[发明专利]钢-混凝土结构隧道防火保护材料耐火试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种钢‑混凝土结构隧道防火保护材料耐火试验装置及方法，包括耐火试验炉、样品试验架、承载力加载装置，所述样品试验架设置于所述耐火试验炉的上方，所述承载力加载装置设置于所述样品试验架上方，耐火试件设置于所述样品试验架上，所述承载力加载装置的施力端与所述耐火试件上表面接触。本发明科学设计制作了耐火试验装置，并给予装置设计耐火试验方法，在模拟真实火灾环境的条件下，实现了钢‑混凝土结构隧道防火保护材料耐火性能的测试，确保了在使用过程中的安全性及可靠性，方法简单，操作容易，具有推广应用的价值。

技术领域

本发明涉及一种防火试验装置，尤其涉及一种钢-混凝土结构隧道防火保护材料耐火试验装置及方法。

背景技术

钢-混凝土组合结构隧道同钢筋混凝土隧道相比，可以减轻结构自重，减小地震作用，减小截面尺寸，增加有效使用空间，节省支模工序和模板，缩短施工周期，增加隧道的延性等。同纯钢板隧道相比，可以减小用钢量，增大刚度，增加稳定性和整体性，增强结构抗火性和耐久性等。近年来，钢-混凝土组合结构隧道在我国已得到了越来越广泛的应用，并且正朝着大跨方向发展。钢-混凝土组合结构隧道兼有钢结构和混凝土结构的优点，具有显著的技术经济效益和社会效益。

世界上第一条用于交通的沉管隧道是1910年美国的Detroit River Railway隧道，其使用的便是钢板混凝土结构。如图7所示，早期的钢板混凝土沉管隧道采用双钢板或者单钢板，在早期修建沉管隧道时，由于海湾水深大，设计多保守采用圆形单层或圆形双层钢壳混凝土结构形式。结合内侧的钢筋混凝土部分形成整体结构，其外钢板一般较薄，主要用作防水与充当混凝土浇筑时的模板，参与结构受力较少，而钢筋混凝土部分才是运营阶段的主要受力结构。后来，钢与混凝土界面加入如J型钩等形式的连接件来加强钢板与钢筋混凝土的连接，钢板与钢筋混凝土之间也开始考虑组合作用，其结构的受力主体仍为钢筋混凝土，钢板更多地是起到防水和充当混凝土模板作用，其厚度一般较薄。

日本综合美国和西欧沉管隧道的结构特点，发展出矩形单层钢壳混凝土和矩形双层钢壳混凝土两种新型结构形式，极大改善了沉管隧道管节自身的力学性能。1988年，日本发展了一种由钢壳、隔板、肋板和内填充混凝土组成的隔舱式双钢板-混凝土组合沉管结构，如图8所示，该结构设置纵横隔板，钢板沿管道轴向设置角钢加劲肋，沿横向设置扁钢加劲肋。在施工期，纵横隔板将内外面板连成整体，角钢对面板起到加劲作用；在运营期，纵横隔板与内外面板协同参与结构受力，角钢作为连接件保证钢与混凝土共同工作。钢结构各组成部件在施工期和运营期均充分发挥了材料性能，最大程度上节约了成本，方便了施工。相比于以往的钢壳-钢筋混凝土结构，这种组合沉管结构以钢板为主要的受拉构件，去除了钢筋，大大简化了施工，其用钢量总体上更少。相比钢筋混凝土沉管结构，这种组合沉管结构具有以下特点：①混凝土及钢材用量减少，可节约成本；②隔舱中的混凝土可以现场浇筑，实现钢结构制作与混凝土浇筑场地分离，选址更加灵活，有利于降低预制场成本；③研制中～高流动性、自密实混凝土，可大大降低现场的施工难度；④钢板外包方式可大大提高管节的防水性能；⑤混凝土浇筑时无需模板安装拆除作业，管节预制工期大大缩短。

目前正在建设的深圳至中山跨江通道工程，是继港珠澳沉管隧道之后施工难度更大，技术要求更高的又一项历史性工程，由于采用传统的钢筋混凝土结构很难满足受力及耐久性要求，设计方案采用了矩形双层钢壳混凝土沉管隧道结构形式，其工程规模、工程标准均为现今世界上类似工程之最。