CN114324465A - 一种桥梁索体的耐高温试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

一种桥梁索体的耐高温试验系统及试验方法，所述桥梁索体的耐高温试验系统包括高温炉，支架，热电偶，一个设置在所述高温炉外的垫块，一个用于控制所述高温炉的温升控制模块，以及一个与所述热电偶电性连接的数据处理模块。所述桥梁索体架设在所述支架与垫块上以使所述桥梁索体的部分收容于所述高温炉内。所述温升控制模块控制所述高温炉按照公式进行升温。所述数据处理模块包括阈值设置单元，数据比较单元，差值比较单元，以及耐高温性输出单元。所所述耐高温性输出单元用于当所述任意两个差值的差小于所述阈值时输出所述桥梁索体耐高温合格的结论。本耐高温试验系统及试验方法可以快速方便地得出桥梁索体耐高温性能是否合格。

Description

一种桥梁索体的耐高温试验系统及试验方法

技术领域

本发明涉及桥梁用缆索制造技术领域，特别是一种桥梁索体的耐高温试验系统及试验方法。

背景技术

随着桥梁和建筑火灾的日益增多，人们对于拉索或主缆在火灾作用下的性能变化以及由此产生的危害越来越关注。对于使用在桥梁和建筑结构中的拉索来说，火灾比风、地震等灾害更具威胁。这种威胁主要体现为高温对结构的影响，即高温导致结构产生温度内力及机构材料强度、刚度的下降，因此准确地检测火灾时拉索或主缆索股的升温状况，是拉索或主缆抗火研究的主要方向。利用燃烧试验来确定拉索或主缆耐火性能是最有效手段之一。目前还没有一项标准或规范明确桥梁和建筑用缆索的耐火试验和检测方法以获得使用在桥梁或建筑中的拉索或主缆是否耐火合格。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种桥梁索体的耐高温试验系统及试验方法，以解决上述技术问题。

一种桥梁索体的耐高温试验系统，其包括一个高温炉，一个设置在所述高温炉内的支架，至少一个设置在所述桥梁索体内部的热电偶，一个设置在所述高温炉外的垫块，一个用于控制所述高温炉的温升控制模块，以及一个与所述热电偶电性连接的数据处理模块。所述桥梁索体架设在所述支架与垫块上以使所述桥梁索体的部分收容于所述高温炉内。所述温升控制模块控制所述高温炉按照下述公式进行升温：

T_g-T_g0＝1080×(1-0.325e^-t/6-0.675e^-2.5t)

式中：

t——温升持续时间；

T_g——温度升高了t后的热烟气平均温度；

T_g0——温升前高温炉内的温度。

所述数据处理模块包括一个阈值设置单元，一个数据比较单元，一个差值比较单元，以及一个耐高温性输出单元。所述阈值设置单元用于预先设置所述桥梁索体耐火试验合格时的阈值。所述数据比较单元用于将同一时刻所述热电偶所回传的温度与T_g进行比较以获得差值。所述差值比较单元用于将任意两个差值进行比较。所述耐高温性输出单元用于将任意两个差值的差与所述阈值设置单元设置的阈值进行比较并当所述任意两个差值的差小于所述阈值时输出所述桥梁索体耐高温合格的结论。

进一步地，所述支架由不锈钢制成。

进一步地，所述热电偶为K型或S型。

进一步地，所述热电偶沿桥梁索体的横截面的圆周方向设有四个热电偶，且该四个所述热电偶围绕所述桥梁索体的中心轴线平均分布。

进一步地，所述桥梁索体包括多根钢丝，以及包覆在多根所述钢丝外侧的耐火防护层，所述热电偶设置在所述钢丝的表面并位于所述耐火防护层与钢丝之间。

进一步地，所述桥梁索体设置在所述高温炉体的轴向中心位置处。

进一步地，所述桥梁索体的耐高温试验系统还包括一个数据采集模块，所述数据采集模块用于通过所述热电偶采集所述桥梁索体的升温数据。

一种桥梁索体的耐高温试验方法，其包括如下步骤：

提供一个高温炉，一个设置在所述高温炉内的支架，至少一个设置在所述桥梁索体内部的热电偶，以及一个设置在所述高温炉外的垫块；

将所述桥梁索体放置在所述高温炉中，并使该桥梁索体架设在所述支架与垫块上；

提供一个所述温升控制模块，所述温升控制模块控制所述高温炉按照下述公式进行升温：

T_g-T_g0＝1080×(1-0.325e^-t/6-0.675e^-2.5t)

