專(zhuān)利名稱(chēng)：：隧道襯砌構(gòu)件高溫力學(xué)性能試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)裝置，特別是一種用于對(duì)隧道襯砌構(gòu)件進(jìn)行高溫力學(xué)性能試驗(yàn)的裝置。
背景技術(shù)：
：對(duì)于隧道襯砌這類(lèi)地下結(jié)構(gòu)，當(dāng)研究其構(gòu)件(管片、接頭等)高溫時(shí)(高溫后)的力學(xué)性能時(shí)，與地上結(jié)構(gòu)相比，有如下幾個(gè)方面的重要特點(diǎn)和不同國(guó)內(nèi)外實(shí)際火災(zāi)事故和火災(zāi)試驗(yàn)表明隧道火災(zāi)升溫速度快(最高可達(dá)到250'C/min)，達(dá)到的最高溫度高(最高可達(dá)到1350'C),火災(zāi)持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)。為了描述隧堪火災(zāi)的特點(diǎn)，目前國(guó)際上已建立了RWS(荷蘭)，HC，RABT(德國(guó))等溫度一時(shí)間曲線(xiàn)。因此，在進(jìn)行隧道襯砌構(gòu)件高溫時(shí)(高溫后)力學(xué)性能的試驗(yàn)時(shí)，必須要營(yíng)造出符合實(shí)際隧道火災(zāi)特點(diǎn)的升溫環(huán)境(也即模擬這些已經(jīng)建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn))。相對(duì)于地上結(jié)構(gòu)而言，隧道襯砌構(gòu)件的受火方式為單面受火，同時(shí)另一面并非與空氣而是與包裹其的巖土體(包括地下水)接觸。由于隧道襯砌結(jié)構(gòu)被巖土體包裹，地下水及周?chē)鷰r土體會(huì)明顯的影響襯砌構(gòu)件內(nèi)部溫度的發(fā)展變化規(guī)律，進(jìn)而影響其材料物理力學(xué)性能的變化。不同的溫度一荷載工況會(huì)明顯的影響隧道襯砌構(gòu)件高溫時(shí)(高溫后)物理力學(xué)性能的變化。因此，在開(kāi)展隧道襯砌構(gòu)件的高溫時(shí)(高溫后)力學(xué)性能試驗(yàn)時(shí)需要體現(xiàn)上述特點(diǎn)。而從已有的試驗(yàn)裝置和方法來(lái)看，在進(jìn)行的試驗(yàn)內(nèi)容方面，己進(jìn)行的一些隧道襯砌結(jié)構(gòu)的高溫試驗(yàn)，大部分只能夠研究隧道襯砌結(jié)構(gòu)的耐火性能，高溫下隧道襯砌結(jié)構(gòu)的抗爆裂性能、襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度分布，火災(zāi)對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)表面的損傷及防護(hù)措施。在升溫方面，這些試驗(yàn)裝置常采用的方法如表1所示。從這些方法看，存在的問(wèn)題主要是或者升溫速度慢、或者達(dá)到的最高溫度低、或者不能準(zhǔn)確的控制溫度按照預(yù)定的升溫曲線(xiàn)升高，均不能很好的反映隧道火災(zāi)的特點(diǎn)。在模擬隧道襯砌結(jié)構(gòu)熱邊界條件方面，目前幾乎都不考慮周?chē)鷰r土體對(duì)襯砌構(gòu)件高溫力學(xué)性能的影響。總的來(lái)看，現(xiàn)有能夠開(kāi)展某個(gè)方面研究的試驗(yàn)系統(tǒng)存在的問(wèn)題主要是研究?jī)?nèi)容單一，不能夠方便的模擬多種隧道火災(zāi)溫度場(chǎng)景，不能夠模擬多種溫度一荷載工況，沒(méi)有考慮周?chē)鷰r土體的影響。而能夠模擬隧道火災(zāi)特點(diǎn)(升溫速度快，最高溫度高)、熱邊界(與巖土體接觸)及隧道襯砌構(gòu)件受力狀況，能安全、可靠的開(kāi)展隧道襯砌構(gòu)件(管片、接頭等)髙溫時(shí)(高溫后)力學(xué)性能試驗(yàn)的綜合性試驗(yàn)系統(tǒng)尚耒見(jiàn)報(bào)道。