■陳樹輝

(廈門市工程檢測中心有限公司，廈門 361004)

BRT 高架橋站臺人行樓梯工作性能研究

■陳樹輝

(廈門市工程檢測中心有限公司，廈門 361004)

人行樓梯作在BRT高架橋梁站臺中承擔(dān)著豎向交通功能，為掌握其工作性能，進(jìn)行了外觀檢查和結(jié)構(gòu)檢測。首先，介紹了外觀檢查的內(nèi)容以及典型的病害；其次，對結(jié)構(gòu)檢測的內(nèi)容、方法以及結(jié)果進(jìn)行了描述，并詳述了環(huán)境脈動試驗(yàn)的過程和分析方法；最后，根據(jù)檢測結(jié)果給出了養(yǎng)護(hù)建議。通過檢測可以很好地掌握樓梯當(dāng)前的工作性能，得到下一步的養(yǎng)護(hù)策略，并為同類結(jié)構(gòu)的檢測和養(yǎng)護(hù)提供參考。

BRT高架橋梁站臺 人行樓梯 外觀檢查 結(jié)構(gòu)檢測 脈動試驗(yàn)

0 引言

BRT為快速公交系統(tǒng)的簡稱，是一種介于快速軌道交通與常規(guī)公交之間的新型公共客運(yùn)系統(tǒng)，是一種大運(yùn)量交通方式，是一種高品質(zhì)、高效率、低能耗、低污染和低成本的公共交通形式，因其具有大運(yùn)量、快速以及智能和便捷優(yōu)質(zhì)的服務(wù)水平等特點(diǎn)，迅速成為各大城市發(fā)展公交系統(tǒng)的優(yōu)先選擇[1]。采用的高架橋模式的BRT，隨著橋齡的增長，由于受到氣候、氧化、腐蝕等環(huán)境因素的影響以及長期在恒、活載及特殊荷載的作用，會不可避免地導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件發(fā)生不同程度的損傷。人行樓梯作為出入BRT高架橋梁站臺的唯一通道，在結(jié)構(gòu)中承擔(dān)著豎向交通功能，當(dāng)樓梯發(fā)生破壞時，造成的人員和財(cái)產(chǎn)的損失是不可估量的，因此，針對人行樓梯的專項(xiàng)安全檢測非常有必要[2-7]。

以某BRT高架橋梁某一站臺人行樓梯為工程背景，對其外觀以及結(jié)構(gòu)檢測的內(nèi)容和結(jié)果進(jìn)行分析，著重分析了針對人行樓梯的環(huán)境脈動試驗(yàn)過程和方法，并針對檢測的結(jié)果提出初步建議，為同類結(jié)構(gòu)的檢測和養(yǎng)護(hù)提供一定的參考。

1 工程概況

某市BRT高架橋梁站臺人行樓梯主結(jié)構(gòu)由梯梁、踏步、平臺鋼板、梯梁系桿、梯梁次桿、次梁、豎桿、腹桿、螺栓、梯梁耳板、肋板和托板等構(gòu)件組成，梯梁、系桿、次桿等構(gòu)件采用Q235B鋼材。踏步鋼板厚度為6mm，面層由20mm厚石材+50mm厚細(xì)石混凝土組成。站臺全景圖如圖1所示。BRT已運(yùn)營近9年，首創(chuàng)高架橋模式，但目前樓梯的現(xiàn)狀不清楚，因此進(jìn)行了外觀檢測和結(jié)構(gòu)檢測。

圖1 某BRT高架橋梁站臺全景圖

2 外觀檢查

2.1 梯道面檢查

梯道面檢查包括梯道鋪裝、排水系統(tǒng)、欄桿等。經(jīng)檢查，除B梯道鋪裝1塊地磚破損(面積約112cm2)外，其余基本完好；站臺(站廳)與各梯道接縫處出現(xiàn)漏水、流白；欄桿玻璃鋼壓條銹蝕長度約占總長度的50%，欄桿結(jié)構(gòu)膠1處局部脫開。典型病害如圖2～圖5所示。

