一种火灾中钢索预应力损失试验装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于建筑结构防灾减灾技术领域，具体涉及一种火灾中钢索预应力损失试验装置及其方法，试验装置包括反力架、两冷却装置、预应力施加装置、试验炉、数据采集控制系统；反力架包括两相对设置的横梁和两相对设置的纵梁；两冷却装置分别设置于两横梁远离反力架中部的一侧；预应力施加装置设置于两横梁朝向外部环境的一侧；试验炉顶部四周放置反力架；数据采集控制系统包括数据采集系统和控制系统，数据采集系统采集预应力施加装置的力和试验炉内的温度数据；控制系统对预应力施加装置和试验炉进行控制。本发明专利技术可以模拟实际火灾升降温全过程中钢索预应力变化规律，进而根据试验数据指导索支撑结构的抗火设计，提高该类结构的抗火安全性能。火安全性能。火安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种火灾中钢索预应力损失试验装置及其方法


[0001]本专利技术属于建筑结构防灾减灾
，具体涉及一种火灾中钢索预应力损失试验装置及其方法。

技术介绍

[0002]目前，张弦梁结构、弦支穹顶结构和索穹顶结构等索支撑结构广泛应用于大空间建筑中。对于该类结构，如发生火灾，一方面，在高应力和不均匀温度场的共同作用下，不同位置的钢索会发生不同程度松弛而造成预应力损失和整体结构的内力重分布，从而降低整体结构的稳定性，可能会导致整体结构的坍塌，对人民生命财产造成严重威胁。另一方面，当火灾规模不大时，结构可能不会发生显著的破坏，但钢索的应力和结构形态势必会发生不同程度的变化，此时需要对结构受火全过程以及火灾后的受力性能进行研究，为灾后结构性能的评估和修复加固提供技术支撑。此外，对于索支撑结构中大量的钢索，按现有规范对其全面实施防火保护非常困难，亟需研究并确定需进行防火保护的区域或者通过合理的结构抗火设计来解决火灾下结构安全问题。因此，对索支撑结构火灾下的力学性能开展研究具有重要的理论意义与工程价值。然而目前相关的研究成果还比较少。
[0003]预应力钢索是索支撑结构的关键构件，钢索预应力对温度变化敏感。在高温和高应力作用下，预应力钢索的蠕变和松弛将急剧增加，导致预应力损失，因此有必要对火灾升降温过程中钢索的预应力损失进行研究。目前现有的试验技术尚无法较好的实现这一研究目的。本专利技术火灾中钢索预应力损失试验装置及其实现方法弥补了现有试验技术的不足，能够对火灾升降温全过程中钢索的预应力损失机理进行试验研究，据此获取实际火灾钢索预应力变化规律，为后续的整体结构抗火分析和抗火设计提供技术支撑。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种火灾中钢索预应力损失试验装置及其方法，据此可以模拟实际火灾升降温全过程中钢索预应力变化规律，进而根据试验数据指导索支撑结构的抗火设计，提高该类结构的抗火安全性能。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种火灾中钢索预应力损失试验装置，包括：反力架，包括两相对设置的横梁和两相对设置的纵梁，两根所述横梁与两根所述纵梁围成一四边形结构；两所述横梁上开设有相对的供钢索穿过的第一圆孔；两冷却装置，两所述冷却装置分别设置于两根所述横梁远离所述反力架中部的一侧且与所述第一圆孔同轴，所述冷却装置包括水冷槽、水箱以及水泵；所述水冷槽上开设与所述第一圆孔同轴的供钢索穿过的第二圆孔；所述水箱与所述水冷槽连接；所述水泵安装在所述水箱内，且与所述水冷槽连接；
预应力施加装置，所述预应力施加装置设置于两根所述横梁朝向外部环境的一侧，用于对钢索施加预应力；试验炉，所述试验炉顶部放置所述反力架；数据采集控制系统，其包括数据采集系统和控制系统；所述数据采集系统采集所述预应力施加装置的力和所述试验炉内的温度；所述控制系统依据所述数据采集系统采集的数据，对所述预应力施加装置和所述试验炉装置进行控制。
[0006]作为本专利技术的进一步优选，所述水冷槽包括一根短梁、两根短柱、两块隔板、一块盖板、一块底板、若干进水孔以及若干出水孔，其中：所述短梁为双腹板H型钢梁，其翼缘板与所述横梁平行；所述短柱为H型钢柱，两所述短柱相对设置，每个所述短柱的两个翼缘板均与所述横梁垂直且连接，两所述短柱远离所述横梁的一侧与所述短梁连接；两块所述隔板相对垂直设置于两所述短柱之间，且与所述短梁的翼缘板平行；所述盖板放置于两所述短柱上，且与两所述短柱的翼缘板一侧壁搭接；所述底板相对于所述盖板设置，且与两所述短柱的翼缘板另一侧侧壁连接；若干所述进水孔开设在所述盖板上；若干所述出水孔开设在所述底板和所述隔板上。