表1目前進(jìn)行構(gòu)件火災(zāi)試驗(yàn)時(shí)使用的升溫方式<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠模擬隧道火災(zāi)特點(diǎn)、熱邊界狀態(tài)及隧道襯砌構(gòu)件受力狀況，能安全、可靠、高效的開(kāi)展隧道襯砌構(gòu)件高溫時(shí)(高溫后)力學(xué)性能試驗(yàn)的綜合性多功能試驗(yàn)系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種隧道襯砌構(gòu)件高溫力學(xué)性能試驗(yàn)系統(tǒng)，包括以下各部分O)隔熱保溫子系統(tǒng)，包括加熱爐爐膛、活動(dòng)隔熱塊、隔熱纖維和隔熱擋板，待測(cè)構(gòu)件設(shè)置在爐膛上方，所述活動(dòng)隔熱塊、隔熱纖維和隔熱擋板設(shè)置在待測(cè)構(gòu)件與加熱爐的連接部位；②火災(zāi)熱環(huán)境模擬子系統(tǒng)，包括燃燒器控制臺(tái)、燃燒器、液化氣及空氣供應(yīng)設(shè)備，所述燃燒器安裝于爐膛內(nèi)；O支座及襯砌構(gòu)件力學(xué)邊界模擬子系統(tǒng)，包括加載承臺(tái)和支座，所述加載承臺(tái)設(shè)置在加熱爐的外面，所述支座設(shè)置在待測(cè)構(gòu)件的兩端并與加載承臺(tái)相連接；④加載子系統(tǒng)，包括液壓站及控制臺(tái)、豎向加載千斤頂、水平加載千斤頂和加載反力框架，所述加載反力框架固定在地面上，加載反力框架包括一根橫粱和兩根立柱，所述豎向加載千斤頂設(shè)置在所述橫梁與待測(cè)構(gòu)件之間，所述水平加載千斤頂設(shè)置在立柱與支座之間測(cè)量子系統(tǒng)，包括與豎向加載千斤頂相連接的豎向測(cè)力傳感器、與水平加載千斤頂相連接的水平測(cè)力傳感器、設(shè)置在爐膛內(nèi)的爐內(nèi)溫度傳感器以及與待測(cè)構(gòu)件相連接的構(gòu)件參數(shù)測(cè)量裝置；⑤數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，包括上位計(jì)算機(jī)和與之相連接的數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器與測(cè)量子系統(tǒng)相連接；⑦襯砌構(gòu)件熱邊界模擬子系統(tǒng)，包括設(shè)置在待測(cè)構(gòu)件外表面的擋土斜撐及擋土板，以及設(shè)置在所述擋土斜撐及擋土板之間的土體。本試驗(yàn)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在由于選用工業(yè)級(jí)燃?xì)馊紵骱统绦蜃詣?dòng)控制升溫，使得本試驗(yàn)系統(tǒng)能夠較好的模擬隧道火災(zāi)場(chǎng)景，體現(xiàn)了隧道火災(zāi)升溫速度快、達(dá)到的最高溫度高的特點(diǎn)本試驗(yàn)系統(tǒng)的升溫速度，最高溫度均可調(diào)，能夠支持多種隧道火災(zāi)場(chǎng)景，可以根據(jù)要求自由選擇和自動(dòng)程序設(shè)定需要的溫度一時(shí)間曲線(xiàn)；合理布置的保溫隔熱措施，既保證了爐內(nèi)的快速升溫和較小的溫度波動(dòng)，同時(shí)，避免了爐內(nèi)高溫對(duì)測(cè)試裝置、加載裝置及周?chē)h(huán)境的影響能夠模擬隧道襯砌構(gòu)件的熱邊界條件(單面受火，另一面為巖土體，能夠模擬周?chē)馏w、地下水對(duì)構(gòu)件的影響)；能夠?qū)σr砌構(gòu)件施加多種荷載一溫度工況(先升溫后加載，先加載后升溫或者先升溫冷卻后加載等)。同時(shí)，除了可以方便的進(jìn)行隧道襯砌構(gòu)件髙溫時(shí)(髙溫后)的力學(xué)性能試驗(yàn)，也可以對(duì)其進(jìn)行常溫時(shí)的力學(xué)性能試驗(yàn)；同時(shí)，能夠方便對(duì)板、梁、柱等多種類(lèi)型的構(gòu)件進(jìn)行高溫時(shí)(高溫后)及常ia下的力學(xué)性能試驗(yàn)；借助于程序控制和自動(dòng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)，提高了工作效率和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；本試驗(yàn)系統(tǒng)故障率低，安全可靠，便于操作，能夠勝任隧道襯砌構(gòu)件高溫時(shí)(高溫后)力學(xué)性能試驗(yàn)的要求。