[实用新型]一种单侧通道失火时沉管隧道变形的测试机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及隧道结构的试验技术领域，更具体地说，涉及一种单侧通道失火时沉管隧道变形的测试机构。

背景技术

沉管隧道由于其利用空间大、对地质条件适应性强等特点而越来越被广泛地应用在交通隧道中。但由于沉管隧道在火灾中升温速率快、温度高和危害大等特点，因此对其在火灾高温下的火灾试验研究也逐渐受到重视。到目前为止，国内外对于沉管隧道的火灾高温下的研究主要是：研究火灾高温下，沉管隧道在未考虑使用荷载情况下的空间温度分布规律、烟气分布规律等；并采用有限元模拟的方法来研究沉管隧道火灾高温下的应力分布规律以及变形规律。

以上这些研究包含了对沉管隧道的管段、接头部位以及在有无防火措施情况下的火灾高温性能，可以说所研究的范围是广泛的。

但是目前对于沉管隧道的火灾试验研究都没有考虑沉管隧道的使用荷载，他们的物理模型试验只是研究其温度分布规律、烟气流动规律等，对变形规律只是通过有限元模拟的方式来进行研究获得，而不是通过模型试验的实验数据来整理获得其变形规律。

另外，以往沉管隧道接头的火灾高温试验，除了没有考虑使用荷载外，也没有对沉管隧道的整个接头进行试验，而是选取接头的局部来进行火灾高温试验。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够系统而又全面地测试出沉管隧道在管段和接头处的温度分布及变形特征，进而有利于准确地认识沉管隧道在单侧隧道发生火灾情况下的破坏特征，从而为沉管隧道在结构运营过程中的健康监测提供理论依据的单侧通道失火时沉管隧道变形的测试机构。

本实用新型的技术方案如下：

一种单侧通道失火时沉管隧道变形的测试机构，包括试验试件、加载系统、加热装置、数据采集系统，试验试件包括至少两节沉管隧道管段，沉管隧道管段间的接头形式是管节接头；加载系统包括竖向加载装置、横向加载装置，从外部分别对沉管隧道管段加载竖向负载、横向负载；加热装置包括试验炉，设置于沉管隧道管段的单侧通道内或单侧通道的管节接头；数据采集系统包括热电偶、位移计、转角仪，分别设置于试验炉所在的试验试件上。

作为优选，竖向加载装置包括竖向反力架、竖向千斤顶、一级分配梁、二级分配梁、空间三角支架，试验试件设置于竖向反力架下方，从上至下依次设置竖向千斤顶、一级分配梁、二级分配梁、空间三角支架，空间三角支架与试验试件的顶面相抵。

作为优选，二级分配梁的两端分别设置空间三角支架，二级分配梁沿隧道纵向设置于沉管隧道管段上方，一级分配梁沿隧道横向设置于二级分配梁上方。

作为优选，一级分配梁与至少两个二级分配梁相抵。

作为优选，空间三角支架均布于沉管隧道管段的单侧通道上方，位于单侧通道的横向中间位置。

作为优选，横向加载装置包括横向反力架、横向千斤顶，横向千斤顶设置于横向反力架侧面，与沉管隧道管段的外侧墙相抵。

作为优选，包括垫层，试验试件、加载系统设置于垫层上。

作为优选，试验炉包括两个炉墙，炉墙围成燃烧室；当试验炉设置于沉管隧道管段的单侧通道内时，两个炉墙都在同一个沉管隧道管段的单侧通道内；当试验炉设置于单侧通道的管节接头时，两个炉墙分别设置于相邻的沉管隧道管段的单侧通道内。

作为优选，热电偶设于沉管隧道管段的单侧通道的顶板、外墙、内墙以及转角位置；或者，在管节接头设置剪力键的位置，热电偶设于剪力键内、防火材料表面、Ω止水带表面、GINA止水带内表面；在管节接头不设置剪力键的位置，热电偶设于防火材料表面、Ω止水带表面、GINA止水带内表面。

作为优选，位移计包括竖向位移计、横向位移计，竖向位移计设于沉管隧道管段的顶面，横向位移计设于单侧通道的内侧墙与外侧墙，转角仪设于内墙与外墙的转角位置；或者，在管节接头的位置，竖向位移计设于沉管隧道管段的顶面，横向位移计设于单侧通道的内侧墙与外侧墙，转角仪设于内墙与外墙的转角位置。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型所述的单侧通道失火时沉管隧道变形的测试机构，能够系统而又全面地测试出沉管隧道在施加使用荷载情况下，管段和接头处的温度分布及变形特征，进而有利于准确地认识沉管隧道在施加使用荷载情况下，单侧隧道发生火灾情况下的破坏特征，从而为沉管隧道在结构运营过程中的健康监测提供理论依据。

本实用新型中，所建造的试验试件没有对其进行简化，而是完全保留沉管隧道的所有结构特征，从而使研究现象更加符合现状。实施时，竖向反力架与横向反力架可以不采用传统的钢结构，而采用型钢-钢筋混凝土组合结构，较为经济、合理。