式中：

t——温升持续时间；

T_g——温度升高了t后的热烟气平均温度；

T_g0——温升前高温炉内的温度；

提供一个数据处理模块，所述数据处理模块包括一个阈值设置单元，一个数据比较单元，一个差值比较单元，以及一个耐高温性输出单元。所述阈值设置单元用于预先设置所述桥梁索体耐火试验合格时的阈值。所述数据比较单元用于将同一时刻所述热电偶所回传的温度与T_g进行比较以获得差值。所述差值比较单元用于将任意两个差值进行比较。所述耐高温性输出单元用于将任意两个差值的差与所述阈值设置单元设置的阈值进行比较并当所述任意两个差值的差小于所述阈值时输出所述桥梁索体耐高温合格的结论。

进一步地，所述热电偶沿桥梁索体的横截面的圆周方向设有至少四个热电偶，且该四个所述热电偶围绕所述桥梁索体的中心轴线平均分布。

进一步地，所述桥梁索体的耐高温试验方法还包括如下步骤：提供一个数据采集模块，所述数据采集模块用于用于通过所述热电偶采集所述桥梁索体的升温数据。

与现有技术相比，本发明提供的桥梁索体的耐高温试验系统及试验方法首先将所述桥梁索体放置在所述高温炉中，并使用所述支架与垫块将其架空以避免该桥梁索体与高温炉体接触或与地面接触而影响采集到的数据的准确性。在为所述高温炉加热的过程，应当通过所述温升控制模块来控制所述高温炉的温升过程，即使所述高温炉按照下述公式进行升温：T_g-T_g0＝1080×(1-0.325e^-t/6-0.675e^-2.5t)。通过该温升控制模块使得前期加温时间较短，而到达一定时间后，高温炉的温度将恒定在一定范围内，而使用该公式可以将温度恒定一个恒定值上，这将非常有利于桥梁索体的温度测试。当采集到桥梁索体的温度值后，通过所述数据处理模块对这些数据进行处理，即将所采集到的温度与高温炉内的温度进行比较并求差值，并将任意两个差值进行比较并求差，然后将该差与设定的阈值进行比较，如果该差值小于所设定的阈值便得出所述桥梁索体的耐火性能合格的结构，否则便不合格。

附图说明

图1为本发明提供的桥梁索体的耐高温试验系统的结构示意图。

图2为本发明提供的进行耐高温试验的桥梁索体的截面结构示意图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。

如图1和图2所示，其为本发明提供的一种桥梁索体的耐高温试验系统的原理框图。所述桥梁索体的耐高温试验系统用于检测一个桥梁索体10的耐高温性能。所述桥梁索体10可以为拉索，也可以为悬索等各种类型的索体，其包括多根钢丝11，包覆在多根所述钢丝11外侧的耐火防护层12，以及至少一根设置在所述钢丝11与耐火防护层12之间的热电偶13。所述钢丝11及耐火防护层13本身为现有技术，在此不再赘述。所述热电偶13的数量可以根据该桥梁索体的直径大小来设置。在本实施例中，所述桥梁索体中设置了四根热电偶13。四个所述热电偶13沿桥梁索体的横截面的圆周方向设置，且该四个所述热电偶13围绕所述桥梁索体的中心轴线平均分布。所述热电偶13本身为现有技术，其为可以直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号的电子元件。所述桥梁索体的耐高温试验系统包括一个高温炉20，一个设置在所述高温炉20内的支架30，一个设置在所述高温炉20外的垫块40，一个用于控制所述高温炉20的温升控制模块50，一个与所述热电偶13电性连接的数据采集模块60，以及一个用于处理相关数据的数据处理模块80。可以想到的是，所述桥梁索体的耐高温试验系统还包括其他的一些功能模块，如组装模块，电气连接模块等等，其为本领域技术人员习知的技术，在此不再详细说明。所述桥梁索体10本身为现有技术，其包括多根钢丝，该多根钢丝有序地排列在一起，形成一个绳索状结构，具体结构在此不再详细说明。