優(yōu)選地，所述豎向加載千斤頂與待測(cè)構(gòu)件之間還設(shè)有分載梁，所述分載梁包括兩個(gè)與待測(cè)構(gòu)件相接觸的加載頭和一根與豎向加載千斤頂相連接的承載梁。分載梁可以改變待測(cè)構(gòu)件上的載荷分布，更好地模擬待測(cè)構(gòu)件的真實(shí)受力狀態(tài)。上述技術(shù)方案中，構(gòu)件參數(shù)測(cè)量裝置包括溫度、變形、曲率及接頭張角傳感器。上述支座的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)是由水平底板、垂直擋板和圓鋼構(gòu)成，所述水平底板和垂直擋板焊接連接，所述圓鋼可滾動(dòng)地設(shè)置在水平底板與加載承臺(tái)之間。這種支座與水平加載千斤頂配合，能夠?qū)σr砌構(gòu)件施加不同的位移邊界條件，如實(shí)現(xiàn)固定鉸支、活動(dòng)鉸支及半活動(dòng)鉸支等。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本發(fā)明隧道襯砌構(gòu)件高溫力學(xué)性能試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2是火災(zāi)熱環(huán)境模擬子系統(tǒng)的組成框圖。圖3是圖1中A-A處的剖視圖。圖4所示的是待測(cè)襯砌構(gòu)件在端部形成活動(dòng)鉸支的狀態(tài)。圖5所示的是待測(cè)襯砌構(gòu)件在端部形成半活動(dòng)鉸支的狀態(tài)。圖6所示的是待測(cè)襯砌構(gòu)件在端部形成固定鉸支的狀態(tài)。圖7是襯砌構(gòu)件熱邊界模擬子系統(tǒng)的示意圖。圖8是圖7中B-B處的剖視圖。具體實(shí)施方式如圖1所示，本發(fā)明的隧道襯砌構(gòu)件高溫力學(xué)性能試驗(yàn)系統(tǒng)，由以下七個(gè)子系統(tǒng)組成-(1)火災(zāi)熱環(huán)境模擬子系統(tǒng)；(2)隔熱保溫子系統(tǒng)；(3)支座及襯砌構(gòu)件力學(xué)邊界模擬子系統(tǒng)；(4)加載子系統(tǒng)；(5)測(cè)量子系統(tǒng)；(6)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)；(7)襯砌構(gòu)件熱邊界模擬子系統(tǒng)。下面對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)分別作詳細(xì)介紹-一、火災(zāi)熱環(huán)境模擬子系統(tǒng)火災(zāi)熱環(huán)境模擬子系統(tǒng)主要包括燃燒器控制臺(tái)l、燃燒器2、液化氣及空氣供應(yīng)設(shè)備3，燃燒器2安裝于爐膛4上預(yù)留的燃燒器安裝孔5內(nèi)?；馂?zāi)熱環(huán)境模擬子系統(tǒng)的運(yùn)行原理如圖2所示。燃燒器控制臺(tái)1根據(jù)爐膛內(nèi)溫度探頭反饋回來(lái)的爐溫，通過(guò)流量控制器自動(dòng)調(diào)節(jié)液化氣和空氣的流量，使得爐內(nèi)溫度按照設(shè)定的曲線(xiàn)變化。同時(shí)，燃燒器2前端內(nèi)置的火焰探測(cè)器能夠?qū)崟r(shí)探瀾火焰的燃燒情況，并能在異常情況下發(fā)出警報(bào)。與現(xiàn)有的升溫方式相比，由于采用工業(yè)級(jí)燃燒器和程序自動(dòng)控制升溫，本火災(zāi)熱環(huán)境模擬子系統(tǒng)能夠達(dá)到的最高溫度為1350'C,最大升溫速度為250XVmin，同時(shí)，可以根據(jù)研究的需要預(yù)先設(shè)定不同的隧道火災(zāi)溫度一時(shí)間曲線(xiàn)(如HC、RABT、RWS等標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn))。