2.2 梯道主結(jié)構(gòu)檢查

梯道主結(jié)構(gòu)檢查包括梯梁、踏步、平臺鋼板、梯梁系桿、梯梁次桿、次梁、豎桿、腹桿、螺栓、梯梁耳板、肋板和托板等。經(jīng)檢查，下梯梁表面發(fā)生銹蝕，銹蝕面積約占下梯梁總面積的6%；平臺鋼板未發(fā)現(xiàn)明顯病害，踏步局部出現(xiàn)銹蝕、接縫處流白等病害，銹蝕面積約占總面積的1.5%；梯梁系桿、梯梁次桿、次梁局部發(fā)生銹蝕，銹蝕面積約占總面積的2%；梯道豎桿、腹桿未發(fā)現(xiàn)明顯病害；站廳與梯道連接處螺栓和站臺與梯道連接處螺栓、梯梁耳板(埋鐵)、肋板、托板和焊縫出現(xiàn)不同程度的銹蝕。典型病害如圖 6～圖 9。

圖2 梯道鋪裝地磚破損

圖3 站臺與梯道接縫處漏水、流白

圖4 欄桿玻璃鋼壓條銹蝕

圖5 欄桿結(jié)構(gòu)膠局部脫開

圖6 梯梁表面發(fā)生銹蝕

圖7 梯梁系桿局部銹蝕

圖8 次梁局部銹蝕

圖9 梯道托板、耳板和焊縫銹蝕嚴(yán)

3 結(jié)構(gòu)檢測

3.1 焊縫檢測

梯道主結(jié)構(gòu)焊縫檢測采用目測觀察結(jié)合儀器進(jìn)行。采用超聲波法對梯道主要構(gòu)件的焊縫進(jìn)行抽樣檢測。檢測儀器采用汕頭超聲儀器研究所與德國KK公司合作生產(chǎn)的CTS-2020型數(shù)字筆記本式超聲波探傷儀。通過檢測，梯道主結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊縫基本完好。

3.2 鋼材厚度檢測

現(xiàn)場采用超聲波測厚儀對部分構(gòu)件出現(xiàn)銹蝕部位的鋼材厚度進(jìn)行檢測，檢測前需清除表面銹蝕層，檢測結(jié)果見表1。

表1 構(gòu)件鋼材厚度測量結(jié)果表

3.3 梯道線型檢測

采用高精度全站儀直接測量線型測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，測點(diǎn)布置在梯道主結(jié)構(gòu)下梯梁下邊緣處，實(shí)測線型對比圖見圖10～圖11。從實(shí)測的線型對比圖可以看出：實(shí)測梯道線型與設(shè)計(jì)線型有一定的偏差，A梯道最大偏差為8.5cm，B梯道最大偏差為9.7cm。

圖10 A梯道兩側(cè)下梯梁實(shí)測線型對比圖

圖11 B梯道兩側(cè)下梯梁實(shí)測線型對比圖

3.4 環(huán)境脈動試驗(yàn)

采用脈動法，在梯道無任何交通荷載以及梯道附近無規(guī)則振源的情況下，測定梯道結(jié)構(gòu)由于該位置處風(fēng)荷載等隨機(jī)荷載激振而引起的梯道結(jié)構(gòu)的微小振動響應(yīng)，以分析梯道結(jié)構(gòu)的自振特性。

(1)測點(diǎn)布置與信號采集

在梯梁L/4、L/2、3L/4及折角處截面布置豎向和橫向DH610伺服式速度傳感器，具體測點(diǎn)布置見圖12。

圖12 人行樓梯振動測點(diǎn)布置圖

測試時梯道振動的加速度信號由傳感器拾取，并通過放大器放大再由采集儀采集大量的加速度信號。測試儀器采用北京東方振動與噪聲技術(shù)研究所生產(chǎn)的INV3060S智能信號自動采集處理和分析系統(tǒng)。

