本發(fā)明涉及隧道頂板耐火性能測(cè)試裝置及測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，以地鐵和地下交通樞紐為代表的交通隧道日益增多，鋼筋混凝建筑結(jié)構(gòu)有因其常溫強(qiáng)度高、自重輕、制造簡便、施工速度快、塑韌性好等特點(diǎn)，在我國公路隧道建筑中被廣泛采用。但是隧道工程的快速發(fā)展也裹挾著火災(zāi)事故的頻發(fā)，鋼筋混凝建筑結(jié)構(gòu)通常不耐火，當(dāng)混凝土中的鋼筋承受溫度達(dá)到250℃時(shí)強(qiáng)度下降很快，受熱達(dá)到350℃時(shí)強(qiáng)度降低約50％，500℃時(shí)強(qiáng)度下降80％以上。因而在火災(zāi)高溫作用下，鋼筋混凝結(jié)構(gòu)建筑物倒塌危險(xiǎn)劇增。為此國內(nèi)外學(xué)者投入大量精力進(jìn)行隧道耐火性能研究。

因?yàn)樗淼赖谋郴鹈媸巧襟w，無法將測(cè)溫?zé)犭娕紡谋郴鹈娌迦牖炷羶?nèi)部鋼筋網(wǎng)處，因此隧道竣工后耐火性能測(cè)試難以進(jìn)行。目前研究隧道結(jié)構(gòu)耐火性能最行之有效方法是局部足尺火災(zāi)試驗(yàn)，當(dāng)前常用的是將構(gòu)件側(cè)立單面受火，這種方法簡單方便但更適合側(cè)墻受火，對(duì)頂板適用性不足。因此，為研究隧道頂板耐火特性，為之后降低防火投資，亦為災(zāi)后救援提供可能，旨在發(fā)明一種頂板耐火性能測(cè)試裝置，使其更能符合隧道頂板受火情形受熱均勻、節(jié)省燃料、操作方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了隧道頂板耐火性能測(cè)試裝置及測(cè)試方法，解決了上述背景技術(shù)中對(duì)隧道頂板耐火性能測(cè)試適用性不足等問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供了隧道頂板耐火性能測(cè)試裝置，包括一上開口的火災(zāi)爐、若干支座、用于模擬隧道頂板的構(gòu)件和密封結(jié)構(gòu)；所述火災(zāi)爐、構(gòu)件和密封裝置包圍形成一密封的爐膛；

所述支座豎立于所述爐膛內(nèi)部，與所述火災(zāi)爐的爐壁具有相同高度；

所述構(gòu)件架置于所述支座上；

所述密封結(jié)構(gòu)包括4交錯(cuò)放置的爐蓋和用于密封所述爐蓋與火災(zāi)爐之間的空隙的至少一耐火磚。

在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述隧道頂板耐火性能測(cè)試裝置還包括防火棉包繞于由黏土磚砌筑的所述支座的外壁面。

在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述支座的頂部和/或內(nèi)部還鋪設(shè)有鋼筋。

在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述支座數(shù)量為4，居中陣列布置于爐膛內(nèi)部。

在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述構(gòu)件基于原型隧道結(jié)構(gòu)制作而成，其底面為矩形，具有四個(gè)平整的側(cè)面，構(gòu)件厚度方向的尺寸構(gòu)造與原型隧道相同。

本發(fā)明還提供了隧道頂板耐火性能測(cè)試裝置的測(cè)試方法，包括以下步驟：

1)制作構(gòu)件：所述構(gòu)件，基于原型隧道結(jié)構(gòu)制作而成，其底面為矩形，具有四個(gè)平整的側(cè)面，厚度方向的尺寸構(gòu)造與原型隧道相同；

2)制作支座：明確支座位置，根據(jù)所述構(gòu)件計(jì)算出滿足受力和受火需求的支座截面尺寸，由黏土磚砌筑，砌筑所述支座至倒數(shù)第二層磚時(shí)，在拌合砂漿中埋設(shè)鋼筋，繼續(xù)鋪設(shè)黏土磚，在所述支座頂部放置鋼筋，用防火棉包裹所述支座及支座頂部的鋼筋；

3)架設(shè)構(gòu)件并密封：將所述構(gòu)件架設(shè)至所述支座上方，用4塊爐蓋分別架設(shè)在所述火災(zāi)爐的爐壁頂部，所述爐蓋的邊緣與所述構(gòu)件相互頂?shù)?，用耐火磚密封所述爐蓋與火災(zāi)爐的爐壁之間的空隙；

4)利用火災(zāi)爐控制系統(tǒng)發(fā)出指令開始試驗(yàn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，步驟3)還包括：內(nèi)部密封性檢查：架設(shè)最后一塊爐蓋前，進(jìn)行爐膛內(nèi)部防火及密封性能檢查。

在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，步驟3)還包括：外部密封性檢查：檢查裝置整體密閉性，用防火棉填塞縫隙。

本技術(shù)方案與背景技術(shù)相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.爐膛結(jié)構(gòu)、支座設(shè)計(jì)合理，最后封爐階段封堵的洞口很小，封爐之前可派人進(jìn)入爐內(nèi)，從內(nèi)部檢查試驗(yàn)裝置的密閉性，可做到較好的密閉效果，保證試樣有效受熱面積的前提下大大降低了實(shí)驗(yàn)過程中的燃料用量，節(jié)約能源，降低了實(shí)驗(yàn)成本；

