[发明专利]一种缆索支承桥梁火致断索的组合试验装置

说明书

本发明公开了一种缆索支承桥梁火致断索的组合试验装置，包含反力架、压力传感器、应变片、高频应变采集仪、加热炉、高强钢丝、自制锚固装置以及液压千斤顶；所述反力架一端配有液压千斤顶，用于张拉钢丝；反力架另一端配有压力传感器，用于监测钢丝轴力；所述高强钢丝锚固在所述自制锚固装置上，端部形成铰接；所述开合式加热炉用于模拟钢丝局部高温环境，并配有控制温度的控制箱，用于设定特定的温度‑时间历程，并可即时显示炉腔温度；所述高频应变采集仪用于采集钢丝在破断瞬间的应变。本发明用于局部高温下单根钢丝的破断试验，可用于模拟缆索支承桥梁的火致断索。

技术领域

本发明属于缆索支撑桥梁试验装置领域，特别涉及一种缆索支撑桥梁火致断索的组合试验装置。

背景技术

斜拉索和吊索是缆索支承桥梁的关键传力构件，主梁自重与桥面活载均由拉索传递至主塔和基础，以此实现多个构件的协同承载。近年来，随着交通运输的日益复杂，火灾已成为桥梁事故的重要原因之一，国内外发生多起斜拉索附近车辆起火的事故。桥面发生火灾时司机通常将车辆右靠，严重威胁拉索安全。在火灾作用下，缆索材料的弹性模量、极限强度、屈服强度均随温度的升高而大幅降低，且缆索在服役过程中因锈蚀、疲劳等长期作用，可能存在一定的损伤，其被烧断的风险应引起足够的重视。

大量学者曾对高温下的预应力钢丝进行试验研究和理论分析，但均侧重于材料在高温下力学性能的退化规律，对钢丝破断瞬间的轴力释放过程没有涉及。火灾下，拉索的破断过程则更为复杂，要进行针对性的试验研究。相应地，需要一种能够进行缆索支撑桥梁火致断索的试验装置。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种缆索支承桥梁火致断索的组合试验装置，通过可控变温加热炉模拟火灾发生时的温度场；通过液压千斤顶对高强钢丝施加持续稳定的荷载以模拟运营过程中的张紧状态；通过压力传感器监测试验过程中的钢丝轴力，并用高频应变传感器和应变片采集钢丝破断瞬间的应力变化过程。本装置可用于进行缆索支承桥梁的火致断索试验；可用于分析缆索支承桥梁钢丝在火灾下的响应，还可以预测局部火灾下缆索支承桥梁的钢丝受损程度。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种缆索支承桥梁火致断索的组合试验装置，包含反力架、压力传感器、应变片、高频应变采集仪、加热炉、高强钢丝、自制锚固装置及液压千斤顶；所述类型反力架两端开口较大，考虑配置适宜尺寸的有孔圆板，以便配置其他装置；所述反力架一端配有液压千斤顶，用于张拉钢丝，模拟桥梁运营中缆索钢丝的持力状态；反力架另一端配有压力传感器，用于采集钢丝轴力；所述高强钢丝锚固在所述自制锚固装置上，端部形成铰接；所述开合式加热炉的炉腔被钢丝穿过，用于模拟钢丝局部高温环境，加热炉配有控制温度的控制箱，用于设置特定温度-时间历程，尤其是火灾下钢丝局部的温度-时间历程；所述高频应变采集仪用于采集钢丝在破断瞬间的应变。本发明用于进行高温下单根钢丝破断的试验，可用于模拟缆索支承桥梁的火致断索。

所述类型反力架两端开口较大，可在两端配置适宜尺寸的有孔圆板，以便配置锚固装置。

所述高强钢丝恰好穿过加热炉，炉内加热丝的两侧放置防火棉隔热。

所述开合式炉腔通过温度操控箱进行控制。

所述液压千斤顶底部可设置适宜高度的承托，使得高强钢丝恰好能穿过液压千斤顶的空心部分。

所述钢丝被张紧时，液压千斤顶被锚固装置紧压在反力架端部的有孔圆板上；相应地，反力架另一侧的压力传感器被锚固装置紧压在反力架另一侧的有孔圆板上。

手工通过液压千斤顶对钢丝施加荷载之前，液压千斤顶活塞与同侧的锚固端头预留一定的间隙，可以设置为整个液压筒的五分之一。

所述液压千斤顶配置较长的油管，在手工加载时可保证人员安全。