[發明專利]鋼殼混凝土組合結構構件熱力耦合加載試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201911184435.5
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110823940A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 吳夢軍;曹鵬;陳建忠;丁浩;胡學兵;郭鴻雁;陳偉樂;張琦;劉帥;金文良;陳俊濤;鄧欣
• 申請（專利權）人: 招商局重慶交通科研設計院有限公司
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G01N25/20;G01N25/16;G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種鋼殼混凝土組合結構構件熱力耦合加載試驗裝置及方法，屬于安全工程實驗技術領域。該試驗裝置包括承力架、力傳感器、千斤頂、位移計、隔熱墊塊和試驗構件；試驗構件內部安裝有多個熱電偶溫度傳感器；在試驗構件平面上，熱電偶溫度傳感器均勻布置，且關于橫、縱隔板對稱；在試驗構件厚度方向，熱電偶溫度傳感器按一定梯度布置。本發明能夠得到鋼殼混凝土組合結構在火災高溫下的力學行為，包括：火災高溫下構件截面溫度分布規律，構件變形發展規律，熱力耦合作用下損傷演化特征等；本發明還能夠得出火災工況下鋼殼混凝土組合結構承載能力變化，通過對比耐火試驗前后構件力學特征試驗結果，對火災高溫對構件承載力的影響進行評估。

技術領域

本發明屬于安全工程實驗技術領域，涉及一種鋼殼混凝土組合結構構件熱力耦合加載試驗裝置及方法。

背景技術

鋼殼沉管隧道結構較為復雜，其外部鋼殼同時具有防水和承重兩個功能，因此鋼殼的穩定性及耐久性對于隧道整體結構安全具有重要意義。海底沉管隧道由于其長大體型、海洋和江河環境、深水條件等原因，使得其一旦發生火災，后果往往較陸上交通隧道更為嚴重，修復也極為困難。隨著沉管隧道建設熱潮的興起，加強沉管隧道防災基礎理論研究是眼下當務之急。鋼殼混凝土組合結構在火災高溫下的力學行為及功能特性缺乏研究基礎，因此針對鋼殼混凝土組合結構的工作特性，確定一種鋼殼混凝土組合結構構件熱力耦合加載試驗方法具有重要工程意義。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種鋼殼混凝土組合結構構件熱力耦合加載試驗裝置及方法，用于研究鋼殼混凝土組合結構在火災高溫下的力學行為，包括火災高溫下構件截面溫度分布規律，構件變形發展規律，熱力耦合作用下損傷演化特征等；研究火災工況下鋼殼混凝土組合結構承載能力變化，通過對比耐火試驗前后構件力學特征試驗結果，對火災高溫對構件承載力的影響進行評估。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

1、一種鋼殼混凝土組合結構構件熱力耦合加載試驗裝置，包括承力架(1)、力傳感器(2)、千斤頂(3)、位移計(4)、隔熱墊塊(5)和試驗構件(6)；

所述試驗構件(6)安裝座實驗臺支座(7)上，用于支撐試驗構件；

所述位移計(4)安裝在實驗臺支座位置對應的試驗構件表面，以及試驗構件底部跨中和 2個四分點處，用于檢測試驗構件在壓力加載試驗過程中的位移數據；

所述力傳感器(2)安裝在承力架(1)和千斤頂(3)之間，用于檢測試驗構件在試驗工程中承受的壓力；

所述隔熱墊塊(5)放置在千斤頂(3)和試驗構件(6)之間，用于隔絕試驗構件(6)的熱量，并對試驗構件起保護作用。

進一步，所述試驗構件(6)內部安裝有多個熱電偶溫度傳感器；在試驗構件平面上，熱電偶溫度傳感器均勻布置，且關于橫、縱隔板對稱；在試驗構件厚度方向，熱電偶溫度傳感器按一定梯度布置。

進一步，數據采集器分別與各位移計和熱電偶溫度傳感器連接，記錄位移-時間曲線和溫度-時間曲線。

進一步，所述試驗構件(6)由內部鋼板、鋼殼和混凝土組成，所述內部鋼板由橫、縱隔板和短鋼板，所述短鋼板分為橫、縱向短鋼板；所述橫、縱隔板相互垂直，且其兩端與鋼殼連接；所述橫、縱向短鋼板僅一端與鋼殼連接，另一端懸空在試驗構件內部。

進一步，所述縱向短鋼板是T型鋼板；所述橫向短鋼板上等距分布有焊釘。

進一步，所述橫、縱隔板將試驗構件(6)內部分為等大的大區間，所述短鋼板均勻的分布在大區間內。

2、一種鋼殼混凝土組合結構構件熱力耦合加載試驗方法，具體包括以下步驟：

1)用行車將試驗構件(6)吊入耐火試驗爐上方，并置于實驗臺支座(7)上；