁试验构件3的承载性能进行研究，从而为悬臂梁试验构件3是否可以继续承载、以及可承载至多大时才坍塌失效提供数据支持。
Claims (10)
1.一种钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统，包括试验炉装置(1)、反力框架(2)、传感器(7)和控制及数据采集装置；
试验炉装置(1)包括炉体、供油管道(13)、一体式燃烧器(14)、供风管道(15)和排烟通道；炉体采用耐火材料保护， 包括炉墙(11)、炉顶板、炉底板(12)，炉墙(11)上设有观察孔，炉墙(11)、炉顶板和炉底板(12)共同围成炉体内部密闭的燃烧室，炉底板(12)上还设有排烟口；供油管道(13)设置在炉体外部并环绕炉体设置，供油管道(13)与燃油供给机构及燃油箱连通；一体式燃烧器(14)的喷口面向炉体内部设置，并穿过炉体上的燃烧器安装孔安装在供油管道(13)上且与供油管道(13)连通，一体式燃烧器(14)与供油管道(13)的连接处安装连接有电子伺服阀及点火器；排烟通道与炉底板(12)的排烟口连通连接；供风管道(15)设置在炉体外部并环绕炉体设置，供风管道(15)与鼓风机连接；
反力框架(2)固定设置在炉体的燃烧室内，包括竖直设置的反力柱(21)和横向固定架设在反力柱(21)顶端的反力横梁(22)，反力柱(21)底端与炉底板(12)固定连接，反力柱(21)和反力横梁(22)均设置为多件，多件反力柱(21)和反力横梁(22)共同组成支撑框架结构，支撑框架结构的外部均设有耐火覆层；
其特征在于，本钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统还包括悬臂梁试验构件(3)、悬臂梁横向夹持装置(4)、悬臂梁竖向夹持装置(5)、悬臂梁加载装置(6)，悬臂梁试验构件(3)、悬臂梁横向夹持装置(4)、悬臂梁竖向夹持装置(5)和悬臂梁加载装置(6)均设置在反力框架(2)的支撑框架结构内部，且悬臂梁横向夹持装置(4)、悬臂梁竖向夹持装置(5)和悬臂梁加载装置(6)的外部均设有耐火覆层；以悬臂梁试验构件(3)的悬伸方向为前方，悬臂梁横向夹持装置(4)位于悬臂梁竖向夹持装置(5)的前方，悬臂梁加载装置(6)位于悬臂梁横向夹持装置(4)的前方；
所述的悬臂梁竖向夹持装置(5)包括相对于悬臂梁试验构件(3)竖直上下正对设置的上夹持装置(51)和下夹持装置(52)；上夹持装置(51)包括定位支座Ⅰ(511)和升降液压缸Ⅰ(512)，定位支座Ⅰ(511)的顶端与反力横梁(22)连接、底端与升降液压缸Ⅰ(512)的本体端固定连接，升降液压缸Ⅰ(512)的伸缩端通过定位压板Ⅰ(513)与悬臂梁试验构件(3)的顶平面压接连接；下夹持装置(52)包括定位底座(521)和升降液压缸Ⅱ(522)，定位底座(521)的底端与炉底板(12)连接、顶端与升降液压缸Ⅱ(522)的本体端固定连接，升降液压缸Ⅱ(522)的伸缩端通过混凝土柱(523)与悬臂梁试验构件(3)的底平面压接连接；
所述的悬臂梁横向夹持装置(4)左右对称设置在悬臂梁试验构件(3)两侧，悬臂梁横向夹持装置(4)包括竖直方向设置的竖向支撑机构(41)和水平方向设置的横向夹持机构(42)；竖向支撑机构(41)的底端与炉底板(12)安装连接；横向夹持机构(42)面向悬臂梁试验构件(3)水平设置在竖向支撑机构(41)的顶部，横向夹持机构(42)包括水平伸缩液压缸(421)和夹持部件(422)，水平伸缩液压缸(421)的一端与竖向支撑机构(41)的顶部固定安装连接、另一端与夹持部件(422)安装连接；
所述的悬臂梁加载装置(6)包括定位支座Ⅱ(61)和升降液压缸Ⅲ(62)；定位支座Ⅱ(61)的顶端与反力横梁(22)连接、底端与升降液压缸Ⅲ(62)的本体端固定连接，升降液压缸Ⅲ(62)的伸缩端通过定位压板Ⅱ(63)与悬臂梁试验构件(3)的顶平面压接连接；
所述的传感器(7)包括拉压传感器(71)、位移传感器(72)、温度传感器和应变片；拉压传感器(71)设置为多件，升降液压缸Ⅰ(512)的伸缩端与定位压板Ⅰ(513)之间、或者定位压板Ⅰ(513)与悬臂梁试验构件(3)的顶平面之间设有拉压传感器(71)，升降液压缸Ⅱ(522)的伸缩端与混凝土柱(523)之间、或者混凝土柱(523)与悬臂梁试验构件(3)的底平面之间设有拉压传感器(71)，升降液压缸Ⅲ(62)的伸缩端与定位压板Ⅱ(63)之间、或者定位压板Ⅱ(63)与悬臂梁试验构件(3)的顶平面之间设有拉压传感器(71)；位移传感器(72)至少设置在悬臂梁试验构件(3)的前端位置，且位移传感器(72)的测量端与悬臂梁试验构件(3)顶靠连接、本体端与反力柱(21)固定安装连接；温度传感器设置为多件，悬臂梁试验构件(3)内部设有温度传感器，试验炉装置(1)的炉体内部设有温度传感器；应变片设置为多件、设置在悬臂梁试验构件(3)内部的钢筋上；
所述的控制及数据采集装置包括中央处理器、液压泵站、数据采集仪、液压缸控制回路、火焰控制回路、温度采集回路、压力采集回路、位移采集回路和应变采集回路；液压泵站包括控制阀组，控制阀组通过液压管路分别与升降液压缸Ⅰ(512)、升降液压缸Ⅱ(522)、升降液压缸Ⅲ(62)连接；数据采集仪分别与拉压传感器(71)、位移传感器(72)、温度传感器和应变片电连接；中央处理器分别与液压泵站的控制阀组、数据采集仪电连接；中央处理器分别与一体式燃烧器(14)上的电子伺服阀及点火器电连接。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统，其特征在于，横向夹持机构(42)还包括架设在竖向支撑机构(41)顶部的支撑横梁(423)，水平伸缩液压缸(421)的一端通过支撑横梁(423)与竖向支撑机构(41)的顶部固定安装连接，支撑横梁(423) 上端面对应夹持部件(422)的位置设有深度尺寸大于悬臂梁试验构件(3)的加载摆动量的开槽。
