桥梁火灾损伤机理与承载力实验装置的制作方法

该实用新型涉及桥梁安全技术领域，具体的说是一种用于桥梁安全性实验与验证的公路配筋混凝土桥梁火灾损伤机理与承载力实验装置。

背景技术：

测试混凝土桥梁的火灾损伤机理与承载力需要制作混凝土梁火灾试验炉，常规试验炉的形式多种多样，大小规格各不相同，试验炉内部的升温曲线按照相关的技术标准应符合国际标准升温曲线，并且主要是测试工民建结构在封闭情况下构件火灾损伤状况。混凝土桥梁火灾大多发生在野外，具有开放式性，其燃烧规律和升温曲线具有独特性，而普通火灾试验炉很难满足要求。针对实验目的与要求，需要制作一种特殊的火灾试验燃烧装置，并且具有如下功能：(1)真实有效模拟野外桥梁火灾时的真实场景，达到测试火灾梁的升温规律、损伤机理及承载力变化情况。

常用的火灾试验炉，存在如下问题：一、封闭式的炉膛，与桥梁发生火灾时的真实情况不相符；二、普通的试验炉，使用天然气和汽油为燃料的居多，不能模拟真实的高速路挂车起火的真实场景；三、大型的、封闭的试验炉较为笨重，无法灵活移动，因而造成实验过程的不便性；四、功能单一，燃烧大构件的燃烧炉在燃烧小构件时容易产生浪费，燃烧小构件的燃烧炉无法完成大构件的燃烧。所以有必要实用新型一种能够模拟桥梁火灾真实场景、开口式、多功能的、能灵活移动的以柴油为燃料的火灾试验炉。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供一种公路配筋混凝土桥梁火灾损伤机理与承载力变化的实验装置，要解决的第一个技术问题是使得火灾试验炉能模拟野外桥梁发生火灾时的真实场景，第二个技术问题是使火灾试验炉的上封顶开放，不在封闭的环境下实验，增加实验的安全性、可靠性；第三个技术问题是使用柴油作为燃料，增加了炉子的雾化装置，使得燃料充分燃烧，更加接近现实情况，并且节约成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

针对火灾损伤桥梁，通过外观损伤观测、材料火灾性能实验手段，进一步揭示桥梁火灾损伤机理。

公路，尤其是高架桥高速路/快速路，当发生火灾时，需要对火灾桥梁的损伤进行研究，例如，油罐车在桥下爆燃等情况。这种情况下需要从时间和强度的角度定量的分析其对于桥梁的影响。

配筋混凝土桥梁火灾损伤机理与承载力实验装置，其特征在于，包括：

燃烧箱体，所述燃烧箱体内壁设置耐火砖形成测试炉膛；

燃烧嘴，所述燃烧嘴安装在燃烧箱体的侧壁上；在燃烧箱体的上端边沿设置有第一模拟风出口，在所述燃烧箱体的底部设置有第二模拟风出口；

供油系统，所述供油系统通过油泵向燃烧嘴供油；

氮气供应系统,所述氮气供应系统通过气泵向燃烧嘴供应氮气；

和支持载体，在支持载体上放置燃烧箱体、液压站、油箱和电控系统。

所述支持载体为电动拖车底盘。

在燃烧箱体的中间位置设置一个耐火砖隔断将测试炉膛分割为两个空间，呈“日”字形。

本实用新型的有益效果是：

1、风量、风向可调节，可以根据实验需要进行不同工况下的模拟，并采集相应的试验数据。

2、可以单独使用，也可车载使用，可升降和移动，满足不同高度和宽度的桥梁的实验要求，适用性强。

3、采用开口设置，使得空气流通，并适时补充空气，燃料充分燃烧，安全性高。

4、功能多样，既能燃烧大型混凝土主梁，又能对不同尺寸的小型构件进行单面受火、双面受火、三面受火试验。

附图说明

图1为本实用新型燃烧箱体的立体结构示意图。

图2为本实用新型燃烧箱体的俯视示意图。

图3为本实用新型燃烧箱体的断面示意图。

图中：1-燃烧箱体，11耐火砖，12耐火砖隔断，2-燃烧嘴。

具体实施方式

如图1-图3，一种可以模拟火灾真实燃烧场景的配筋混凝土桥梁火灾损伤机理与承载力实验装置，包括燃烧箱体1、燃烧嘴2、供油系统、氮气供应系统、送风系统和支持载体。

燃烧箱体1，采用矩形的钢箱，在钢箱内设置耐火砖11，耐火砖采用300mm×800mm的耐火砖，形成燃烧箱体1,内部空间为测试炉膛。

在燃烧箱体1的中间位置设置一个耐火砖隔断12，将燃烧箱体1内部分割为两个空间，呈“日”字形。

在燃烧箱体1的侧壁上开孔，每一个孔中安装一个燃烧嘴2，燃烧嘴2采用工业级燃烧嘴，作为一种通用型号。

供油采用柴油，供油系统包括油箱、油泵和电喷控制，通过供油系统向燃烧嘴供油。

氮气供应系统，包括高压氮气罐和控制电磁阀，通过控制电磁阀控制氮气的供应流量，保证火焰的稳定燃烧。

电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔连接不同的管道，腔中间是活塞，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来开启或关闭不同的出气孔，而进气孔是常开的，气体就会进入不同的管道，然后通过气压来推动气缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置。这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。

