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力学与土木实验中心

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HI YAN ZHONG XIN

土木工程大型地震与火灾耦合试验平台

发布时间:2023-01-28浏览次数:

面向重大事故与灾害难防控的重大需求,开展多灾害耦合致灾研究,研制核心仪器装备,突破综合减灾基础理论,攻克防治关键技术,已成为未来土木工程学科重点拓新领域和发展方向。基于此目标,土木工程大型地震与火灾耦合试验平台旨在认识事故灾难各种要素的相互制约机制、多灾种耦合机制和灾害链复杂演变机制,进而对灾害次生衍生的风险进行科学预测与防控,将成为国内首家大型地震与火的灾害耦合试验系统,广泛适用于民用建筑、输电塔、核电站、巷道、隧道、边坡等方面研究对象。有助于推动城市综合风险防控技术、工程设施重大事故灾害耦合全过程致灾机理的原始与集成创新研究。

1、试验系统

(1)国内首套大型“强震—真实火灾”耦合试验装置;

(2)国内首套可控热释放率的大型真实火灾燃烧系统(0—10MW);

(3)国内首套高温耦合环境多维空间加载系统;

(4)国内首套带有火灾主动降温功能的模拟试验系统;

(5)国内首套可实现多位置测试的大型量热系统;

(6)模型质量30吨时,最大地震加速度2.0G,满足绝大多数工程结构地震测试需求,且达到现有试验场地条件的最大能力;

(7)贯穿地下和地上,适用于土木工程全领域;

(8)突出自主研发,核心部件均选用国际主流产品

2、主要配置

本套设备由四项子系统组成,主要配置如下:

(1)地震模拟振动台机械系统,包括:振动台面(尺寸4mx6m,自重预计22T,固有频率约100Hz);蓄能器组(不低于300L容积,提供瞬时峰值流量);双950L/min三级伺服阀MTS动态作动器,可提供最大1800L/min瞬时流量,21MPa工作压力下可提供750L/min稳定流量。

(2)大型火灾耦合试验系统,包括燃气装置、送风装置、燃烧器装置、点火装置、监测及控制装置等组成。其中,燃烧器装置采用基本燃烧单元组装方式。由于不同火灾场景的火灾规模、试验模型尺寸等不同,根据不同试验需求,选择相应数量的基本燃烧单元进行灵活组装,并可在水平和竖向组装;此外,该系统还包括火灾降温模拟系统、物理参量测试装置以及试验安全保障装置等。

(3)大型量热及烟气净化系统,包括可移动式大型锥形量热仪以及试验大厅烟气净化系统等。

(4)高温耦合环境多维空间加载系统,包括多维电动及电液伺服加载作用器、防火保护反力架系统、液压油源、控制系统等。

技术指标

1、火源量热测量范围:0~10MW;

2、烟罩尺寸4米×6米

3、进口英国仕富梅分析仪,量程0-100%之间线性响应

3.1 氧测量范围0-25%,线性偏差<0.05%,响应时间不超过7s,分析仪再现性小于0.01%;

3.2 CO2测量范围0-10%,线性偏差<1%fs,响应时间不超过7s,分析仪再现性小于2%;

3.3 CO测量范围0-1%,线性偏差<1%fs,响应时间不超过8s,分析仪再现性小于2%;

4、烟密度测试采用0.5W氦氖激光器;

5、风速控制采用台达变频器及微压差变送器,测量范围0~2000pa;

6、三级烟尘过滤系统过滤精度达0.2um;

7、吸气泵,流量:33L/min,真空度: 700 ㎜Hg,压力: 2.5 bar;

8、除尘流量140000~200000m3/h;过滤面积至少2000m2;净化率99.5%,进行大型真实火灾燃烧实验时的气体排放满足环保标准。

设备特色

1、双测试管道平行式设计及集烟罩升降可控,满足不同热释放水平的测试精度要求;

2、量热装置可沿轨道移动,实现振动台&反力墙“双工位”测试功能;

3、集烟罩升降&防火卷帘升降&烟道闭合 均采用电机驱动设计,简化操作。

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