3.根据权利要求2所述的钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统，其特征在于，定位支座Ⅱ(61)的顶端与反力横梁(22)通过沿悬臂梁试验构件(3)长度方向设置的滑移定位机构安装连接。
4.根据权利要求3所述的钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统，其特征在于，定位支座Ⅰ(511)的顶端与反力横梁(22)也通过沿悬臂梁试验构件(3)长度方向设置的滑移定位机构安装连接。
5.根据权利要求4所述的钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统，其特征在于，定位支座Ⅰ(511)的顶端与反力横梁(22)之间的滑移定位机构是设置在定位支座Ⅰ(511)上的导向挂轮和配合设置在反力横梁(22)上的导向槽；定位支座Ⅱ(61)的顶端与反力横梁(22)之间的滑移定位机构是设置在定位支座Ⅱ(61)上的导向挂轮和配合设置在反力横梁(22)上的导向槽。
6.根据权利要求4所述的钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统，其特征在于，定位底座(521)的底端与炉底板(12)通过沿悬臂梁试验构件(3)长度方向设置的滑移定位机构安装连接。
7.根据权利要求6所述的钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统，其特征在于，竖向支撑机构(41)的底端与炉底板(12)通过沿悬臂梁试验构件(3)长度方向设置的滑移定位机构安装连接。
8.根据权利要求7所述的钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统，其特征在于，竖向支撑机构(41)的底端与炉底板(12)之间的滑移定位机构是设置在竖向支撑机构(41)底端上的导向轮和配合设置在炉底板(12)上的导轨；定位底座(521)的底端与炉底板(12)之间的滑移定位机构是设置在定位底座(521)底端上的导向轮和配合设置在炉底板(12)上的导轨。
9.根据权利要求1至8任一权利要求所述的钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统，其特征在于，所述的竖向支撑机构(41)包括升降液压缸Ⅳ(411)，升降液压缸Ⅳ(411)的缸底端与炉底板(12)安装连接，所述的横向夹持机构(42)水平设置在升降液压缸Ⅳ(411)的伸缩端顶部，升降液压缸Ⅳ(411)通过液压管路与控制阀组连接。
10.根据权利要求1至8任一权利要求所述的钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统，其特征在于，夹持部件(422)面向悬臂梁试验构件(3)的夹持面上也设有拉压传感器(71)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810063174.0A CN108152122B (zh) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | 一种钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810063174.0A CN108152122B (zh) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | 一种钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108152122A CN108152122A (zh) | 2018-06-12 |
| CN108152122B true CN108152122B (zh) | 2019-08-13 |
Family
ID=62456808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810063174.0A Expired - Fee Related CN108152122B (zh) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | 一种钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108152122B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109030236A (zh) * | 2018-10-18 | 2018-12-18 | 吉林建筑大学 | 一种城市地下综合管廊结构火灾行为试验装置及试验方法 |
| CN109557132B (zh) * | 2019-01-15 | 2021-02-26 | 中国矿业大学 | 一种钢结构节点的抗火试验装置 |
| CN110108562A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-09 | 西安建筑科技大学 | 一种斜支撑节点抗滑移试验静力加载装置及加载方法 |
