一种模拟火灾中混凝土结构性能的测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟火灾中混凝土结构性能的测试装置。由燃烧试验平台和燃烧控制系统组成；平台包括火灾燃烧室和非火灾燃烧室，测试用混凝土结构件同时置于两燃烧室上；控制系统向火灾燃烧室提供模拟火灾，测试系统包括混凝土结构温度测试系统和内力测试系统；混凝土结构件固定在自约束系统中。本发明专利技术可以实现对混凝土结构内部在约束条件下动态响应的测试，避免建造大型混凝土结构件进行测试，缩小了试验系统规模，对于大型混凝土结构件提出了一种新式的测试平台和测试方法，该测试装置可以很好地了解和掌握混凝土结构受火过程中的力学行为，对于评估火灾过程中混凝土结构安全性具有非常重要的实用价值和工程意义。

A test device for simulating the performance of concrete structures in fire

The invention discloses a test device for simulating the performance of concrete structures in a fire. The test platform consists of a burning and combustion control system; platform including fire and non fire combustion chamber of the combustion chamber, the test for concrete structures at the same time in the two combustion chamber; the control system with the simulated fire to fire combustion chamber test system includes a temperature testing system of concrete structure and internal force test system; fixed in the self restraint system in concrete structure a. The invention can realize the dynamic response of the concrete structure in the constraint condition of the test, to avoid construction of large concrete structures were tested, reduced the test system for the large scale concrete structure presents a new test platform and test method, the test device can well understand and master the mechanical behavior of concrete structure the fire in the process, has very important practical value and engineering significance of safety evaluation of concrete structure in the course of fire.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟火灾中混凝土结构性能的测试装置
本专利技术属于混凝土结构模拟检测
，尤其涉及混凝土构件在火灾全过程中内部温度及内力的测试装置，涉及土建结构类。
技术介绍