所述高温炉20本身为一种现有技术，其在各工矿企业、科研单位化验室、实验室加温、热处理等场合经常使用。所述高温炉10的规格有规格有：1000℃、1200℃、1300℃，最高可达1600℃，并可根据用户需要定制特殊规格电炉。在本实施例中，所述高温炉10的高温要求达到1500℃。

所述支架30可以由不锈钢制成，其形状与结构可以根据实际的需要而设定，并用于架设所述桥梁索体10的一端。所述支架30的高度应当使所述桥梁索体10位于所述高温炉20的轴向中心位置，以使该桥梁索体10充分受热。

所述垫块40设置在所述高温炉20的外侧，即置于空气中，其形状及结构没有要求，只要其高度使所述桥梁索体10位于所述高温炉20的轴向中心位置即可。

所述温升控制模块50用于控制所述高温炉20的加热设备，以使其按照用户的需求实现某种温升曲线。在本实施例中，所述桥梁索体10的耐火试验要求前期加温时间较短，即温度升高的时间较短，而到达一定时间后，高温炉20的温度将恒定在一定范围内，优选的是，到达一定时间后，高温炉20的温度可以恒定在一个固定值上，以测试所述桥梁索体10的耐火性能。因此，所述温升控制模块50控制所述高温炉按照下述公式进行升温：

T_g-T_g0＝1080×(1-0.325e^-t/6-0.675e^-2.5t)

式中：

t——温升持续时间；

T_g——温度升高了t后的热烟气平均温度；

T_g0——温升前高温炉内的温度。

在上述公式，t的单位为分钟，T_g的位置为摄氏度，T_g0的单位也为摄氏度。

当高温炉20依据上述公式来控制其内的温度升高时，其前期温度抬升的期间将很短，而后将维持在一定恒定值上。当然可以想到的是，所述恒定值不是一个绝对的恒定值，而是在一个微小上下变动的范围内，该微小变动可以接受，因此可以视为其为一个恒定值。当所述桥梁索体10处于一个恒定的高温环境下测试其耐火性能时，最能体现其耐火性，从而非常有利于桥梁索体10的温度测试及耐火测试。因为在现实中，当发生火灾时，或处于高温环境中时，其温度一定是变化的，而如果桥梁索体10能在一个恒定的高温下达到一个合格的耐受水平，则表明该桥梁索体10的耐火性能是合格的。

所述数据采集模块60与四个所述热电偶13电性连接，并用于采集所述热电偶13回传的数据。所述数据采集模块60可以为一个数据采集器，其本身为现有技术，在此不再赘述。所述数据采集模块用于采集并记录t时刻所述热电偶13所回传的温度，并将输送给所述数据处理模块80进行处理。

所述数据处理模块80与所述数据采集模块60电连接并用于处理所采集到的数据。所述数据处理模块80包括一个阈值设置单元81，一个数据比较单元82，一个差值比较单元83，以及一个耐高温性输出单元84。可以想到的是，所述数据处理模块80是在一个计算机系统中进行，其通过程序编制而完成。至于所编制的程序本身，只要本领域技术人员能够理解本发明创造的技术方案，就可以利用现有的计算机语言编制出来，在此不再赘述。所述阈值设置单元81用于预先设置所述桥梁索体10耐火试验合格时的阈值。该阈值可以根据不同的桥梁索体10设置为不同的数值。所述阈值通常为一个很小的正值，而不为0。因为如果为0时，将对耐火试验的合格要求太严苛。也因此，所述阈值越大，耐火试验的合格要求将宽松。所述数据比较单元82用于将同一时刻所述热电偶13所回传的温度与T_g进行比较以获得差值。T_g是由温升控制模块50提供的，在某一个t时刻T_g是一个已知的值，这个值已经由所述温升控制模块50所记录。同时在某一个t时刻，所述热电偶13所回传的温度也可以由所述数据采集模块70所获取，从而可以由所述数据比较模块82对其进行求差，且该差值记录在所述计算机系统中，如RAM中。所述差值比较单元83用于将所述数据比较单元82所获取的差值中的任意两个差值进行比较做差。所述差值比较单元83完全是一个数学模型，其将任意两个差值进行比较做差，然后输出，这个差值可能为0，或者为一个很小的值。所述耐高温性输出单元84用于将任意两个差值的差与所述阈值设置单元81设置的阈值进行比较以判断该桥梁索体10的耐火试验是否合格。当所述任意两个差值的差小于所述阈值时则表明该桥梁索体10的耐火试验合格，否则不合格，也即当所述任意两个差值的差小于所述阈值时所述耐高温性输出单元84将输出所述桥梁索体10耐高温合格的结论。

