[发明专利]一种高温耦合环境分级水冷加载试验梁系统

说明书

本发明公开了一种高温耦合环境分级水冷加载试验梁系统，包括内部设有若干水腔的高温自感知加载梁、对称嵌套在高温自感知加载梁两端的两个三维导向装置以及固定在高温自感知加载梁上端面的常温加强梁；高温自感知加载梁内的水腔采用循环水冷却，水流遍布高温自感知加载梁的内表面使其可直接置于火灾高温环境中，既节省用水又可满足冷却效果，三维导向装置可实现水平与竖向力同时作用，特别是在水平加载过程中，能保证竖向作动器不倾斜，始终保持竖向加载，温度传感器设有超温自动报警单元，通过该温度传感器可实现加载梁的超温自动报警功能，保证试验过程中的人机安全。

技术领域

本发明涉及火灾或震火耦合技术领域，具体涉及一种高温耦合环境分级水冷加载试验梁系统。

背景技术

当前，多灾种耦合致灾机理与防控研究已上升为国家重大需求，其中地震与火灾是发生最频繁的耦合灾害，可能会衍生重大事故灾难。目前通常利用低周往复加载试验模拟地震损伤而后进行抗火试验。在低周往复加载试验中，常规做法是在试件上方放置加载梁，作动器作用在加载梁上方施加竖向力，水平力则通过水平作动器施加，随后进行火灾试验。但在整个试验过程中存在以下问题：(1)加载梁无法在明火高温下使用，给下一步抗火试验带来困难；(2)水平、竖向力同时施加，传统做法技术难度大，操作复杂，并且往往不能保证竖向力完全垂直加载；(3)竖向作动器一般在加载梁上方，此做法一方面在火灾试验中，需要解决作动器明火高温下工作问题；另一方面，在做足尺试验中实验室净高往往受限。因此当前的试验装置操作复杂，条件受限较多，不能很好地满足震火耦合环境的使用需求要求。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种高温耦合环境分级水冷加载试验梁系统，其水冷效果好，能够始终保持自感知加载梁的竖向加载。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种高温耦合环境分级水冷加载试验梁系统，包括内部设有若干水腔的高温自感知加载梁、对称嵌套在高温自感知加载梁两端的两个三维导向装置以及固定在高温自感知加载梁上端面的常温加强梁；所述三维导向装置包括矩形加载框，所述矩形加载框底部设有用于连接作动器的固定连接架，所述矩形加载框的左右两侧板上分别活动连接有一个用于压紧高温自感知加载梁外壁的移动垂板，所述移动垂板上设有若干均布的能够贴紧高温自感知加载梁外壁的垂板滚轴组，垂板滚轴组中滚轴与移动垂板之间不接触，所述矩形加载框上下两侧板上分别设有若干均布的能够贴紧高温自感知加载梁外壁的平板滚轴组，平板滚轴组中滚轴与上下两侧板之间不接触，垂板滚轴组和平板滚轴组采用可拆卸设计便于更换，垂板滚轴组、平板滚轴组中滚轮的滚动方向与高温自感知加载梁长度方向一致，所述高温自感知加载梁的两端还设有用于锁止三维导向装置的水平限位锁止装置。

优选地，所述高温自感知加载梁包括上下两个翼缘板，两个所述翼缘板之间固定连接有两个外腹板和两个内腹板，两个内腹板之间固定连接有两个上下布置的隔板，同侧相邻的外腹板与内腹板之间形成第一水腔，同侧相邻的隔板与翼缘板之间形成第二水腔，所述高温自感知加载梁的两端还对称密封固定有两个端板，两个内腹板的其中一端固定连接有中隔板，所述中隔板与同侧的端板之间形成连通两个第一水腔的空腔，两个隔板靠近中隔板的一端固定连接有小隔板，所述小隔板与中隔板之间形成连通两个第二水腔的小空腔。

优选地，所述高温自感知加载梁远离小空腔的一端设有上下布置的均连通第一水腔的一级出水管和一级进水管，还设有连通上方第二水腔的二级出水管和连通下方第二水腔的二级进水管。

优选地，所述高温自感知加载梁的外表面还覆有材料为不锈钢的耐氧化板，所述第一水腔、第二水腔的腔体内表面覆设有薄不锈钢板。

优选地，所述高温自感知加载梁的两端对称设有两个促进其滑入三维导向装置内的导向锥体，所述导向锥体为棱台形。

优选地，所述高温自感知加载梁外壁上设有若干温度传感器，所述温度传感器为强磁式温度传感器且均布在高温自感知加载梁的两侧，所述温度传感器设有超温自动报警单元，所述温度传感器通过导线与控制台电性连接。