[0007]作为本专利技术的进一步优选，还包括若干进水管和若干出水管，其中：所述进水管一端与所述进水孔连通，另一端与所述水泵连通；所述出水管一端与所述出水孔连通，另一端与所述水箱连通。
[0008]作为本专利技术的进一步优选，所述预应力施加装置包括力传感器、第一锚具、穿心式千斤顶、第二锚具以及支座，其中：一个所述水冷槽朝向外部环境的一侧依次设置有所述力传感器、所述第一锚具，且所述力传感器与所述第一锚具均被穿过所述水冷槽的钢索穿过；另一个所述水冷槽朝向外部环境的一侧依次设置有所述穿心式千斤顶、所述第二锚具，且所述穿心式千斤顶与所述第二锚具均被穿过所述水冷槽的钢索穿过；所述支座设置于所述穿心式千斤顶的底部。
[0009]作为本专利技术的进一步优选，还包括油源和油管，所述穿心式千斤顶通过所述油管外接所述油源。
[0010]作为本专利技术的进一步优选，所述试验炉包括两片相对设置的纵向炉壁、两片相对设置的横向炉壁、炉盖、若干喷嘴、若干燃烧器、通风管道、风机、天然气管道、气瓶、热电偶、高温摄像头、烟道、烟气处理装置以及烟囱，其中：两片所述纵向炉壁与两片所述横向炉壁围成炉膛，且所述纵向炉壁与所述纵梁平行且连接，所述横向炉壁与所述横梁平行且连接；所述炉盖盖设在所述反力架上方；若干所述喷嘴等距均匀分布在两片所述纵向炉壁上，若干所述喷嘴的输出端朝向所述炉膛的内部环境，若干所述喷嘴的输入端朝向外部环境；所述燃烧器安装在所述喷嘴输入端；所述通风管道输入端与所述风机连接，所述通风管输出端与每个所述燃烧器分别
连接；所述天然气管道输入端与所述气瓶连接，所述天然气管道输出端与每个所述燃烧器分别连接；所述热电偶安装在所述纵向炉壁上；所述高温摄像头安装在所述纵向炉壁上，对所述炉膛内部环境进行监控；所述烟道设置于所述炉膛下方，并与所述烟气处理装置连接；所述烟气处理装置与所述烟囱连接。
[0011]作为本专利技术的进一步优选，所述数据采集系统采集所述力传感器感应的力和所述热电偶感应的温度数据；所述控制系统控制所述油源的输入输出以及输出量、所述风机的开关、所述燃烧器的开关以及所述烟气处理装置的开关。
[0012]还提供了一种火灾中钢索预应力损失试验方法，具体步骤如下：步骤S1、所述试验装置的组装S1
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1、组装所述反力架；S1
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2、安装所述水冷槽；S1
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3、将所述反力架放置在纵向炉壁和横向炉壁上；S1
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4、将钢索穿过所述预应力施加装置、所述反力架、所述试验炉；S1
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5、将所述炉盖覆盖在所述反力架上方；S1
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6、通过所述进水管将所述盖板上的所述进水孔与所述水泵连通，通过所述将所述底板上的所述出水孔与所述水箱连通，通过所述油管将所述穿心式千斤顶与所述油源连通；步骤S2、设定所述试验炉升降温曲线S2
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1、打开所述数据采集系统和所述控制系统，查看所述数据采集系统和所述控制系统能否正常运行；S2
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2、预设升降温过程中每分钟所述试验炉内对应的温度，用于设定所述试验炉升降温曲线；步骤S3、进行试验S3
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1、所述数据采集系统对所述预应力施加装置中所述力传感器的数据、所述试验炉中所述热电偶的数据进行采集，并反馈至所述控制系统；S3
