钢-混凝土结构隧道防火保护材料耐火试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种钢

Fire resistance test device for tunnel fire protection materials of steel-concrete structure

【技术实现步骤摘要】
钢
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混凝土结构隧道防火保护材料耐火试验装置


[0001]本技术涉及一种防火试验装置，尤其涉及一种钢
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混凝土结构隧道防火保护材料耐火试验装置。

技术介绍

[0002]钢
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混凝土组合结构隧道同钢筋混凝土隧道相比，可以减轻结构自重，减小地震作用，减小截面尺寸，增加有效使用空间，节省支模工序和模板，缩短施工周期，增加隧道的延性等。同纯钢板隧道相比，可以减小用钢量，增大刚度，增加稳定性和整体性，增强结构抗火性和耐久性等。近年来，钢
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混凝土组合结构隧道在我国已得到了越来越广泛的应用，并且正朝着大跨方向发展。钢
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混凝土组合结构隧道兼有钢结构和混凝土结构的优点，具有显著的技术经济效益和社会效益。
[0003]世界上第一条用于交通的沉管隧道是1910年美国的Detroit River Railway隧道，其使用的便是钢板混凝土结构。如图7所示，早期的钢板混凝土沉管隧道采用双钢板或者单钢板，在早期修建沉管隧道时，由于海湾水深大，设计多保守采用圆形单层或圆形双层钢壳混凝土结构形式。结合内侧的钢筋混凝土部分形成整体结构，其外钢板一般较薄，主要用作防水与充当混凝土浇筑时的模板，参与结构受力较少，而钢筋混凝土部分才是运营阶段的主要受力结构。后来，钢与混凝土界面加入如J型钩等形式的连接件来加强钢板与钢筋混凝土的连接，钢板与钢筋混凝土之间也开始考虑组合作用，其结构的受力主体仍为钢筋混凝土，钢板更多地是起到防水和充当混凝土模板作用，其厚度一般较薄。
[0004]日本综合美国和西欧沉管隧道的结构特点，发展出矩形单层钢壳混凝土和矩形双层钢壳混凝土两种新型结构形式，极大改善了沉管隧道管节自身的力学性能。1988年，日本发展了一种由钢壳、隔板、肋板和内填充混凝土组成的隔舱式双钢板
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混凝土组合沉管结构，如图8所示，该结构设置纵横隔板，钢板沿管道轴向设置角钢加劲肋，沿横向设置扁钢加劲肋。在施工期，纵横隔板将内外面板连成整体，角钢对面板起到加劲作用；在运营期，纵横隔板与内外面板协同参与结构受力，角钢作为连接件保证钢与混凝土共同工作。钢结构各组成部件在施工期和运营期均充分发挥了材料性能，最大程度上节约了成本，方便了施工。相比于以往的钢壳
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钢筋混凝土结构，这种组合沉管结构以钢板为主要的受拉构件，去除了钢筋，大大简化了施工，其用钢量总体上更少。相比钢筋混凝土沉管结构，这种组合沉管结构具有以下特点：
①
混凝土及钢材用量减少，可节约成本；
②
隔舱中的混凝土可以现场浇筑，实现钢结构制作与混凝土浇筑场地分离，选址更加灵活，有利于降低预制场成本；
③
研制中～高流动性、自密实混凝土，可大大降低现场的施工难度；
④
钢板外包方式可大大提高管节的防水性能；
⑤
混凝土浇筑时无需模板安装拆除作业，管节预制工期大大缩短。
[0005]目前正在建设的深圳至中山跨江通道工程，是继港珠澳沉管隧道之后施工难度更大，技术要求更高的又一项历史性工程，由于采用传统的钢筋混凝土结构很难满足受力及耐久性要求，设计方案采用了矩形双层钢壳混凝土沉管隧道结构形式，其工程规模、工程标准均为现今世界上类似工程之最。
[0006]随着钢
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混凝土组合结构隧道发展，隧道火灾隐患随之增加，一旦发生隧道火灾，对人的生命和财产都会造成极大的危害。钢材与混凝土虽为非燃烧材料，但不耐火，尤其是钢材，温度为500℃时，钢材的屈服强度将降至室温下强度的一半，温度达到600℃时，钢材将丧失大部分强度和刚度。混凝土在火灾高温下会发生爆裂，其强度和刚度也会降低。混凝土火灾试验研究表明，当混凝土温度达到300℃
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400℃时强度开始降低，表而开始出现裂纹，400℃以上强度急剧降低，600℃时试件表而裂纹贯通，800℃以上时出现崩裂。因此，隧道一旦发生火灾，结构很容易遭到破坏甚至倒塌。火灾即使不引起隧道结构整体倒塌，也有可能造成结构严重破坏，因此隧道结构的防火保护变得必不可少。对钢
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混凝土组合结构隧道防火保护材料进行耐火试验是评价隧道防火保护措施有效性的最主要手段。
[0007]我国现行对钢结构和隧道保护材料的耐火性能进行检验的国家或者行业标准主要有4部：
①
GB 14907《钢结构防火涂料》，该标准规定了在I36b或I40b工字型钢梁基材上涂覆的钢结构涂料，简支、水平安装在水平燃烧试验炉上，按照GB/T 9978规定的标准升温曲线进行耐火试验，通过涂覆钢梁承载能力来判定钢结构涂料的耐火等级；
②
GB 28375《混凝土结构防火涂料》，该标准规定了在C30混凝土板基材上涂覆混凝土防火涂料，按照GB/T 9978或者XF/T 714规定的升温曲线进行耐火试验，通过混凝土板的温度来判定混凝土结构涂料的耐火等级；
③
GB 28376《隧道防火保护板》，该标准规定了在C30混凝土板基材上固定隧道防火保护板，按照GB/T 9978或者XF/T 714规定的升温曲线进行耐火试验，通过混凝土板的温度来判定隧道防火保护板的耐火等级；
④
XF/T714《构件用防火保护材料》，该标准规定了在混凝土、钢筋混凝土、钢结构基材表面涂覆或者包覆防火材料，混凝土板、预应力混凝土板为基材的试件水平安装一面受火，钢结构为基材的试件垂直安装三面受火，按照GB/T 9978或者XF/T 714规定的升温曲线进行耐火试验，通过混凝土板或钢结构的温度来判定保护材料的耐火等级。可见以上标准均不能直接用于钢
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混凝土组合结构隧道防火保护材料耐火性能的评价。
[0008]因此，亟需关于钢
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混凝土组合结构隧道防火保护材料耐火性能试验方法，用以评价钢
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混凝土组合结构隧道防火保护材料对隧道结构防火保护的有效性。