在燃烧箱体1的底部通过焊接或者螺栓连接的方式固定在支持载体上，支持载体采用钢型材焊接成型，可以搬运与移动，并可以根据需要配备电动式移动底盘。

在支持载体的底面的长方形框架上，放置有两个存储箱，分别为：油箱13和液压站14。油箱13是用来存储柴油，通过供油系统输送至燃烧嘴2，提供燃烧所需的燃料。液压站14是用来存储液压油，提供液压油给液压缸，保证其工作正常进行。

存储箱放置在支持载体底面的长方形框架上，也加强支持载体的稳定性，起到配重的作用。

本实用新型的试验方法：

首先检查好实验装置的各个内部装置是否正常，其次要确保油箱中的油量充足，将耐高温热电偶温度传感器放置于喷火口、实验构件的内部及周围并随同于测试炉膛外部的红外温度传感器一并连接到温度采集控制仪上。按如下操作顺序开始实验：

将热电偶温度传感器连接到温度采集控制仪上，并调试好温度采集仪，包括采样频率，采样时间等。

通过移动支持载体将燃烧箱放置在需要做火灾试验的主梁下面，并固定住，然后启动燃烧系统。

燃烧系统启动顺序为：气泵，油泵。

点火前准备，必须满足气泵压力大于0.6MP，油泵压力大于0.6MP，才能进行下一步。

开启助燃风阀，再开空气调节阀，最后开油阀，若燃烧不稳定要适当调节助燃空气阀，压缩空气，油阀。

混凝土试件燃烧试验方法：(1)若测试单面受火：开启一个燃烧嘴的油嘴，燃烧嘴喷出火焰正对试件一个面，为防止火焰烘烤侧面，采用耐火砖和耐火土对其它面进行遮挡和保护。(2)若测试双面受火：开启两个燃烧嘴的控制油嘴，燃烧嘴喷出火焰正对试件相邻两个面，为防止火焰烘烤其它侧面，采用耐火砖和耐火土对其它面进行遮挡和保护。(3)三面受火：开启三个燃烧嘴，燃烧嘴喷出火焰正对试件相邻三个面，为防止火焰烘烤其它侧面，采用耐火砖和耐火土对其它面进行遮挡和保护。实验过程中，通过调节风阀、喷油量等方式，实现不同火灾强度下试件的受火情况，获取不同燃烧工况下试件梁的温度变化规律和损伤规律。在燃烧过程中，温度测温仪实时采集各点温度变化值，采样频率为0.1HZ，考虑燃烧时间对试件的损伤情况，燃烧时间分为0.5小时、1小时、1.5小时、2小时、2.5小时五个工况。通过燃烧试件的火灾试验，最终达到如下目的：考虑不同燃烧强度和燃烧时间等因素的影响，获得单面受火、双面受火、三面受火工况下试件的温度传递规律和温度分布情况，建立试件温度与燃烧时间、空间位置参数的定量计算公式，从而能定量计算试件的温度场。

主梁燃烧试验方法：8个燃烧嘴同时开启，实验过程中，通过调节风阀、燃烧嘴燃烧角度、喷油量等方式，实现不同工况下梁的受火情况，获取不同燃烧工况下梁的火灾损伤规律。在燃烧过程中，温度测温仪实时采集各点温度变化值，采样频率为0.1HZ，考虑燃烧时间对梁的损伤情况，燃烧时间分为0.5小时、1小时、1.5小时、2小时、2.5小时五个工况。通过燃烧梁试验，最终达到如下目的：针对野外桥梁火灾特点，考虑不同风力、不同燃烧强度、不同燃烧位置和燃烧时间等因素的影响，建立火灾梁损伤指标体系，从而对火灾桥梁损伤状况进行定性和定量评价。

根据实验要求确定所需风的位置以及风量，调节空气调节阀门，确保实验的真实性。

试验进行完毕按照先开的后关，后开的先关的顺序进行合理规范化的操作，确保实验过程万无一失。

关闭完燃烧器后，需要对油路进行吹扫，以免堵塞。

如有堵塞，需检查油嘴，用压缩空气进行吹扫。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本实用新型的各种变形和改进，均应扩如本实用新型权利要求书所确定的保护范围内。