混凝土结构在火灾下的安全性能是国内外普遍关心的一个问题，因为其涉及大部分土建结构。例如房建结构中混凝土梁、板、柱，隧道结构及地下结构中的衬砌、管片；桥梁结构中的桥面、主梁和桥墩等。这些混凝土结构在火灾下的内部温度演进及力学性能变化直接影响土建结构的安全性。目前国内外也开展了相关研究。陆洲导等人采用稳态保护热板试验法根据傅里叶定律推导出来普通混凝土的热传导系数与温度发关系，同时给出了简化的混凝土热膨胀系数计算表达式。郭鹏等人研究了混凝土在加热循环过程中的破坏过程与常温下混凝土在荷载作用下的破坏过程。吴波等人则对高温后C70、C85两种高强混凝土的应力-应变曲线、弹性模量和泊松比等进行了研究。李敏等人对高强混您图火灾后的抗压强度进行了试验研究。蒋树屏等对四种不同等级混凝土试块即C20、C25、C30、C35，开展了火灾试验研究，重点对火灾后的损伤深度、抗压强度与温度-时间的劣化关系进行了评估。Phan和Carino研究了高温对高性能混凝土构件本构关系的影响。Luccioni等建立了基于复合塑性损伤模型的热力耦合模型，研究了高温后混凝土结构的力学行为。需要注意的是目前大部分的研究主要集中在混凝土构件在火灾后的力学行为，包括火灾后混凝土抗压强度、应力-应变曲线等；以及混凝土材料在火灾后的性能，包括损伤深度、弹性模型、泊松比等。对于火灾过程中的混凝土结构的力学性能的研究和试验还很缺乏。此外，从目前已开展的部分混凝土结构火灾试验可知，大部分试验主要针对混凝土结构处于自由无约束状态下。这其中的主要原因有以下几点：(一)一部分混凝土构件在实际结构中自身处于自由无约束状态；(二)目前测试混凝土结构内力的传感器无法承受火灾高温。而大部分混凝土构件例如房建中的板、隧道中的衬砌结构等在实际结构中是处于外部约束条件下，此状态下混凝土构件在受火过程中的内部温度变化及内力变化过程如何还不得而知。
技术实现思路
本专利技术根据混凝土测试研究的需要公开了一种适用于火灾全过程中自约束混凝土梁内部温度及内力变化的试验平台、测试系统，为研究火灾下自约束混凝土构件动态响应提供一种测试手段和方法。本专利技术首先提供了模拟火灾中混凝土结构性能的测试装置，装置通过以下技术方案实现。测试装置包括模拟燃烧系统和测试系统，其特征在于：所述模拟燃烧系统由燃烧试验平台和燃烧控制系统组成；燃烧试验平台包括火灾燃烧室和非火灾燃烧室，测试用混凝土结构件同时置于火灾燃烧室和非火灾燃烧室上；燃烧控制系统向火灾燃烧室提供模拟火灾，包括燃料供应装置、燃烧器和程序升温控制装置；所述测试系统包括混凝土结构温度测试系统和内力测试系统；温度测试系统由点阵布置间隔预埋在混凝土结构件中的热电偶及其连接的数据采集仪组成；内力测试系统由预埋在混凝土结构件一端的压力测试盒及连接的数据采集仪组成；预埋压力测试盒的混凝土结构件端放置于非火灾燃烧室侧；所述混凝土结构件固定在自约束系统中；自约束系统为刚性材料制成的混凝土结构件侧表面约束固定装置。所述热电偶在混凝土结构件中成点阵布置，上下方向相邻热电偶的距离为0.07米，横向方向相邻热电偶的距离为0.1米，纵向方向相邻热电偶的距离为0.2米。所述自约束系统由与混凝土结构件侧表面结构相同的钢板焊接制成。与混凝土结构件侧表面结构相同的钢板外表面有刚性的加强筋。所述火灾燃烧室与非火灾燃烧室由耐火材料相邻建造，火灾燃烧室设置有进气道和排烟道组成。所述火灾燃烧室和非火灾燃烧室相邻设置；通常采用以下结构，火灾燃烧室长60cm，宽25cm，高85cm，包括进气道和排烟道；非火灾燃烧室长28cm，宽25cm，高85cm；火灾燃烧室与非火灾燃烧室之间是采用耐火材料建造分隔的隔离墙。进行测试时，将具有自约束功能的混凝土构件置于燃烧实验平台上，并将混凝土结构温度测试元件热电偶与温度数据采集仪相连接，内力测试元件压力测试盒与内力数据采集仪连接，并分别进行系统数据初始化处理、采集，同时对燃烧系统的燃烧曲线、最高温度进行设置，然后启动燃烧系统，进行测试。测试过程中，电脑同步记录各数据采集仪所采集数据，待测试结束将数据提取转换进行处理分析。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种适用于火灾全过程中自约束混凝土梁内部温度及内力变化的测试平台，获得了混凝土结构在约束条件和火灾工况下混凝土内部温度和内力动态响应的测试方法。通过该测试装置可以实现对混凝土结构内部在约束条件下动态响应的测试，从而避免了必须建造大型混凝土结构件才能对内部响应进行测试，缩小了试验系统规模，对于大型混凝土结构件提出了一种新式的测试平台和测试方法，该测试装置可以很好地了解和掌握混凝土结构受火过程中的力学行为，对于评估火灾过程中混凝土结构安全性具有非常重要的实用价值和工程意义。