技术实现思路

[0009]本技术的目的是要提供一种钢
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混凝土结构隧道防火保护材料耐火试验装置。
[0010]为达到上述目的，本技术是按照以下技术方案实施的：
[0011]本技术一种钢
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混凝土结构隧道防火保护材料耐火试验装置，包括耐火试验炉、样品试验架、承载力加载装置，所述样品试验架设置于所述耐火试验炉的上方，所述承载力加载装置设置于所述样品试验架上方，耐火试件设置于所述样品试验架上，所述承载力加载装置的施力端与所述耐火试件上表面接触，所述耐火试件内设置有温度测量装置，所述承载力加载装置上设置有形变检测装置。
[0012]作为改进，所述耐火试验炉的侧边设置有观察窗。所述耐火试验炉为控温型耐火试验炉。
[0013]所述样品试验架由样品活动支撑架和固定支撑框架组成，所述固定支撑框架的下端置于加强地基上，且所述固定支撑框架的下端与所述加强地基之间能够滑动，所述样品
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢
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混凝土结构隧道防火保护材料耐火试验装置，其特征在于：包括耐火试验炉(1)、样品试验架、承载力加载装置，所述样品试验架设置于所述耐火试验炉(1)的上方，所述承载力加载装置设置于所述样品试验架上方，耐火试件设置于所述样品试验架上，所述承载力加载装置的施力端与所述耐火试件上表面接触，所述耐火试件内设置有温度测量装置，所述承载力加载装置上设置有形变检测装置。2.根据权利要求1所述的钢
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混凝土结构隧道防火保护材料耐火试验装置，其特征在于：所述耐火试验炉(1)的侧边设置有观察窗(2)，所述耐火试验炉(1)为控温型耐火试验炉。3.根据权利要求1所述的钢
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混凝土结构隧道防火保护材料耐火试验装置，其特征在于：所述样品试验架由样品活动支撑架(3)和固定支撑框架(4)组成，所述固定支撑框架(4)的下端置于加强地基(6)上，且所述固定支撑框架(4)的下端与所述加强地基(6)之间能够滑动，所述样品活动支撑架(3)置于所述固定支撑框架(4)上，且所述样品活动支撑架(3)的间距能够调整，所述固定支撑框架(4)与所述耐火试件之间的间隙设置有防串火密封板(5)。4.根据权利要求1所述的钢
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混凝土结构隧道防火保护材料耐火试验装置，其特征在于：所述承载力加载装置由承力架支撑座(7)、施力加载器承力架(8)和施力加载器(9)组成，所述承力架支撑座(7)的下端设置于所述耐火试验炉(1)的两侧并置于加强地基(6)上，所述施力加载器承力架(8)的两端与所述承力架支撑座(7)的上端滑动连接，所述施力加载器承力架(8)的两端能够在所述承力架支撑座(7)的上端移动，所述施力加载器(9)的上端与所述施力加载器承力架(8)的下端滑动连接，所述施力加载器(9)的上端能够在所述施力加载器承力架(8)上移动，所述施力加载器(9)的下端为所述施力加载器(9)的伸缩施力端，所述施力加载器(9)的伸缩施力端能够与耐火试件上表面接触并施力；所述形变检测装置由设置在施力加载器(9)上的位移传感器构成。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙浩，王良伟，杨昌海，袁亚利，张才，毛朝君，周晓勇，蒋亚强，汪爽，
申请(专利权)人：应急管理部四川消防研究所，
类型：新型
国别省市：