一种承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及原型管片高温损伤测试试验装置领域，具体涉及一种承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试装置。


背景技术：

2.现有混凝土耐火试验中，一般较多采用的是对混凝土试块进行试验，测试其高温损伤后的性能退化规律，不能模拟出实际隧道服役环境中水下试验管片衬砌结构长期承受的来自周围地层的荷载和水压力对管片衬砌结构性能影响较大的情况。然而，目前各种对于火灾的研究都表明，荷载作用下的火灾对结构产生的损伤更大。因此，现有混凝土耐火试验不能承载作用下进行耐火试验，也就不能真实地模拟隧道火灾发生时的真实环境，不利于研究衬砌结构火灾情况下的整体结构的温度场分布规律，耐火极限及变形特点、爆裂规律。


技术实现要素：

3.针对上述存在的技术不足，本实用新型的目的是提供一种承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试装置，其通过力学加载系统和温度控制系统有效地控制温度与荷载的大小，实现较为真实地模拟隧道施工运营期间不同的工况，并辅以实时对炉内温度进行精确控制，从而使实验装置能研究不同荷载环境条件、不同结构衬砌类型、不同火灾温度的隧道衬砌规律。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
5.本实用新型提供一种承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试装置，包括由若干主梁和竖向反力架组成的框架主体，所述框架主体上设有力学加载系统和温度控制系统，所述力学加载系统包括与试验管片两侧接触并对其施加水平力的水平力学加载装置、与试验管片上端面接触并对其施加竖向力的垂直力学加载装置、用于对高温下试验管片自由膨胀时提供相邻构件面内约束作用的面内约束试验装置，所述温度控制系统包括炉体，所述试验管片设在炉体的开口上方。
6.优选地，所述水平力学加载装置包括分别设在试验管片两端并对其起到支撑作用和水平限位作用的左支撑座和右支撑座，所述左支撑座与左加载梁固定，所述右支撑座通过载荷传感器连接水平压力装置输出端，所述水平压力装置固定在右加载梁上，所述左加载梁、右加载梁均固定在主梁上。
7.优选地，所述垂直力学加载装置包括固定在竖向反力架上的竖向压力装置，所述竖向压力装置输出端通过载荷传感器连接分配梁，所述分配梁底部设有若干垫板，所述垫板底部设有若干均布的用于接触试验管片的加载滚轴。
8.优选地，所述面内约束试验装置包括设在试验管片前后位置并与其接触的槽型支撑，其中一个槽型支撑固定在面内约束固定梁上，所述面内约束固定梁固定在竖向反力架上，另一个所述槽型支撑通过载荷传感器连接约束压力装置输出端，所述约束压力装置固
定在竖向反力架上。
9.优选地，所述试验管片的两侧的下端均设有用于隔热的石棉。
10.优选地，所述框架主体包括两个主梁和两个竖向反力架，两个所述主梁平行排列，所述竖向反力架为门形架并且其两端分别固定在两个主梁上。
11.优选地，所述槽型支撑为拱形，所述试验管片在槽型支撑的支撑下也为拱形 。
12.本实用新型的有益效果在于：本实用新型为解决现有混凝土耐火试验不能模拟荷载作用下的火灾对管片结构产生的损伤，通过温度控制系统向试验管片提供不同温度的环境，通过力学加载系统向试验管片提供多方位压力环境并能使试验管片所受压力得到精确调节，可满足在加载条件下进行试验管片衬砌结构耐火试验的要求，从而较为准确、真实地模拟隧道衬砌结构的实际服役环境。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1为本实用新型实施例提供的一种承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试装置的结构示意图；
15.图2为本实用新型实施例提供的一种承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试装置的主视图；
16.图3为本实用新型实施例提供的一种承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试装置的左视图。
17.附图标记说明：
18.1、竖向反力架；2、分配梁；3、竖向压力装置；4、炉体；5 、主梁；6、试验管片；7、左支撑座；8 、左加载梁；9 、槽型支撑；10、右加载梁；11 、右支撑座； 12 、面内约束固定梁； 13、约束压力装置；14 、水平压力装置；15 、垫板。
实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.如图1至图3所示，一种承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试装置，包括由若干主梁5和竖向反力架1组成的框架主体，所述框架主体上设有力学加载系统和温度控制系统，所述力学加载系统包括与试验管片6两侧接触并对其施加水平力的水平力学加载装置、与试验管片6上端面接触并对其施加竖向力的垂直力学加载装置、用于对高温下试验管片6自由膨胀时提供相邻构件面内约束作用的面内约束试验装置，所述温度控制系统包括炉体4，所述试验管片6设在炉体4的开口上方。
21.所述水平力学加载装置包括分别设在试验管片6两端并对其起到支撑作用和水平
限位作用的左支撑座7和右支撑座11，所述左支撑座7与左加载梁8固定，所述右支撑座11通过载荷传感器连接水平压力装置14输出端，所述水平压力装置14固定在右加载梁10上，所述左加载梁8、右加载梁10均固定在主梁5上。
22.所述垂直力学加载装置包括固定在竖向反力架1上的竖向压力装置3，所述竖向压力装置3输出端通过载荷传感器连接分配梁2，所述分配梁2底部设有若干垫板15，所述垫板15底部设有若干均布的用于接触试验管片6的加载滚轴。
23.所述面内约束试验装置包括设在试验管片6前后位置并与其接触的槽型支撑9，其中一个槽型支撑9固定在面内约束固定梁12上，所述面内约束固定梁12固定在竖向反力架1上，另一个所述槽型支撑9通过载荷传感器连接约束压力装置13输出端，所述约束压力装置13固定在竖向反力架1上。
24.所述试验管片6的两侧的下端均设有用于隔热的石棉。
25.所述框架主体包括两个主梁5和两个竖向反力架1，两个所述主梁5平行排列，所述竖向反力架1为门形架并且其两端分别固定在两个主梁5上。
26.所述槽型支撑9为拱形，所述试验管片6在槽型支撑9的支撑下也为拱形 。
27.竖向压力装置、水平压力装置、约束压力装置选用液压缸或电控气缸。
28.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。


