一种钢筋混凝土壳抗火试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种钢筋混凝土壳抗火试验系统，包括试验炉装置、加载装置和控制及数据采集装置，加载梁（2.3）梁底布置一个或多个与控制及数据采集装置的应变采集回路电连接的拉压传感器（3.1.2），每个拉压传感器（3.1.2）连接有一个千斤顶（2.4），每个千斤顶固定连接有传力杆（2.5），传力杆（2.5）伸入钢筋混凝土壳（4）内。本钢筋混凝土壳抗火试验系统利用千斤顶进行竖向加载，以模拟现实中的结构应力，能够深入研究钢筋混凝土壳的火灾行为以及竖向均布或集中拉压荷载作用对钢筋混凝土壳抗火性能的影响规律，进而根据试验数据指导钢筋混凝土壳的抗火设计，提高其抗火性能。

【技术实现步骤摘要】
一种钢筋混凝土壳抗火试验系统
本专利技术专利涉及一种钢筋混凝土壳抗火试验系统，具体是一种利用千斤顶进行竖向加载的钢筋混凝土壳抗火试验系统，属于建构筑结构防灾减灾

技术介绍
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，近年来钢筋混凝土壳结构在建筑、能源、海洋工程及航空航天等工业领域有着广泛的应用，建构筑物一旦失火，对人们的生命和财产造成巨大损失。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、板、壳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火灾领域研究的重要课题。钢筋混凝土壳具有很好的空间传力性能，能以较小的构件厚度形成承载能力高、刚度大的承重结构，能兼承重结构和围护结构的双重作用，因而广泛应用于建筑结构中。当建筑发生火灾时，其受火面积加大，受火相对严重。如果钢筋混凝土壳坍塌，会带来较为严重的后果，因此研究结构中钢筋混凝土壳在火灾中的抗火性能，进行合理的抗火设计，具有重要的意义。目前国内对于钢筋混凝土壳的抗火性能研究较少且处于数值模拟阶段，抗火试验研究较少。大多数的钢筋混凝土壳的抗火实验没有考虑受力变化对其抗火性能的影响，致使实验测试结果与实际应用环境数据不符，结果失真。因此研究不同受力环境下钢筋混凝土壳在火灾中的抗火性能，进行合理的抗火设计，具有重要的意义。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术专利提供一种钢筋混凝土壳抗火试验系统，通过对钢筋混凝土壳施加不同的约束来分析其抗火性能的规律，进而根据试验数据指导钢筋混凝土壳的抗火设计，提高其抗火性能。为了实现上述目的，钢筋混凝土壳抗火试验系统，包括试验炉装置、加载装置和控制及数据采集装置，试验炉装置包括炉体、槽型支撑、一体式燃烧器、供油管道和炉底板，所述的槽型支撑截面是槽钢型结构，其槽口宽度尺寸与钢筋混凝土壳的厚度尺寸配合，且钢筋混凝土壳卡入槽口内部，一体式燃烧器的喷口朝向炉体内部设置，一体式燃烧器的进油孔与供油管道连通，供油管道设置在炉体外部并环绕炉体，供油管道与燃油供给机构及燃油箱连通；炉底板固定连接在炉体底部，上面设置有与排烟通道连通的烟道口；控制及数据采集装置包括中央处理器、火焰控制回路、温度采集回路、位移采集回路和应变采集回路，中央处理器与数据采集仪、一体式燃烧器上的电子伺服阀及点火器电连接，数据采集仪与炉温热电偶电连接，还包括钢筋混凝土梁、垫板和固定铰支座，钢筋混凝土梁固定在炉体的上端面，垫板焊接在钢筋混凝土梁上，垫板和固定铰支座之间设置有与控制及数据采集装置的应变采集回路电连接的拉压传感器；槽型支撑安装在固定铰支座上；加载装置包括支撑柱、反力梁、加载梁、千斤顶和传力杆,支撑柱设置在试验炉装置的四角，与反力梁连接组合成整体框架，所述的加载梁通过连接孔与反力梁连接，加载梁梁底布置一个或多个与控制及数据采集装置的应变采集回路电连接的拉压传感器，每个拉压传感器连接有一个千斤顶，每个千斤顶固定连接有传力杆，传力杆伸入钢筋混凝土壳内，通过螺帽固定在钢筋混凝土壳的加载点位置。