本火災(zāi)熱環(huán)境模擬子系統(tǒng)較好的模擬了隧道火災(zāi)升溫速度快、達(dá)到的最高溫度高的特點(diǎn)，同時(shí)，產(chǎn)生的溫度場(chǎng)波動(dòng)小，溫度分布均。此外，由于是程序自動(dòng)控制，操作簡(jiǎn)便、安全可靠。二、隔熱保溫子系統(tǒng)隔熱保溫子系統(tǒng)主要包括由耐火混凝土澆注而成的加熱爐爐膛4，燃燒器安裝孔5，排煙道及煙囪6，活動(dòng)隔熱塊7，隔熱纖維8和隔熱擋板9。爐膛4是燃燒器2火焰燃燒和熱量集聚的空間。待測(cè)構(gòu)件19設(shè)置在爐膛4的上方，活動(dòng)隔熱塊7、隔熱纖維8和隔熱擋板9設(shè)置在待測(cè)構(gòu)-件19與加熱爐的連接部位，避免了爐內(nèi)高溫對(duì)外部測(cè)試設(shè)備、加載設(shè)備以及周?chē)h(huán)境的影響。升溫過(guò)程中，燃燒產(chǎn)生的熱廢氣通過(guò)爐膛4底部的排煙道和煙囪6排出爐外?；顒?dòng)隔熱塊7和隔熱纖維8—起保護(hù)加載承臺(tái)IO免受爐內(nèi)高溫的影響。當(dāng)進(jìn)行管片及接頭的高溫力學(xué)性能試驗(yàn)時(shí)，可將隔熱塊7和隔熱纖維8安裝在圖1所示的位置。當(dāng)進(jìn)行板、梁、柱的高溫力學(xué)性能試驗(yàn)時(shí)，可將隔熱塊7卸除，以保證板、梁、柱可以自由變形。隔熱擋板9的內(nèi)層為耐火纖維，外層為鋼板，中間由耐火混凝土澆注而成。隔熱擋板9安裝于加熱爐爐膛4上方，緊貼試驗(yàn)襯砌構(gòu)件19,主要作用是減少爐內(nèi)的熱量損失，同時(shí)避免爐內(nèi)高溫對(duì)外部設(shè)備、人員的影響。三、支座及襯砌構(gòu)件力學(xué)邊界模擬子系統(tǒng)支座及襯砌構(gòu)件力學(xué)邊界模擬子系統(tǒng)主要包括加載承臺(tái)10和支座11。加載承臺(tái)10由剛度較大的2根鋼梁和4根鋼柱焊接而成，架設(shè)于加熱爐的外面，并與加熱爐保持lcm的間隙，加載承臺(tái)10這種組成結(jié)構(gòu)和布置方式既提供了對(duì)襯砌構(gòu)件加載所必須的穩(wěn)定的平臺(tái)，同時(shí)，又避免了爐內(nèi)高溫對(duì)其的影響。支座ll由水平底板lll、垂直擋板112和圓鋼113構(gòu)成，圓鋼113可在水平底板111與加載承臺(tái)10之間滾動(dòng)，構(gòu)件19的端部與水平底板111、垂直擋板112之間的孔隙由水泥砂漿114填充，如附圖4所示。支座11安放在加載承臺(tái)10上，用來(lái)模擬襯砌構(gòu)件試驗(yàn)需要的邊界條件。與水平加載千斤頂配合，支座ll可以模擬活動(dòng)鉸支、半活動(dòng)鉸支以及固定鉸支(1)活動(dòng)鉸支。撤掉水平千斤頂，支座11通過(guò)圓鋼113可沿著加載承臺(tái)10自由滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)鉸支，如圖4所示。(2)半活動(dòng)鉸支。通過(guò)伸縮千斤頂，改變襯砌構(gòu)件19所受的水平向的荷載，支座ll同時(shí)通過(guò)圓鋼113沿著加載承臺(tái)10滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)半鉸支，如圖5所示。(3)固定鉸支。在支座11與加載反力框架16之間設(shè)置固定千斤頂，則支座ll不能沿著加載承臺(tái)10滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)固定鉸支，如圖6所示。四、加載子系統(tǒng)加載子系統(tǒng)主要包括液壓站及控制臺(tái)12，豎向加載千斤頂13，水平加載千斤頂14，加載反力框架16,還可以根據(jù)需要選擇不同的形式分載梁15，分載梁包括兩個(gè)與待測(cè)構(gòu)件19相接觸的加載頭和一根與豎向加載千斤頂13相連接的承載梁。