当任意两个差值的差小于所述阈值时，则表面所述桥梁索体10在所述高温炉20内的升温曲线与高温炉20的升温曲线基本相似，说明该桥梁索体10没有发生温度突变，可以说明所述耐火防护层12或者其他材料既没有破损，也没有着火，从而得出桥梁索体10耐高温合格的结论。

本发明还提供了一种桥梁索体的耐高温试验方法，其包括如下步骤：

STEP101：提供一个高温炉20，一个设置在所述高温炉20内的支架30，至少一个设置在所述桥梁索体10内部的热电偶13，以及一个设置在所述高温炉20外的垫块40；

STEP102：将所述桥梁索体10放置在所述高温炉20中，并使该桥梁索体10架设在所述支架30与垫块40上；

STEP103：提供一个所述温升控制模块50，所述温升控制模块50控制所述高温炉20按照下述公式进行升温：

T_g-T_g0＝1080×(1-0.325e^-t/6-0.675e^-2.5t)

式中：

t——温升持续时间；

T_g——温度升高了t后的热烟气平均温度；

T_g0——温升前高温炉内的温度；

STEP104：提供一个数据采集模块60，所述数据采集模块60用于采集所述热电偶13回传的数据；

STEP105：提供一个数据处理模块80，所述数据处理模块80包括一个阈值设置单元81，一个数据比较单元82，一个差值比较单元83，以及一个耐高温性输出单元84，所述阈值设置单元81用于预先设置所述桥梁索体10耐火试验合格时的阈值，所述数据比较单元82用于将同一时刻所述热电偶13所回传的温度与T_g进行比较以获得差值，所述差值比较单元83用于将任意两个差值进行比较，所述耐高温性输出单元84用于将任意两个差值的差与所述阈值设置单元设置的阈值进行比较并当所述任意两个差值的差小于所述阈值时输出所述桥梁索体10耐高温合格的结论。

与现有技术相比，本发明提供的桥梁索体的耐高温试验系统及试验方法首先将所述桥梁索体10放置在所述高温炉20中，并使用所述支架30与垫块40将其架空以避免该桥梁索体10与高温炉20体接触或与地面接触而影响采集到的数据的准确性。在为所述高温炉20加热的过程，应当通过所述温升控制模块50来控制所述高温炉20的温升过程，即使所述高温炉20按照下述公式进行升温：T_g-T_g0＝1080×(1-0.325e^-t/6-0.675e^-2.5t)。通过该温升控制模块50使得前期加温时间较短，而到达一定时间后，高温炉20的温度将恒定在一定范围内，而使用该公式可以将温度恒定一个恒定值上，这将非常有利于桥梁索体的温度测试。当采集到桥梁索体10的温度值后，通过所述数据处理模块80对这些数据进行处理，即将所采集到的温度与高温炉20内的温度进行比较并求差值，并将任意两个差值进行比较并求差，然后将该差与设定的阈值进行比较，如果该差值小于所设定的阈值便得出所述桥梁索体的耐火性能合格的结构，否则便不合格。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种桥梁索体的耐高温试验系统，其特征在于：所述桥梁索体的高温试验系统包括一个高温炉，一个设置在所述高温炉内的支架，至少一个设置在所述桥梁索体内部的热电偶，一个设置在所述高温炉外的垫块，一个用于控制所述高温炉的温升控制模块，以及一个与所述热电偶电性连接的数据处理模块，所述桥梁索体架设在所述支架与垫块上以使所述桥梁索体的部分收容于所述高温炉内，所述温升控制模块控制所述高温炉按照下述公式进行升温：

