[发明专利]承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试试验装置

说明书

本发明涉及一种承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试试验装置，包括炉体、炉体温度控制系统以及用于给试验管片施加水平力的水平力学加载装置和用于给试验管片施加竖向力的垂直力学加载装置，试验管片的两侧分别支撑在水平力学加载装置上，并分别与水平力学加载装置接触，垂直力学加载装置位于试验管片的上方，与试验管片的上端接触，炉体的上方开口，试验管片位于炉体的上方开口处。本发明通过力学加载装置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的方法，从而使试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。

技术领域

本发明涉及一种原型管片火灾损伤测试试验装置，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试验装置。

背景技术

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、各部分退化规律。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试试验装置，其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，并辅以实时对炉内温度进行精确控制的方法，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。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开了一种承载状态下盾构隧道管片结构火灾损伤测试试验装置，包括炉体、炉体温度控制系统以及用于给试验管片施加水平力的水平力学加载装置和用于给试验管片施加竖向力的垂直力学加载装置，试验管片的两侧分别支撑在水平力学加载装置上，试验管片的两侧分别与水平力学加载装置接触，所述垂直力学加载装置位于试验管片的上方，与试验管片的上端接触，所述炉体的上方开口，试验管片位于炉体的上方开口处，所述炉体温度控制系统包括炉体加热系统、温度传感器、温度控制器，所述温度传感器与温度控制器的输入端连接，温度控制器的输出端与炉体加热系统连接。

进一步地，所述水平力学加载装置包括左加载梁、右加载梁、左管片支撑座、右管片支撑座、第一动力驱动装置以及横向拉杆，左管片支撑座、右管片支撑座分别位于试验管片的左右两侧，用于分别支撑试验管片的两侧，所述左管片支撑座与左加载梁连接，所述右管片支撑座与第一动力驱动装置连接，所述第一动力驱动装置与右加载梁连接，用于给试验管片施加水平力，所述横向拉杆的左端与左加载梁相连，所述横向拉杆的右端与右加载梁相连；所述垂直力学加载装置包括上加载梁、底座、加载头、竖向拉杆，所述加载头位于试验管片的上方，与试验管片的上端接触，所述加载头与第二动力驱动装置连接，第二动力驱动装置与上加载梁连接，用于给试验管片施加竖向力，所述竖向拉杆的上端与上加载梁相连，竖向拉杆的下端与底座相连。

进一步地，左加载梁、右加载梁固定在底座上。

进一步地，左管片支撑座、右管片支撑座均包括座体以及用于支撑试验管片的支撑板，所述支撑板倾斜设置在座体上，左管片支撑座上的支撑板与右管片支撑座上的支撑板相对设置，两支撑板上端之间的间距大于两支撑板下端之间的间距。

进一步地，所述试验管片的两侧下端分别设有用于隔热的石棉。

进一步地，所述右管片支撑座与第一动力驱动装置之间设有水平压力传感器；所述加载头与第二动力驱动装置之间设有竖向压力传感器，水平压力传感器、竖向压力传感器分别与压力控制器的输入端连接，压力控制器的输出端与动力驱动系统连接，动力驱动系统用于控制第一动力驱动装置、第二动力驱动装置，实现对试验管片施加压力的调节；