加載反力框架16固定在地面上，加載反力框架16包括一根橫梁和兩根立柱，豎向加載千斤頂13設(shè)置在所述橫梁與待測(cè)構(gòu)件19之間，而兩個(gè)水平加載千斤頂14設(shè)置在兩個(gè)立柱與支座11之間。加載子系統(tǒng)按照試驗(yàn)要求負(fù)責(zé)對(duì)待測(cè)襯砌構(gòu)件施加豎向、水平方向的荷載。其中分載梁15可根據(jù)試驗(yàn)要求按照一點(diǎn)加載安裝或者兩點(diǎn)加載安裝。五、測(cè)量子系統(tǒng)測(cè)量子系統(tǒng)主要包括豎向測(cè)力傳感器17、水平測(cè)力傳感器18、爐內(nèi)溫度傳感器20和構(gòu)件參數(shù)測(cè)量裝置21。其中豎向測(cè)力傳感器17設(shè)置在豎向加載千斤頂13的一端，水平測(cè)力傳感器18設(shè)置在水平加載千斤頂14的一端，爐內(nèi)溫度傳感器20設(shè)置在爐膛4內(nèi)，構(gòu)件參數(shù)測(cè)量裝置21與待測(cè)構(gòu)件19相連接，可用于測(cè)量構(gòu)件的溫度、變形、曲率及接頭張角等參數(shù)。具體地說(shuō)，測(cè)量子系統(tǒng)能夠測(cè)試的參量包括(1)襯砌構(gòu)件所受的荷載。通過(guò)豎向測(cè)力傳感器17和水平測(cè)力傳感器18，可以得到連續(xù)的任意時(shí)刻構(gòu)件的豎向及水平向的受力情況。同時(shí)，豎向測(cè)力傳感器17和水平測(cè)力傳感器18可用來(lái)指示加載子系統(tǒng)的加載。(2)爐膛內(nèi)部溫度。通過(guò)爐溫溫度傳感器20,在爐膛兩側(cè)及中央布置三個(gè)熱電偶可以測(cè)得連續(xù)的爐內(nèi)的溫度變化。(3)襯砌構(gòu)件內(nèi)部的溫度分布。利用預(yù)埋或者后鉆孔(在構(gòu)件預(yù)定位置打孔，清孔后，在孔中注入導(dǎo)熱性能良好的鋁粉，使熱電偶端部與混凝土壁間具有良好的熱接觸，之后在孔中填充水泥砂漿)的方法，在襯砌構(gòu)件內(nèi)安裝熱電偶即可得到連續(xù)的構(gòu)件內(nèi)任意點(diǎn)任意時(shí)刻的溫度變化；同時(shí)，在構(gòu)件周?chē)耐馏w中安裝熱電偶也可以得到連續(xù)的構(gòu)件周?chē)馏w中的溫度分布。(4)襯砌構(gòu)件的線(xiàn)位移。通過(guò)鋼架(鋼架通過(guò)膨脹螺栓固定在襯砌構(gòu)件上)將位移計(jì)引出到常溫區(qū)進(jìn)行位移量測(cè)可以避免高溫對(duì)位移計(jì)的影響，同時(shí)可以測(cè)得連續(xù)的構(gòu)件任意時(shí)刻的線(xiàn)位移。(5)襯砌接頭張角(張開(kāi)量)。利用接頭張角測(cè)量裝置，可以測(cè)得接頭任意時(shí)刻的連續(xù)的張角(張開(kāi)量)。(6)襯砌構(gòu)件曲率。利用構(gòu)件曲率測(cè)量裝置可以測(cè)得構(gòu)件任意時(shí)刻、任意位置的連續(xù)的曲六、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)22主要包括上位計(jì)算機(jī)和與之相連接的數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器與測(cè)量子系統(tǒng)中的各個(gè)傳感器(如溫度、位移、張角、測(cè)力傳感器等)相連接，并實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔挥?jì)算機(jī)。七、襯砌構(gòu)件熱邊界模擬子系統(tǒng)如圖7、圖8所示，襯砌構(gòu)件熱邊界模擬子系統(tǒng)23主要包括設(shè)置在待測(cè)構(gòu)件19外表面的擋土斜撐及擋土板231，以及設(shè)置在所述擋土斜撐及擋土板231之間不同特性的土體232。試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)對(duì)襯砌構(gòu)件覆蓋不同特性的土體232，不僅模擬了襯砌構(gòu)件的熱邊界條件，同時(shí)模擬了地下巖土體對(duì)襯砌構(gòu)件內(nèi)溫度分布、受力特性等的影響。