技术特征：
1.一种承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试装置，其特征在于，包括框架主体，框架主体包括若干主梁（5）和竖向反力架（1），所述框架主体上设有力学加载系统和温度控制系统，所述力学加载系统包括对试验管片（6）施加水平力的水平力学加载装置、施加竖向力的垂直力学加载装置以及面内约束试验装置，所述面内约束试验装置用于对高温下试验管片（6）自由膨胀时提供相邻构件面内约束作用，所述温度控制系统包括炉体（4），所述试验管片（6）设在炉体（4）的开口上方；所述水平力学加载装置包括分别设在试验管片（6）两端并对其起到支撑作用和水平限位作用的左支撑座（7）和右支撑座（11），所述左支撑座（7）与左加载梁（8）固定，所述右支撑座（11）通过载荷传感器连接水平压力装置（14）输出端，所述水平压力装置（14）固定在右加载梁（10）上，所述左加载梁（8）、右加载梁（10）均固定在主梁（5）上。2.如权利要求1所述的承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试装置，其特征在于：所述垂直力学加载装置包括固定在竖向反力架（1）上的竖向压力装置（3），所述竖向压力装置（3）输出端通过载荷传感器连接分配梁（2），所述分配梁（2）底部设有若干垫板（15），所述垫板（15）底部设有若干均布的用于接触试验管片（6）的加载滚轴。3.如权利要求2所述的承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试装置，其特征在于：所述面内约束试验装置包括设在试验管片（6）前后位置并与其接触的槽型支撑（9），其中一个槽型支撑（9）固定在面内约束固定梁（12）上，所述面内约束固定梁（12）固定在竖向反力架（1）上，另一个所述槽型支撑（9）通过载荷传感器连接约束压力装置（13）输出端，所述约束压力装置（13）固定在竖向反力架（1）上。4.如权利要求3所述的承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试装置，其特征在于：所述试验管片（6）的两侧的下端均设有用于隔热的石棉。5.如权利要求4所述的承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试装置，其特征在于：所述框架主体包括两个主梁（5）和两个竖向反力架（1），两个所述主梁（5）平行排列，所述竖向反力架（1）为门形架并且其两端分别固定在两个主梁（5）上。6.如权利要求5所述的承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试装置，其特征在于：所述槽型支撑（9）为拱形，所述试验管片（6）在槽型支撑（9）的支撑下也为拱形。

技术总结
本实用新型公开了一种承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试装置，克服了现有技术之缺陷，能够同时看到高温爆裂具体情况，考虑了隧道衬砌结构在实际服务期限内，长期处于水土荷载环境的特点，通过力学加载系统和温度控制系统有效地控制温度与荷载的大小，实现较为真实地模拟隧道施工运营期间不同的工况，并实时对炉内温度进行精确控制，从而使本测试装置能研究不同荷载环境条件、不同结构衬砌类型、不同火灾温度的隧道衬砌规律。不同火灾温度的隧道衬砌规律。不同火灾温度的隧道衬砌规律。


技术研发人员：王欢 韩星辰 韩理想 闵家瑞 杨继康 雒斌 白连伟 史成所 吕智睿 任兆卿
受保护的技术使用者：中交第三公路工程局有限公司
技术研发日：2022.10.10
技术公布日：2023/7/14