2.采用底部單面受熱方式，減少了燃燒過程中爐膛橫截面的蝸流區(qū)，保證爐膛橫向溫度更加均勻穩(wěn)定；

3.試驗(yàn)裝置制作簡單，裝卸構(gòu)件操作方便，減輕了實(shí)驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；

4.火災(zāi)爐內(nèi)的溫度變化由計(jì)算機(jī)控制，數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)象觀察都表現(xiàn)為板的特征，數(shù)據(jù)采集由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，試驗(yàn)精度和效率較高。

附圖說明

圖1繪示了本發(fā)明隧道頂板耐火性能測(cè)試裝置的剖面圖；

圖2繪示了本發(fā)明隧道頂板耐火性能測(cè)試裝置的支座分布陣列圖；

圖3繪示了本發(fā)明隧道頂板耐火性能測(cè)試裝置的密封結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例與附圖具體說明本發(fā)明的內(nèi)容：

請(qǐng)參看圖1-3，隧道頂板耐火性能測(cè)試裝置，包括一上開口的火災(zāi)爐1、若干支座3、用于模擬隧道頂板的構(gòu)件5和密封結(jié)構(gòu)；所述火災(zāi)爐1、構(gòu)件5和密封裝置包圍形成一密封的爐膛12；

所述支座3豎立于所述爐膛12內(nèi)部，與所述火災(zāi)爐1的爐壁14具有相同高度；

所述構(gòu)件5架置于所述支座3上；

所述密封結(jié)構(gòu)包括4交錯(cuò)放置的爐蓋72和用于密封所述爐蓋72與火災(zāi)爐1之間的空隙的至少一耐火磚74。

在本實(shí)施例中，所述支座3數(shù)量為4，居中陣列布置于爐膛12內(nèi)部。所述支座3的頂部和/或內(nèi)部還鋪設(shè)有鋼筋32，所述隧道頂板耐火性能測(cè)試裝置還包括防火棉76包繞于由黏土磚砌筑的所述支座3的外壁面。

為盡可能模擬原型隧道結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例所述構(gòu)件5基于原型隧道結(jié)構(gòu)制作而成，其底面為矩形，具有四個(gè)平整的側(cè)面，構(gòu)件5厚度方向的尺寸構(gòu)造與原型隧道相同，平整的側(cè)面有利于與所述爐蓋72相互頂?shù)?，減少彼此間的縫隙。

利用本實(shí)施例裝置的隧道頂板耐火性能測(cè)試方法包括以下步驟：

1)制作構(gòu)件5：所述構(gòu)件5，基于原型隧道結(jié)構(gòu)制作而成，其截面的長寬均小于火災(zāi)爐1平面，其底面為矩形，具有四個(gè)平整的側(cè)面，厚度方向的尺寸構(gòu)造與原型隧道相同；

2)制作支座3：明確支座3位置，支座3的作用是將構(gòu)件5支起，所以其承載力必須大于構(gòu)件5重力。若支座3的截面尺寸設(shè)計(jì)得過小，則難以同時(shí)滿足穩(wěn)定承載構(gòu)件5的要求；若支座3的截面尺寸設(shè)計(jì)得過大，又會(huì)減少構(gòu)件5的受火面積，不利于溫度在構(gòu)件5內(nèi)傳遞。所以，制作支座3時(shí)需通過承載力計(jì)算出每個(gè)支座3的平面尺寸，再根據(jù)計(jì)算所得的尺寸決定每層的用轉(zhuǎn)數(shù)目和磚塊擺放形式，從而設(shè)計(jì)出同時(shí)滿足受力和受火兩個(gè)要求的尺寸。

支座3由黏土磚砌筑，為使構(gòu)件5的重力能夠充分傳遞給支座3，在砌筑所述支座3至倒數(shù)第二層磚時(shí)，在拌合砂漿中埋設(shè)φ8的3×3鋼筋網(wǎng)。繼續(xù)鋪設(shè)黏土磚，為使構(gòu)件5底部均能受火，在支座3頂部均勻平行放置5根φ12短鋼筋32。砌筑完成后支座3與爐壁14高度相同，四個(gè)支座3的上表面應(yīng)處于同一水平面，表面平整。

因支座3整體設(shè)置于火災(zāi)爐1中，需全面受火，為減少高溫對(duì)支座3的破壞，所以其外周需采取保護(hù)措施，即用防火棉76包裹所述支座3及支座3頂部的鋼筋32。

3)架設(shè)構(gòu)件5并密封：將所述構(gòu)件5架設(shè)至所述支座3上方，先將兩塊爐蓋72架設(shè)在所述火災(zāi)爐1的爐壁14上，緊緊頂?shù)炙鰳?gòu)件5的左右兩側(cè)；在爐壁14上方留下和爐蓋72厚度相同的空隙，用耐火磚74在此處砌墻至與爐蓋72上表面持平，封堵該空隙；再架設(shè)另一對(duì)爐蓋72頂?shù)謽?gòu)件5另外兩側(cè)，第三個(gè)爐蓋72吊裝到位后，派人從對(duì)面的洞口進(jìn)入爐內(nèi)進(jìn)行內(nèi)部密封性檢查，檢查內(nèi)部的防火棉76敷設(shè)情況，對(duì)可能發(fā)生漏火處及時(shí)封堵。接著進(jìn)行外部密封性檢查，用防火棉76填塞剩余縫隙，最后在確保內(nèi)部密閉性可以達(dá)到要求后，利用最后一塊爐蓋72將整個(gè)裝置密封。

4)利用火災(zāi)爐1控制系統(tǒng)發(fā)出指令開始試驗(yàn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。