綜上所述，本發(fā)明的試驗(yàn)系統(tǒng)的功能如下(1)利用本試驗(yàn)系統(tǒng)可以開(kāi)展的研究利用本試驗(yàn)系統(tǒng)，可以進(jìn)行廣泛的隧道襯砌構(gòu)件的高溫時(shí)(高溫后)力學(xué)性能試驗(yàn)①襯砌構(gòu)件內(nèi)溫度場(chǎng)傳播分布規(guī)律(考慮隧道襯砌實(shí)際受火狀況，以及圍巖、地下水、表面防護(hù)等的影響)；②不同火災(zāi)場(chǎng)景、不同受力狀態(tài)下，襯砌構(gòu)件(管片、接頭等)的損壞形式(爆裂、開(kāi)裂、漏水)、損壞機(jī)理以及薄弱環(huán)節(jié)；③襯砌構(gòu)件高溫時(shí)、高溫后的變形、承載能力；④不同火災(zāi)場(chǎng)景、受力狀況下襯砌構(gòu)件的耐火極限提高襯砌構(gòu)件耐火性能的方法及試驗(yàn)檢驗(yàn)。(2)本試驗(yàn)系統(tǒng)支持的材料類(lèi)型，構(gòu)件形狀各種混凝土、鋼筋混凝土以及鋼纖維混凝土構(gòu)件。構(gòu)件的形狀可以是襯砌管片、接頭、板以及梁、柱。(3)本試驗(yàn)系統(tǒng)能夠模擬的荷載一溫度工況利用本試驗(yàn)系統(tǒng)，既可進(jìn)行高溫下襯砌構(gòu)件的力學(xué)性能試驗(yàn)(可以采用先加載，后升溫或者先升溫后加載的荷載一溫度路徑)，也可進(jìn)行經(jīng)歷高溫后襯砌構(gòu)件的力學(xué)性能試驗(yàn)。同時(shí)，也可以進(jìn)行常溫下襯砌構(gòu)件的各種力學(xué)性能試驗(yàn)。(4)本系統(tǒng)能夠模擬的荷載(熱)邊界條件本試驗(yàn)系統(tǒng)能夠模擬活動(dòng)鉸支、半活動(dòng)鉸支以及固定鉸支三種位移邊界條件?？梢阅M隧道襯砌構(gòu)件所處的熱邊界條件(周?chē)鷰r土及地下水)。(5)本系統(tǒng)能夠模擬的火災(zāi)場(chǎng)景本試驗(yàn)系統(tǒng)最高加熱溫度可以達(dá)到1350'C，最大升溫速度可以達(dá)到250t:/min。較好的體現(xiàn)了隧道火災(zāi)升溫速度快，達(dá)到的最高溫度高的特點(diǎn)。同時(shí)，通過(guò)程序控制，可以模擬多種國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)溫度一時(shí)間曲線(xiàn)(如RABT、RWS、HC曲線(xiàn)等)。以HC標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)為例，實(shí)際試驗(yàn)表明本試驗(yàn)系統(tǒng)能夠較好的模擬。權(quán)利要求1.一種隧道襯砌構(gòu)件高溫力學(xué)性能試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是，包括以下各部分隔熱保溫子系統(tǒng)，包括加熱爐爐膛(4)、活動(dòng)隔熱塊(7)、隔熱纖維(8)和隔熱擋板(9)，待測(cè)構(gòu)件(19)設(shè)置在爐膛(4)上方，所述活動(dòng)隔熱塊(7)、隔熱纖維(8)和隔熱擋板(9)設(shè)置在待測(cè)構(gòu)件(19)與加熱爐的連接部位；火災(zāi)熱環(huán)境模擬子系統(tǒng)，包括燃燒器控制臺(tái)(1)、燃燒器(2)、液化氣及空氣供應(yīng)設(shè)備(3)，所述燃燒器(2)安裝于爐膛(4)內(nèi)；支座及襯砌構(gòu)件力學(xué)邊界模擬子系統(tǒng)，包括加載承臺(tái)(10)和支座(11)，所述加載承臺(tái)(10)設(shè)置在加熱爐的外面，所述支座(11)設(shè)置在待測(cè)構(gòu)件(19)的兩端并與加載承臺(tái)(10)相連接；加載子系統(tǒng)，包括液壓站及控制臺(tái)(12)、豎向加載千斤頂(13)、水平加載千斤頂(14)和加載反力框架(16)，所述加載反力框架(16)固定在地面上，加載反力框架(16)包括一根橫梁和兩根立柱，所述豎向加載千斤頂(13)設(shè)置在所述橫梁與待測(cè)構(gòu)件(19)之間，所述水平加載千斤頂(14)設(shè)置在立柱與支座(11)之間；測(cè)量子系統(tǒng)，