本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
一种钢筋混凝土悬臂梁构件的抗火试验系统
本专利技术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
技术介绍
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。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术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。作为本专利技术的进一步改进方案，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。作为本专利技术的进一步改进方案，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。作为本专利技术的进一步改进方案，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。作为本专利技术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的本文档来自技高网...
【技术保护点】
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；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、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；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、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...
【技术特征摘要】
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；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、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；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...
【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，王渊，马帅，吴加超，段亚昆，史伟男，王腾焱，王佳，李晔，耿铎，袁广林，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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