[发明专利]一种火灾中钢索预应力损失试验装置及其方法

说明书

本发明属于建筑结构防灾减灾技术领域，具体涉及一种火灾中钢索预应力损失试验装置及其方法，试验装置包括反力架、两冷却装置、预应力施加装置、试验炉、数据采集控制系统；反力架包括两相对设置的横梁和两相对设置的纵梁；两冷却装置分别设置于两横梁远离反力架中部的一侧；预应力施加装置设置于两横梁朝向外部环境的一侧；试验炉顶部四周放置反力架；数据采集控制系统包括数据采集系统和控制系统，数据采集系统采集预应力施加装置的力和试验炉内的温度数据；控制系统对预应力施加装置和试验炉进行控制。本发明可以模拟实际火灾升降温全过程中钢索预应力变化规律，进而根据试验数据指导索支撑结构的抗火设计，提高该类结构的抗火安全性能。

技术领域

本发明属于建筑结构防灾减灾技术领域，具体涉及一种火灾中钢索预应力损失试验装置及其方法。

背景技术

目前，张弦梁结构、弦支穹顶结构和索穹顶结构等索支撑结构广泛应用于大空间建筑中。对于该类结构，如发生火灾，一方面，在高应力和不均匀温度场的共同作用下，不同位置的钢索会发生不同程度松弛而造成预应力损失和整体结构的内力重分布，从而降低整体结构的稳定性，可能会导致整体结构的坍塌，对人民生命财产造成严重威胁。另一方面，当火灾规模不大时，结构可能不会发生显著的破坏，但钢索的应力和结构形态势必会发生不同程度的变化，此时需要对结构受火全过程以及火灾后的受力性能进行研究，为灾后结构性能的评估和修复加固提供技术支撑。此外，对于索支撑结构中大量的钢索，按现有规范对其全面实施防火保护非常困难，亟需研究并确定需进行防火保护的区域或者通过合理的结构抗火设计来解决火灾下结构安全问题。因此，对索支撑结构火灾下的力学性能开展研究具有重要的理论意义与工程价值。然而目前相关的研究成果还比较少。

预应力钢索是索支撑结构的关键构件，钢索预应力对温度变化敏感。在高温和高应力作用下，预应力钢索的蠕变和松弛将急剧增加，导致预应力损失，因此有必要对火灾升降温过程中钢索的预应力损失进行研究。目前现有的试验技术尚无法较好的实现这一研究目的。本发明火灾中钢索预应力损失试验装置及其实现方法弥补了现有试验技术的不足，能够对火灾升降温全过程中钢索的预应力损失机理进行试验研究，据此获取实际火灾钢索预应力变化规律，为后续的整体结构抗火分析和抗火设计提供技术支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种火灾中钢索预应力损失试验装置及其方法，据此可以模拟实际火灾升降温全过程中钢索预应力变化规律，进而根据试验数据指导索支撑结构的抗火设计，提高该类结构的抗火安全性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种火灾中钢索预应力损失试验装置，包括：

反力架，包括两相对设置的横梁和两相对设置的纵梁，两根所述横梁与两根所述纵梁围成一四边形结构；

两所述横梁上开设有相对的供钢索穿过的第一圆孔；

两冷却装置，两所述冷却装置分别设置于两根所述横梁远离所述反力架中部的一侧且与所述第一圆孔同轴，所述冷却装置包括水冷槽、水箱以及水泵；

所述水冷槽上开设与所述第一圆孔同轴的供钢索穿过的第二圆孔；

所述水箱与所述水冷槽连接；

所述水泵安装在所述水箱内，且与所述水冷槽连接；

预应力施加装置，所述预应力施加装置设置于两根所述横梁朝向外部环境的一侧，用于对钢索施加预应力；

试验炉，所述试验炉顶部放置所述反力架；

数据采集控制系统，其包括数据采集系统和控制系统；

所述数据采集系统采集所述预应力施加装置的力和所述试验炉内的温度；

所述控制系统依据所述数据采集系统采集的数据，对所述预应力施加装置和所述试验炉装置进行控制。