包括與豎向加載千斤頂(13)相連接的豎向測(cè)力傳感器(17)、與水平加載千斤頂(14)相連接的水平測(cè)力傳感器(18)、設(shè)置在爐膛(4)內(nèi)的爐內(nèi)溫度傳感器(20)以及與待測(cè)構(gòu)件(19)相連接的構(gòu)件參數(shù)測(cè)量裝置(21)；數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)(22)，包括上位計(jì)算機(jī)和與之相連接的數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器與測(cè)量子系統(tǒng)相連接；襯砌構(gòu)件熱邊界模擬子系統(tǒng)(23)，包括設(shè)置在待測(cè)構(gòu)件(19)外表面的擋土斜撐及擋土板(231)，以及設(shè)置在所述擋土斜撐及擋土板之間的土體(232)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道襯砌構(gòu)件高溫力學(xué)性能試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是，所述豎向加載千斤頂(13)與待測(cè)構(gòu)件(19)之間還設(shè)有分載梁(15),所述分載梁(15)包括兩個(gè)與待測(cè)構(gòu)件(19)相接觸的加載頭和一根與豎向加載千斤頂(13)相連接的承載梁。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道襯砌構(gòu)件高溫力學(xué)性能試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是，構(gòu)件參數(shù)測(cè)量裝置(21)包括溫度、變形、曲率及接頭張角傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道襯砌構(gòu)件高溫力學(xué)性能試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是，所述支座(11)包括水平底板(111)、垂直擋板(112)和圓鋼(113)，所述水平底板(111)和垂直擋板(112)焊接連接，所述圓鋼(113)可滾動(dòng)地設(shè)置在水平底板(111)與加載承臺(tái)(10)之間。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種隧道襯砌構(gòu)件高溫力學(xué)性能試驗(yàn)系統(tǒng)，包括火災(zāi)熱環(huán)境模擬子系統(tǒng)、隔熱保溫子系統(tǒng)、支座及襯砌構(gòu)件力學(xué)邊界模擬子系統(tǒng)、加載子系統(tǒng)、測(cè)量子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、襯砌構(gòu)件熱邊界模擬子系統(tǒng)。本試驗(yàn)系統(tǒng)能夠較好的模擬隧道火災(zāi)特點(diǎn)(升溫速度快、達(dá)到的最高溫度高)及多種隧道火災(zāi)場(chǎng)景；能夠?qū)σr砌構(gòu)件施加多種荷載—溫度工況；能夠模擬隧道襯砌構(gòu)件的熱邊界條件及周?chē)馏w、地下水對(duì)構(gòu)件的影響。本試驗(yàn)系統(tǒng)除了可以方便的進(jìn)行隧道襯砌構(gòu)件高溫時(shí)(高溫后)的力學(xué)性能試驗(yàn)，也可以對(duì)其進(jìn)行常溫時(shí)的力學(xué)性能試驗(yàn)。本試驗(yàn)系統(tǒng)安全可靠，便于操作，故障率低，能夠勝任隧道襯砌構(gòu)件高溫時(shí)(高溫后)力學(xué)性能試驗(yàn)的要求。文檔編號(hào)G01N19/00GK101131342SQ20061003045公開(kāi)日2008年2月27日申請(qǐng)日期2006年8月25日優(yōu)先權(quán)日2006年8月25日發(fā)明者健強(qiáng),曾令軍,朱合華,白廷輝,勇袁,閆治國(guó)申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)