T_g-T_g0＝1080×(1-0.325e^-t/6-0.675e^-2.5t)

式中：

t——温升持续时间；

T_g——温度升高了t后的热烟气平均温度；

T_g0——温升前高温炉内的温度，

所述数据处理模块包括一个阈值设置单元，一个数据比较单元，一个差值比较单元，以及一个耐高温性输出单元，所述阈值设置单元用于预先设置所述桥梁索体耐火试验合格时的阈值，所述数据比较单元用于将同一时刻所述热电偶所回传的温度与T_g进行比较以获得差值，所述差值比较单元用于将任意两个差值进行比较，所述耐高温性输出单元用于将任意两个差值的差与所述阈值设置单元设置的阈值进行比较并当所述任意两个差值的差小于所述阈值时输出所述桥梁索体耐高温合格的结论。

2.如权利要求1所述的桥梁索体的耐高温试验系统，其特征在于：所述支架由不锈钢制成。

3.如权利要求1所述的桥梁索体的耐高温试验系统，其特征在于：所述热电偶为K型或S型。

4.如权利要求1所述的桥梁索体的耐高温试验系统，其特征在于：所述热电偶沿桥梁索体的横截面的圆周方向设有四个热电偶，且该四个所述热电偶围绕所述桥梁索体的中心轴线平均分布。

5.如权利要求1所述的桥梁索体的耐高温试验系统，其特征在于：所述桥梁索体包括多根钢丝，以及包覆在多根所述钢丝外侧的耐火防护层，所述热电偶设置在所述钢丝的表面并位于所述耐火防护层与钢丝之间。

6.如权利要求1所述的桥梁索体的耐高温试验系统，其特征在于：所述桥梁索体设置在所述高温炉体的轴向中心位置处。

7.如权利要求1所述的桥梁索体的耐高温试验系统，其特征在于：所述桥梁索体的耐高温试验系统还包括一个数据采集模块，所述数据采集模块用于通过所述热电偶采集所述桥梁索体的升温数据。

8.一种桥梁索体的耐高温试验方法，其包括如下步骤：

提供一个高温炉，一个设置在所述高温炉内的支架，至少一个设置在所述桥梁索体内部的热电偶，以及一个设置在所述高温炉外的垫块；

将所述桥梁索体放置在所述高温炉中，并使该桥梁索体架设在所述支架与垫块上；

提供一个所述温升控制模块，所述温升控制模块控制所述高温炉按照下述公式进行升温：

T_g-T_g0＝1080×(1-0.325e^-t/6-0.675e^-2.5t)

式中：

t——温升持续时间；

T_g——温度升高了t后的热烟气平均温度；

T_g0——温升前高温炉内的温度，

提供一个数据处理模块，所述数据处理模块包括一个阈值设置单元，一个数据比较单元，一个差值比较单元，以及一个耐高温性输出单元，所述阈值设置单元用于预先设置所述桥梁索体耐火试验合格时的阈值，所述数据比较单元用于将同一时刻所述热电偶所回传的温度与T_g进行比较以获得差值，所述差值比较单元用于将任意两个差值进行比较，所述耐高温性输出单元用于将任意两个差值的差与所述阈值设置单元设置的阈值进行比较并当所述任意两个差值的差小于所述阈值时输出所述桥梁索体耐高温合格的结论。

9.如权利要求8所述的桥梁索体的耐高温试验方法，其特征在于：所述热电偶沿桥梁索体的横截面的圆周方向设有至少四个热电偶，且该四个所述热电偶围绕所述桥梁索体的中心轴线平均分布。

10.如权利要求8所述的桥梁索体的耐高温试验方法，其特征在于：所述桥梁索体的耐高温试验方法还包括如下步骤：提供一个数据采集模块，所述数据采集模块用于用于通过所述热电偶采集所述桥梁索体的升温数据。

Images