作为本专利技术的进一步改进方案，所述的试验炉装置还包括水循环管道，水循环管道包裹于排烟通道外部、并通过电子伺服阀与水泵连接；所述的控制及数据采集装置还包括炉温控制回路，中央处理器与水循环管道上的电子伺服阀电连接。作为本专利技术的进一步改进方案，所述的炉体采用耐火材料保护，炉墙上设置有燃烧器安装孔，柔性耐火材料粘贴在固定铰支座及其周围，并用柔性耐火材料填充钢筋混凝土壳与炉体之间的缝隙；伸入钢筋混凝土壳内的传力杆外面包裹刚性耐火材料。作为本专利技术的进一步改进方案，所述的柔性耐火材料采用耐火纤维棉，刚性耐火材料采用耐火陶瓷管。作为本专利技术的进一步改进方案，所述的千斤顶采用同步液压千斤顶。作为本专利技术的进一步改进方案，钢筋混凝土壳的加载点位置的上下表面分别设置垫块，在垫块与钢筋混凝土壳之间分别设置橡胶垫片。作为本专利技术的进一步改进方案，所述的垫块采用耐火钢，所述的橡胶垫片采用耐火硅橡胶。作为本专利技术的进一步改进方案，所述的垫块与钢筋混凝土壳接触的面加工成与钢筋混凝土壳适配的凹面状。作为本专利技术的进一步改进方案，所述的炉体上设置观火孔。与现有技术相比，本钢筋混凝土壳抗火试验系统利用千斤顶进行竖向加载，以模拟现实中的结构应力。能够深入研究钢筋混凝土壳的火灾行为以及竖向均布或集中拉压荷载作用对钢筋混凝土壳抗火性能的影响规律。试验系统安装、拆卸方便，试验效率高；炉内温度采用热电偶测量，可对炉内温度进行实时监控，并能随时进行调节；由于设有温度采集回路、位移采集回路和应变采集回路，因此可以同时测量试验壳内混凝土和钢筋的温度、板平面内、外位移和钢筋应变等参数。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是图1的A-A向剖视图；图4是本专利技术的钢筋混凝土壳加载点位置的部件结构示意图。图5是图1的B处局部放大图。图中：1.1、炉体，1.2、钢筋混凝土梁，1.3、垫板，1.4、固定铰支座，1.5、槽型支撑，1.6、一体式燃烧器，1.7、供油管道，1.8、炉底板，2.1、支撑柱，2.2、反力梁，2.3、加载梁，2.4、千斤顶，2.5、传力杆，2.6、螺帽，2.7、垫板，2.8、橡胶垫片，3.1、拉压传感器，3.2、炉温热电偶，4、钢筋混凝土壳，5、柔性耐火材料，6、刚性耐火材料，7、排烟通道，8、烟道口，9、水循环管道，10、水泵，11、燃油供给机构及燃油箱。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。如图1至5所示，本钢筋混凝土壳抗火试验系统，包括试验炉装置、加载装置和控制及数据采集装置，试验炉装置包括炉体（1.1）、槽型支撑（1.5）、一体式燃烧器（1.6）、供油管道（1.7）和炉底板（1.8），所述的槽型支撑（1.5）截面是槽钢型结构，其槽口宽度尺寸与钢筋混凝土壳（4）的厚度尺寸配合，且钢筋混凝土壳（4）卡入槽口内部，一体式燃烧器（1.6）的喷口朝向炉体（1.1）内部设置，一体式燃烧器（1.6）的进油孔与供油管道（1.7）连通，供油管道（1.7）设置在炉体（1.1）外部并环绕炉体（1.1），供油管道（1.7）与燃油供给机构及燃油箱（11）连通；炉底板（1.8）固定连接在炉体（1.1）底部，上面设置有与排烟通道（7）连通的烟道口（8）；控制及数据采集装置包括中央处理器、火焰控制回路、温度采集回路、位移采集回路和应变采集回路，中央处理器与数据采集仪、一体式燃烧器（1.6）上的电子伺服阀及点火器电连接，数据采集仪与炉温热电偶（3.2）电连接，还包括钢筋混凝土梁（1.2）、垫板（1.3）和固定铰支座（1.4），钢筋混凝土梁（1.2）固定在炉体（1.1）的上端面，垫板（1.3）焊接在钢筋混凝土梁（1.2）上，垫板（1.3）和固定铰支座（1.4）之间设置有与控制及数据采集装置的应变采集回路电连接的拉压传感器（3.1.1）；槽型支撑（1.5）安装在固定铰支座（1.4）上；加载装置包括支撑柱（2.1）、反力梁（2.2）、加载梁（2.3）、千斤顶（2.4）和传力杆（2.5）,支撑柱（2.1）设置在试验炉装置的四角，与反力梁（2.2）连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢筋混凝土壳抗火试验系统，包括试验炉装置、加载装置和控制及数据采集装置，试验炉装置包括炉体（1.1）、槽型支撑（1.5）、一体式燃烧器（1.6）、供油管道（1.7）和炉底板（1.8），所述的槽型支撑（1.5）截面是槽钢型结构，其槽口宽度尺寸与钢筋混凝土壳（4）的厚度尺寸配合，且钢筋混凝土壳（4）卡入槽口内部，一体式燃烧器（1.6）的喷口朝向炉体（1.1）内部设置，一体式燃烧器（1.6）的进油孔与供油管道（1.7）连通，供油管道（1.7）设置在炉体（1.1）外部并环绕炉体（1.1），供油管道（1.7）与燃油供给机构及燃油箱（11）连通；炉底板（1.8）固定连接在炉体（1.1）底部，上面设置有与排烟通道（7）连通的烟道口（8）；控制及数据采集装置包括中央处理器、火焰控制回路、温度采集回路、位移采集回路和应变采集回路，中央处理器与数据采集仪、一体式燃烧器（1.6）上的电子伺服阀及点火器电连接，数据采集仪与炉温热电偶（3.2）电连接，其特征在于，还包括钢筋混凝土梁（1.2）、垫板（1.3）和固定铰支座（1.4），钢筋混凝土梁（1.2）固定在炉体（1.1）的上端面，垫板（1.3）焊接在钢筋混凝土梁（1.2）上，垫板（1.3）和固定铰支座（1.4）之间设置有与控制及数据采集装置（3）的应变采集回路电连接的拉压传感器（3.1.1）；槽型支撑（1.5）安装在固定铰支座（1.4）上；加载装置包括支撑柱（2.1）、反力梁（2.2）、加载梁（2.3）、千斤顶（2.4）和传力杆（2.5）, 支撑柱（2.1）设置在试验炉装置的四角，与反力梁（2.2）连接组合成整体框架，所述的加载梁（2.3）通过连接孔与反力梁（2.2）连接，加载梁（2.3）梁底布置一个或多个与控制及数据采集装置（3）的应变采集回路电连接的拉压传感器（3.1.2），每个拉压传感器（3.1.2）连接有一个千斤顶（2.4），每个千斤顶固定连接有传力杆（2.5），传力杆（2.5）伸入钢筋混凝土壳（4）内，通过螺帽（2.6）固定在钢筋混凝土壳（4）的加载点位置。...

【技术特征摘要】
1.一种钢筋混凝土壳抗火试验系统，包括试验炉装置、加载装置和控制及数据采集装置，试验炉装置包括炉体(1.1)、槽型支撑(1.5)、一体式燃烧器(1.6)、供油管道(1.7)和炉底板(1.8)，所述的槽型支撑(1.5)截面是槽钢型结构，其槽口宽度尺寸与钢筋混凝土壳(4)的厚度尺寸配合，且钢筋混凝土壳(4)卡入槽口内部，一体式燃烧器(1.6)的喷口朝向炉体(1.1)内部设置，一体式燃烧器(1.6)的进油孔与供油管道(1.7)连通，供油管道(1.7)设置在炉体(1.1)外部并环绕炉体(1.1)，供油管道(1.7)与燃油供给机构及燃油箱(11)连通；炉底板(1.8)固定连接在炉体(1.1)底部，上面设置有与排烟通道连通的烟道口(8)，控制及数据采集装置包括中央处理器、火焰控制回路、温度采集回路、位移采集回路和应变采集回路，中央处理器与数据采集仪、一体式燃烧器(1.6)上的电子伺服阀及点火器电连接，数据采集仪与炉温热电偶(3.2)电连接，其特征在于，还包括钢筋混凝土梁(1.2)、垫板(1.3)和固定铰支座(1.4)，钢筋混凝土梁(1.2)固定在炉体(1.1)的上端面，垫板(1.3)焊接在钢筋混凝土梁(1.2)上，垫板(1.3)和固定铰支座(1.4)之间设置有与控制及数据采集装置(3)的应变采集回路电连接的拉压传感器(3.1.1)；槽型支撑(1.5)安装在固定铰支座(1.4)上；加载装置包括支撑柱(2.1)、反力梁(2.2)、加载梁(2.3)、千斤顶(2.4)和传力杆(2.5)，支撑柱(2.1)设置在试验炉装置的四角，与反力梁(2.2)连接组合成整体框架，所述的加载梁(2.3)通过连接孔与反力梁(2.2)连接，加载梁(2.3)梁底布置一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，袁广林，安晓莉，李军，崔胜春，王立磊，李志奇，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32