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2、所述控制系统控制所述预应力施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火灾中钢索预应力损失试验装置，其特征在于，包括：反力架，包括两相对设置的横梁和两相对设置的纵梁，两根所述横梁与两根所述纵梁围成一四边形结构；两所述横梁上开设有相对的供钢索穿过的第一圆孔；两冷却装置，两所述冷却装置分别设置于两根所述横梁远离所述反力架中部的一侧且与所述第一圆孔同轴，所述冷却装置包括水冷槽、水箱以及水泵；所述水冷槽上开设与所述第一圆孔同轴的供钢索穿过的第二圆孔；所述水箱与所述水冷槽连接；所述水泵安装在所述水箱内，且与所述水冷槽连接；预应力施加装置，所述预应力施加装置设置于两根所述横梁朝向外部环境的一侧，用于对钢索施加预应力；试验炉，所述试验炉顶部放置所述反力架；数据采集控制系统，其包括数据采集系统和控制系统；所述数据采集系统采集所述预应力施加装置的力和所述试验炉内的温度；所述控制系统依据所述数据采集系统采集的数据，对所述预应力施加装置和所述试验炉装置进行控制。2.根据权利要求1所述的一种火灾中钢索预应力损失试验装置，其特征在于：所述水冷槽包括一根短梁、两根短柱、两块隔板、一块盖板、一块底板、若干进水孔以及若干出水孔，其中：所述短梁为双腹板H型钢梁，其翼缘板与所述横梁平行；所述短柱为H型钢柱，两所述短柱相对设置，每个所述短柱的两个翼缘板均与所述横梁垂直且连接，两所述短柱远离所述横梁的一侧与所述短梁连接；两块所述隔板相对垂直设置于两所述短柱之间，且与所述短梁的翼缘板平行；所述盖板放置于两所述短柱上，且与两所述短柱的翼缘板一侧壁搭接；所述底板相对于所述盖板设置，且与两所述短柱的翼缘板另一侧侧壁连接；若干所述进水孔开设在所述盖板上；若干所述出水孔开设在所述底板和所述隔板上。3.根据权利要求2所述的一种火灾中钢索预应力损失试验装置，其特征在于：还包括若干进水管和若干出水管，其中：所述进水管一端与所述进水孔连通，另一端与所述水泵连通；所述出水管一端与所述出水孔连通，另一端与所述水箱连通。4.根据权利要求2所述的一种火灾中钢索预应力损失试验装置，其特征在于：所述预应力施加装置包括力传感器、第一锚具、穿心式千斤顶、第二锚具以及支座，其中：一个所述水冷槽朝向外部环境的一侧依次设置有所述力传感器、所述第一锚具，且所述力传感器与所述第一锚具均被穿过所述水冷槽的钢索穿过；另一个所述水冷槽朝向外部环境的一侧依次设置有所述穿心式千斤顶、所述第二锚具，且所述穿心式千斤顶与所述第二锚具均被穿过所述水冷槽的钢索穿过；所述支座设置于所述穿心式千斤顶的底部。5.根据权利要求4所述的一种火灾中钢索预应力损失试验装置，其特征在于：还包括油
源和油管，所述穿心式千斤顶通过所述油管外接所述油源。6.根据权利要求4所述的一种火灾中钢索预应力损失试验装置，其特征在于：所述试验炉包括两片相对设置的纵向炉壁、两片相对设置的横向炉壁、炉盖、若干喷嘴、若干燃烧器、通风管道、风机、天然气管道、气瓶、热电偶、高温摄像头、烟道、烟气处理装置以及烟囱，其中：两片所述纵向炉壁与两片所述横向炉壁围成炉膛，且所述纵向炉壁与所述纵梁平行且连接，所述横向炉壁与所述横梁平行且连接；所述炉盖盖设在所述反力架上方；若干所述喷嘴等距均匀分布在两片所述纵向炉壁上，若干所述喷嘴的输出端朝向所述炉膛的内部环境，若干所述喷嘴的输入端朝向外部环境；所述燃烧器安装在所述喷嘴输入端；所述通风管道输入端与所述风机连接，所述通风管输出端与每个所述燃烧器分别连接；所述天然气管道输入端与所述气瓶连接，所述天然气管道输出端与每个所述燃烧器分别连接；所述热电偶安装在所述纵向炉壁上；所述高温摄像头安装在所述纵向炉壁上，对所述炉膛内部环境进行监控；所述烟道设置于所述炉膛下方，并与所述烟气处理装置连接；所述烟气处理装置与所述烟囱连接。7.根据权利要求6所述的一种火灾中钢索预应力损失试验装置，其特征在于：所述数据采集系统采集所述力传感器感应的力和所述热电偶感应的温度数据；所述控制系统控制所述油源的输入输出以及输出量、所述风机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜二峰，汤轶群，蔡志祥，秦培瑶，蔡铭杰，邢浩泽，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：