附图说明图1是本专利技术测试装置结构布置示意图；图2是本专利技术测试装置燃烧试验平台截面示意图，图中标记了各结构尺寸，单位：cm；图3是图2AA横截面示意图，图中标记了各结构尺寸，单位：cm；图4是本专利技术测试混凝土结构件模型，图中标记结构的尺寸，单位：cm；图5是本专利技术自约束系统结构示意图；图6是本专利技术测试混凝土结构件横截面示意图，图中点阵各点表示温度测试系统的热电偶布置位置，数字为布置距离，单位：cm，字母为排序标示；图7是本专利技术测试混凝土结构件纵面端部示意图，图中点阵各点表示温度测试系统的热电偶布置位置，数字为布置距离，单位：cm，字母为排序标示；图8是本专利技术测试混凝土结构件压力盒布置位置示意图，图中标记结构的尺寸，单位：cm；图9是本专利技术测试装置燃烧室正上方自约束混凝土结构件内部断面C1温度测试结果；图10是本专利技术测试装置燃烧室正上方自约束混凝土结构件内部断面C2的温度测试结果；图11是本专利技术测试装置非燃烧室正上方自约束混凝土结构件内部断面F1温度测试结果；图12是本专利技术测试装置非燃烧室正上方自约束混凝土结构件内部断面F2温度测试结果；图13是本专利技术测试装置自约束混凝土结构件端部压力测试结果。图中，1是火灾燃烧室，2是非火灾燃烧室，3是混凝土结构件，4是燃烧器，5是燃料供应装置，6是程序升温控制装置，7是测试系统，8是自约束系统，9是加强筋，31是压力测试盒。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行进一步的描述，本实施例只用于对本专利技术进行进一步的说明，但不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域的技术人员可以根据上述本专利技术的内容作出一些非本质的改进和调整属于本专利技术保护的范围。实施例一火灾模式下自约束混凝土结构件动态响应测试装置结合附图，整个自约束混凝土结构件动态响应测试装置包括火灾燃烧试验平台、自约束混凝土结构件和测试系统，如图1所示。图1是本专利技术测试装置结构布置示意图，火灾燃烧试验平台提供了火灾燃烧系统以及燃烧室和非燃烧室结构平台；自约束混凝土结构件提供了一种模拟大型混凝土结构件内部动态响应所需的试验和测试对象；测试系统提供了自约束混凝土结构件内部温度和内力测量系统及方法。以下对这三个系统进行具体详述。(1)火灾燃烧试验平台该试验平台由火灾燃烧室和非火灾燃烧室两部分组成。火灾燃烧室长60c本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟火灾中混凝土结构性能的测试装置，包括模拟燃烧系统和测试系统，其特征在于：所述模拟燃烧系统由燃烧试验平台和燃烧控制系统组成；燃烧试验平台包括火灾燃烧室和非火灾燃烧室，测试用混凝土结构件同时置于火灾燃烧室和非火灾燃烧室上；燃烧控制系统向火灾燃烧室提供模拟火灾，包括燃料供应装置、燃烧器和程序升温控制装置；所述测试系统包括混凝土结构温度测试系统和内力测试系统；温度测试系统由点阵布置预埋在混凝土结构件中的热电偶及其连接的数据采集仪组成；内力测试系统由预埋在混凝土结构件一端的压力测试盒及连接的数据采集仪组成；预埋压力测试盒的混凝土结构件端放置于非火灾燃烧室侧；所述混凝土结构件固定在自约束系统中；自约束系统为刚性材料制成的混凝土结构件侧表面约束固定装置。

【技术特征摘要】
1.一种模拟火灾中混凝土结构性能的测试装置，包括模拟燃烧系统和测试系统，其特征在于：所述模拟燃烧系统由燃烧试验平台和燃烧控制系统组成；燃烧试验平台包括火灾燃烧室和非火灾燃烧室，测试用混凝土结构件同时置于火灾燃烧室和非火灾燃烧室上；燃烧控制系统向火灾燃烧室提供模拟火灾，包括燃料供应装置、燃烧器和程序升温控制装置；所述测试系统包括混凝土结构温度测试系统和内力测试系统；温度测试系统由点阵布置预埋在混凝土结构件中的热电偶及其连接的数据采集仪组成；内力测试系统由预埋在混凝土结构件一端的压力测试盒及连接的数据采集仪组成；预埋压力测试盒的混凝土结构件端放置于非火灾燃烧室侧；所述混凝土结构件固定在自约束系统中；自约束系统为刚性材料制成的混凝土结构件侧表面约束固定装置。2.根据权利要求1所述的模拟火灾中混凝土结构性能的测试装置，其特征在于：所述热电偶在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，王明年，霍建勋，王宇，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51