BRT 高架桥站台人行楼梯工作性能研究
2017-11-01陈树辉
■陈树辉
(厦门市工程检测中心有限公司,厦门 361004)
BRT 高架桥站台人行楼梯工作性能研究
■陈树辉
(厦门市工程检测中心有限公司,厦门 361004)
人行楼梯作在BRT高架桥梁站台中承担着竖向交通功能,为掌握其工作性能,进行了外观检查和结构检测。首先,介绍了外观检查的内容以及典型的病害;其次,对结构检测的内容、方法以及结果进行了描述,并详述了环境脉动试验的过程和分析方法;最后,根据检测结果给出了养护建议。通过检测可以很好地掌握楼梯当前的工作性能,得到下一步的养护策略,并为同类结构的检测和养护提供参考。
BRT高架桥梁站台 人行楼梯 外观检查 结构检测 脉动试验
0 引言
BRT为快速公交系统的简称,是一种介于快速轨道交通与常规公交之间的新型公共客运系统,是一种大运量交通方式,是一种高品质、高效率、低能耗、低污染和低成本的公共交通形式,因其具有大运量、快速以及智能和便捷优质的服务水平等特点,迅速成为各大城市发展公交系统的优先选择[1]。采用的高架桥模式的BRT,随着桥龄的增长,由于受到气候、氧化、腐蚀等环境因素的影响以及长期在恒、活载及特殊荷载的作用,会不可避免地导致桥梁结构或构件发生不同程度的损伤。人行楼梯作为出入BRT高架桥梁站台的唯一通道,在结构中承担着竖向交通功能,当楼梯发生破坏时,造成的人员和财产的损失是不可估量的,因此,针对人行楼梯的专项安全检测非常有必要[2-7]。
以某BRT高架桥梁某一站台人行楼梯为工程背景,对其外观以及结构检测的内容和结果进行分析,着重分析了针对人行楼梯的环境脉动试验过程和方法,并针对检测的结果提出初步建议,为同类结构的检测和养护提供一定的参考。
1 工程概况
某市BRT高架桥梁站台人行楼梯主结构由梯梁、踏步、平台钢板、梯梁系杆、梯梁次杆、次梁、竖杆、腹杆、螺栓、梯梁耳板、肋板和托板等构件组成,梯梁、系杆、次杆等构件采用Q235B钢材。踏步钢板厚度为6mm,面层由20mm厚石材+50mm厚细石混凝土组成。站台全景图如图1所示。BRT已运营近9年,首创高架桥模式,但目前楼梯的现状不清楚,因此进行了外观检测和结构检测。
图1 某BRT高架桥梁站台全景图
2 外观检查
2.1 梯道面检查
梯道面检查包括梯道铺装、排水系统、栏杆等。经检查,除B梯道铺装1块地砖破损(面积约112cm2)外,其余基本完好;站台(站厅)与各梯道接缝处出现漏水、流白;栏杆玻璃钢压条锈蚀长度约占总长度的50%,栏杆结构胶1处局部脱开。典型病害如图2~图5所示。
2.2 梯道主结构检查
梯道主结构检查包括梯梁、踏步、平台钢板、梯梁系杆、梯梁次杆、次梁、竖杆、腹杆、螺栓、梯梁耳板、肋板和托板等。经检查,下梯梁表面发生锈蚀,锈蚀面积约占下梯梁总面积的6%;平台钢板未发现明显病害,踏步局部出现锈蚀、接缝处流白等病害,锈蚀面积约占总面积的1.5%;梯梁系杆、梯梁次杆、次梁局部发生锈蚀,锈蚀面积约占总面积的2%;梯道竖杆、腹杆未发现明显病害;站厅与梯道连接处螺栓和站台与梯道连接处螺栓、梯梁耳板(埋铁)、肋板、托板和焊缝出现不同程度的锈蚀。典型病害如图 6~图 9。
图2 梯道铺装地砖破损
图3 站台与梯道接缝处漏水、流白
图4 栏杆玻璃钢压条锈蚀
图5 栏杆结构胶局部脱开
图6 梯梁表面发生锈蚀
图7 梯梁系杆局部锈蚀
图8 次梁局部锈蚀
图9 梯道托板、耳板和焊缝锈蚀严
3 结构检测
3.1 焊缝检测
梯道主结构焊缝检测采用目测观察结合仪器进行。采用超声波法对梯道主要构件的焊缝进行抽样检测。检测仪器采用汕头超声仪器研究所与德国KK公司合作生产的CTS-2020型数字笔记本式超声波探伤仪。通过检测,梯道主结构构件焊缝基本完好。
