[实用新型]一种非四周受火后混凝土柱拟静力试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及火灾后混凝土结构损伤评定技术领域，具体涉及一种可考虑多种非四周受火后混凝土柱的拟静力试验装置。

背景技术

近年来，我国火灾事故频繁发生，据消防部门统计，我国每年发生火灾30多万起，直接财产损失约40亿元，死亡近2千人。虽然火灾高温会对钢筋、混凝土的力学性能及二者的粘结锚固性能造成不同程度的损伤，但大多数钢筋混凝土结构经损伤评定、加固修复后还可以正常使用，从而发挥巨大的经济效益。对火灾后钢筋混凝土结构的残余力学性能进行科学、准确的评价，并据此制定受损结构的修复和加固方案，对确保火灾后修复结构的安全性、适用性和耐久性具有十分重要的意义。

目前火灾后混凝土柱的压弯承载性能、受剪承载性能、抗震性能方面的研究已取得一定的成果，但这些成果大多是针对四面受火情况下进行的。建筑结构中的混凝土柱受填充墙的影响，在火灾发生时，可能受到三面受火、邻面受火甚至单面受火等非四周受火方式，不同受火方式下混凝土柱横截面的过火温度场分布特性不一样，且水平荷载作用下不同受火方式后混凝土柱的受压区、剪压区混凝土的损伤程度可能存在较大差异，从而导致不同受火方式后混凝土柱的压弯承载性能、受剪承载性能、抗震性能等的损伤特性也不同。显然，受火方式对火灾后混凝土柱(含异形柱，下同)承载性能的损伤评定影响很大，非四周受火后混凝土柱的损伤评定不能简单套用现有的四周受火后混凝土柱损伤评定的研究成果。因此，研究非四周受火后混凝土柱的承载性能及其灾损特性就显得尤为重要，其研究成果对火灾后混凝土柱的损伤评定和加固设计具有重要指导意义。然而，目前有关不同受火方式后混凝土柱受剪承载性能和抗震性能方面的试验研究成果很少。

现有的火灾后混凝土柱拟静力试验装置及实现方法，普通存在以下问题：(1)试验装置难以进行非四周受火后混凝土柱的拟静力试验，现有的混凝土柱拟静力试验成果均是针对四周受火后情况，尚未见到不同受火方式后混凝土柱拟静力试验研究成果的报道。为考察高温下不同受火方式的影响，现有的有限试验均采用在试件表面粘贴覆盖若干层防火棉后放入炉膛内按四周受火方式进行火灾试验来近似模拟未受火面，这与真实火灾试验中未受火面的环境温度和热边界条件存在较大差异。(2)现有的火灾后混凝土柱式构件剩余承载性能试验，通常高温下未持荷或者高温下持荷但熄火后卸载、待试件冷却至常温后吊出炉膛再进行受火后承载性能试验，存在升降温全过程中试件的持荷和灾后承载性能试验中持荷不连续的问题。然而，实际建筑结构中的混凝土柱在火灾发生时和发生后承受的荷载均保持连续。高温下是否持荷，或者熄火后是否卸载，均会影响火灾后混凝土和钢筋的初始应力-应变状态，进而可能影响其灾后承载性能，特别是高温下持荷较大时，其影响程度比将加大。为较全面考察高温下持荷的影响，在明火试验、灾后混凝土柱的拟静力试验中保持竖向荷载的连续性是必要的。(3)现有的抗火试验装置周边未设置刚度足够大的反力墙，因此，无法安装水平拉压伺服加载装置，并对受火后混凝土柱直接进行拟静力试验，只能将试件吊出后运至抗震试验室进行拟静力试验。(4)拟静力试验时，试件的高度通常取水平荷载作用下框架柱反弯点至柱根部的距离加上地梁的高度。而且，火灾试验时需要将试件柱顶的扩大头露在炉膛空间的外部，以便施加竖向荷载。因此，受火后混凝土柱拟静力试验装置中明火加热炉体宜具有合适的炉膛高度，约在1500～2500mm之间较为合理。然而，目前常见的垂直构件耐火试验炉的炉膛高度为3000mm，不太适合用于拟静力试验的试件的火灾试验。

实用新型内容

本实用新型提供了本实用新型的目的在于克服上述现有试验装置的缺点和不足之处，提供一种可靠的非四周受火后混凝土柱拟静力试验装置及其实现方法，以模拟真实火灾场景和水平荷载作用，测试非四周受火后混凝土柱的受剪承载性能和抗震性能并研究其损伤机理。

本实用新型的目的是通过下述方案实现的：

一种非四周受火后混凝土柱拟静力试验装置，它包括炉体、竖向反力架、水平反力墙、竖向荷载加载装置、水平拉压伺服加载装置、固定装置、基础平台、数据采集系统和控制中心，其中炉体、竖向反力架、水平反力墙和固定装置设于基础平台上；

竖向反力架包括两榀纵向刚架和架设于两榀纵向刚架之间的横向钢梁，炉体设置在竖向反力架内，所述炉体由三面固定炉壁、一面活动炉壁和炉盖围成，所述混凝土柱试件设于活动炉壁处并通过活动炉壁的配合使混凝土柱试件的至少一侧面于炉膛之内受火，所述炉盖上设有缺口以使所述混凝土柱试件顶端伸出；