[发明专利]隧道顶板耐火性能测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道顶板耐火性能测试装置及测试方法。

背景技术

随着经济的快速发展和社会的不断进步，以地铁和地下交通枢纽为代表的交通隧道日益增多，钢筋混凝建筑结构有因其常温强度高、自重轻、制造简便、施工速度快、塑韧性好等特点，在我国公路隧道建筑中被广泛采用。但是隧道工程的快速发展也裹挟着火灾事故的频发，钢筋混凝建筑结构通常不耐火，当混凝土中的钢筋承受温度达到250℃时强度下降很快，受热达到350℃时强度降低约50％，500℃时强度下降80％以上。因而在火灾高温作用下，钢筋混凝结构建筑物倒塌危险剧增。为此国内外学者投入大量精力进行隧道耐火性能研究。

因为隧道的背火面是山体，无法将测温热电偶从背火面插入混凝土内部钢筋网处，因此隧道竣工后耐火性能测试难以进行。目前研究隧道结构耐火性能最行之有效方法是局部足尺火灾试验，当前常用的是将构件侧立单面受火，这种方法简单方便但更适合侧墙受火，对顶板适用性不足。因此，为研究隧道顶板耐火特性，为之后降低防火投资，亦为灾后救援提供可能，旨在发明一种顶板耐火性能测试装置，使其更能符合隧道顶板受火情形受热均匀、节省燃料、操作方便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了隧道顶板耐火性能测试装置及测试方法，解决了上述背景技术中对隧道顶板耐火性能测试适用性不足等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了隧道顶板耐火性能测试装置，包括一上开口的火灾炉、若干支座、用于模拟隧道顶板的构件和密封结构；所述火灾炉、构件和密封装置包围形成一密封的炉膛；

所述支座竖立于所述炉膛内部，与所述火灾炉的炉壁具有相同高度；

所述构件架置于所述支座上；

所述密封结构包括4交错放置的炉盖和用于密封所述炉盖与火灾炉之间的空隙的至少一耐火砖。

在本发明一较佳实施例中，所述隧道顶板耐火性能测试装置还包括防火棉包绕于由黏土砖砌筑的所述支座的外壁面。

在本发明一较佳实施例中，所述支座的顶部和/或内部还铺设有钢筋。

在本发明一较佳实施例中，所述支座数量为4，居中阵列布置于炉膛内部。

在本发明一较佳实施例中，所述构件基于原型隧道结构制作而成，其底面为矩形，具有四个平整的侧面，构件厚度方向的尺寸构造与原型隧道相同。

本发明还提供了隧道顶板耐火性能测试装置的测试方法，包括以下步骤：

1)制作构件：所述构件，基于原型隧道结构制作而成，其底面为矩形，具有四个平整的侧面，厚度方向的尺寸构造与原型隧道相同；

2)制作支座：明确支座位置，根据所述构件计算出满足受力和受火需求的支座截面尺寸，由黏土砖砌筑，砌筑所述支座至倒数第二层砖时，在拌合砂浆中埋设钢筋，继续铺设黏土砖，在所述支座顶部放置钢筋，用防火棉包裹所述支座及支座顶部的钢筋；

3)架设构件并密封：将所述构件架设至所述支座上方，用4块炉盖分别架设在所述火灾炉的炉壁顶部，所述炉盖的边缘与所述构件相互顶抵，用耐火砖密封所述炉盖与火灾炉的炉壁之间的空隙；

4)利用火灾炉控制系统发出指令开始试验，进行数据采集。

在本发明一较佳实施例中，步骤3)还包括：内部密封性检查：架设最后一块炉盖前，进行炉膛内部防火及密封性能检查。

在本发明一较佳实施例中，步骤3)还包括：外部密封性检查：检查装置整体密闭性，用防火棉填塞缝隙。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1.炉膛结构、支座设计合理，最后封炉阶段封堵的洞口很小，封炉之前可派人进入炉内，从内部检查试验装置的密闭性，可做到较好的密闭效果，保证试样有效受热面积的前提下大大降低了实验过程中的燃料用量，节约能源，降低了实验成本；

2.采用底部单面受热方式，减少了燃烧过程中炉膛横截面的蜗流区，保证炉膛横向温度更加均匀稳定；

3.试验装置制作简单，装卸构件操作方便，减轻了实验人员的劳动强度；

4.火灾炉内的温度变化由计算机控制，数据采集和现象观察都表现为板的特征，数据采集由计算机自动完成，试验精度和效率较高。

附图说明

图1绘示了本发明隧道顶板耐火性能测试装置的剖面图；

图2绘示了本发明隧道顶板耐火性能测试装置的支座分布阵列图；

图3绘示了本发明隧道顶板耐火性能测试装置的密封结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例与附图具体说明本发明的内容：