3.2 钢材厚度检测
现场采用超声波测厚仪对部分构件出现锈蚀部位的钢材厚度进行检测,检测前需清除表面锈蚀层,检测结果见表1。
表1 构件钢材厚度测量结果表
3.3 梯道线型检测
采用高精度全站仪直接测量线型测点的三维坐标,测点布置在梯道主结构下梯梁下边缘处,实测线型对比图见图10~图11。从实测的线型对比图可以看出:实测梯道线型与设计线型有一定的偏差,A梯道最大偏差为8.5cm,B梯道最大偏差为9.7cm。
图10 A梯道两侧下梯梁实测线型对比图
图11 B梯道两侧下梯梁实测线型对比图
3.4 环境脉动试验
采用脉动法,在梯道无任何交通荷载以及梯道附近无规则振源的情况下,测定梯道结构由于该位置处风荷载等随机荷载激振而引起的梯道结构的微小振动响应,以分析梯道结构的自振特性。
(1)测点布置与信号采集
在梯梁L/4、L/2、3L/4及折角处截面布置竖向和横向DH610伺服式速度传感器,具体测点布置见图12。
图12 人行楼梯振动测点布置图
测试时梯道振动的加速度信号由传感器拾取,并通过放大器放大再由采集仪采集大量的加速度信号。测试仪器采用北京东方振动与噪声技术研究所生产的INV3060S智能信号自动采集处理和分析系统。
(2)数据分析
部分测点实测环境脉动原始信号见图13,实测的加速度信号频谱分析图见图14,理论计算的竖向、横向一阶自振频率、振型见图15~图16。人行楼梯的一阶自振频率实测值与理论值比较见表2。可以看出理论计算的竖向一阶自振频率及横向一阶自振频率均小于实测值,说明该梯道实际竖向刚度和横向刚度较理论值大。
图13 梯道部分测点环境脉动原始信号
表2 人行楼梯的一阶自振频率实测值与理论值
图14 实测梯道频谱分析图
图15 理论计算竖向一阶振型(5.10Hz)
图16 理论计算横向一阶振型(6.87Hz)
4 结论
(1)通过外观检测,认为楼梯整体运行情况良好,但存在人行楼梯钢结构生锈、耳板中螺栓松动、锈蚀、梯道铺装层出现地砖局部破损、开裂及松动,栏杆脱开等现象,需要及时进行处理。
(2)通过焊缝超声波探伤,结果合格,焊缝表面基本完好。
(3)现场选取部分已出现锈蚀构件进行钢材厚度检测,所抽检的梯梁的钢材厚度实测值均低于设计值,偏差范围在2.70%~3.80%之间。
(4)实测梯道线型与设计线型有一定的偏差,最大偏差为9.7cm,需要后续加强观测。
(5)理论计算的竖向一阶自振频率及横向一阶自振频率均小于实测值,说明该梯道实际竖向刚度和横向刚度较理论值大。
(6)建议加强BRT高架桥梁站台人行楼梯在运营过程中的养护维修和按时做好定期检测,常规定期检测应每年一次,可根据城市桥梁实际运行状况和结构类型、周边环境等适当增加检测次数,结构定期检测应在规定时间间隔进行,Ⅱ类养护的桥梁间隔宜为6~10年。
[1]侯广利.BRT在厦门城市交通中的应用[J].厦门科技,2010(5):21-22.
[2]罗章华,鲁耀刚,许睦晖,等.基于统计易损性的厦门BRT桥梁抗震性能评估[J].福建交通科技,2016(5):57-59.
[3]杨俊杰,范宇杰.加固后钢筋混凝土框架楼梯间模型抗震试验研究[J].浙江工业大学学报,2016,44(1):62-66.
[4]王文,王少杰,赵松伟,等.某教学楼户外RC楼梯结构检测与鉴定分析[J].建筑技术,2015(s2):404-406.
[5]邱晓明.桥梁荷载试验在厦门BRT高架桥检测中的应用[J].福建建材,2016(3):23-25.
[6]陈嘉华,林莺莺.厦门BRT城市交通系统现状浅析[J].福建建筑,2010(12):87-89.
[7]罗章华.厦门BRT桥梁检查及病害探讨[J].福建建材,2016(7):36-37.