(2)數(shù)據(jù)分析

部分測點(diǎn)實(shí)測環(huán)境脈動原始信號見圖13，實(shí)測的加速度信號頻譜分析圖見圖14，理論計(jì)算的豎向、橫向一階自振頻率、振型見圖15～圖16。人行樓梯的一階自振頻率實(shí)測值與理論值比較見表2?？梢钥闯隼碚撚?jì)算的豎向一階自振頻率及橫向一階自振頻率均小于實(shí)測值，說明該梯道實(shí)際豎向剛度和橫向剛度較理論值大。

圖13 梯道部分測點(diǎn)環(huán)境脈動原始信號

表2 人行樓梯的一階自振頻率實(shí)測值與理論值

圖14 實(shí)測梯道頻譜分析圖

圖15 理論計(jì)算豎向一階振型(5.10Hz)

圖16 理論計(jì)算橫向一階振型(6.87Hz)

4 結(jié)論

(1)通過外觀檢測，認(rèn)為樓梯整體運(yùn)行情況良好，但存在人行樓梯鋼結(jié)構(gòu)生銹、耳板中螺栓松動、銹蝕、梯道鋪裝層出現(xiàn)地磚局部破損、開裂及松動，欄桿脫開等現(xiàn)象，需要及時進(jìn)行處理。

(2)通過焊縫超聲波探傷，結(jié)果合格，焊縫表面基本完好。

(3)現(xiàn)場選取部分已出現(xiàn)銹蝕構(gòu)件進(jìn)行鋼材厚度檢測，所抽檢的梯梁的鋼材厚度實(shí)測值均低于設(shè)計(jì)值，偏差范圍在2.70%～3.80%之間。

(4)實(shí)測梯道線型與設(shè)計(jì)線型有一定的偏差，最大偏差為9.7cm，需要后續(xù)加強(qiáng)觀測。

(5)理論計(jì)算的豎向一階自振頻率及橫向一階自振頻率均小于實(shí)測值，說明該梯道實(shí)際豎向剛度和橫向剛度較理論值大。

(6)建議加強(qiáng)BRT高架橋梁站臺人行樓梯在運(yùn)營過程中的養(yǎng)護(hù)維修和按時做好定期檢測，常規(guī)定期檢測應(yīng)每年一次，可根據(jù)城市橋梁實(shí)際運(yùn)行狀況和結(jié)構(gòu)類型、周邊環(huán)境等適當(dāng)增加檢測次數(shù)，結(jié)構(gòu)定期檢測應(yīng)在規(guī)定時間間隔進(jìn)行，Ⅱ類養(yǎng)護(hù)的橋梁間隔宜為6～10年。

[1]侯廣利.BRT在廈門城市交通中的應(yīng)用[J].廈門科技，2010(5)：21-22.

[2]羅章華，魯耀剛，許睦暉，等.基于統(tǒng)計(jì)易損性的廈門BRT橋梁抗震性能評估[J].福建交通科技，2016(5)：57-59.

[3]楊俊杰，范宇杰.加固后鋼筋混凝土框架樓梯間模型抗震試驗(yàn)研究[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，44(1)：62-66.

[4]王文，王少杰，趙松偉，等.某教學(xué)樓戶外RC樓梯結(jié)構(gòu)檢測與鑒定分析[J].建筑技術(shù)，2015(s2)：404-406.

[5]邱曉明.橋梁荷載試驗(yàn)在廈門BRT高架橋檢測中的應(yīng)用[J].福建建材，2016(3)：23-25.

[6]陳嘉華，林鶯鶯.廈門BRT城市交通系統(tǒng)現(xiàn)狀淺析[J].福建建筑，2010(12)：87-89.

[7]羅章華.廈門BRT橋梁檢查及病害探討[J].福建建材，2016(7)：36-37.