| CN110296887B (zh) * | 2019-06-11 | 2021-04-27 | 大连理工大学 | 一种空间结构多平面复杂荷载加载试验系统及试验方法 |
| CN110274818A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-24 | 东南大学 | 一种缆索支承桥梁火致断索的组合试验装置 |
| CN111380756B (zh) * | 2020-02-18 | 2022-12-06 | 广东粤检工程质量检测有限公司 | 钢筋混凝土横梁受压弯矩测量用加负载工装 |
| AU2021392609A1 (en) * | 2020-12-02 | 2023-06-22 | Valmont Industries, Inc. | System, method and apparatus for testing and evaluating flame resistance |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2977918B2 (ja) * | 1991-02-20 | 1999-11-15 | 積水ハウス株式会社 | 建築構造部材の耐火試験装置 |
| CN201285396Y (zh) * | 2008-11-27 | 2009-08-05 | 哈尔滨工业大学 | 约束梁的抗火试验装置 |
| CN201293781Y (zh) * | 2008-11-28 | 2009-08-19 | 哈尔滨工业大学 | 约束柱抗火试验装置 |
| CN101408536B (zh) * | 2008-11-28 | 2012-06-06 | 哈尔滨工业大学 | 混凝土多跨连续梁或板的抗火试验装置 |
| KR100946740B1 (ko) * | 2009-11-10 | 2010-04-01 | 한국건설기술연구원 | 가열로 하중재하장치 |
| CN105043851A (zh) * | 2015-07-29 | 2015-11-11 | 安徽建筑大学 | 火灾试验炉加载装置 |
-
2018
- 2018-01-23 CN CN201810063174.0A patent/CN108152122B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108152122A (zh) | 2018-06-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108152122B (zh) | 一种钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统 | |
| CN104215653B (zh) | 一种千斤顶边界约束钢筋混凝土板抗火试验系统 | |
| CN104677940B (zh) | 一种钢筋混凝土壳抗火试验系统 | |
| CN107655757B (zh) | 一种柱子失效后楼板的性能检测试验系统 | |
| CN101477108B (zh) | 周支承足尺钢筋混凝土双向板抗火试验装置及其实现方法 | |
| CN204241476U (zh) | 千斤顶面内约束钢筋混凝土板抗火试验系统 | |
| CN203965359U (zh) | 钢筋混凝土楼板的抗火试验系统 | |
| CN107478677A (zh) | 弹簧、阻尼器边界约束多约束钢筋混凝土板抗火试验系统 | |
| CN204228643U (zh) | 连续钢筋混凝土板面内约束抗火试验系统 | |
| CN206601297U (zh) | 装配式异形柱结构加载装置 | |
| CN103698210B (zh) | 燃料组件综合力学性能试验装置及其实验方法 | |
| CN108061667B (zh) | 一种组合楼盖抗火性能的测试装置实现方法 | |
| CN106153314A (zh) | 一种平面框架节点加载及节点区剪切变形测量装置 | |
| CN104677667A (zh) | 一种可提供构件轴向弹性约束的抗火试验装置及方法 | |
| CN106680090A (zh) | 一种角钢交叉斜材稳定承载力试验装置及试验方法 | |
| CN101413937A (zh) | 约束梁的抗火试验装置 | |
| CN101413938A (zh) | 约束柱抗火试验装置 | |
| CN102901648B (zh) | 一种用于柱抗火试验的约束装置 | |
| CN104749047A (zh) | 一种受弯构件力学性能测试装置及其使用方法 | |
| CN204439387U (zh) | 一种可提供构件轴向弹性约束的抗火试验装置 | |
| CN201293781Y (zh) | 约束柱抗火试验装置 | |
| CN201335832Y (zh) | 周支承足尺钢筋混凝土双向板抗火试验装置 | |
| CN206573386U (zh) | 角钢交叉斜材稳定承载力试验装置 | |
| CN206074164U (zh) | 变压器高压套管端部一字型金具三维拉力传感器 | |
| CN110320110B (zh) | 一种拉伸试验装置及加热装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190813 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |