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)

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著豎向交通功能，為掌握其工作性能，進行了外觀檢查和結構檢測。首先，介紹了外觀檢查的內容以及典型的病害；其次，對結構檢測的內容、方法以及結果進行了描述，并詳述了環境脈動試驗的過程和分析方法；最后，根據檢測結果給出了養護建議。通過檢測可以很好地掌握樓梯當前的工作性能，得到下一步的養護策略，并為同類結構的檢測和養護提供參考。

BRT高架橋梁站臺 人行樓梯 外觀檢查 結構檢測 脈動試驗

0 引言

BRT為快速公交系統的簡稱，是一種介于快速軌道交通與常規公交之間的新型公共客運系統，是一種大運量交通方式，是一種高品質、高效率、低能耗、低污染和低成本的公共交通形式，因其具有大運量、快速以及智能和便捷優質的服務水平等特點，迅速成為各大城市發展公交系統的優先選擇[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，會不可避免地導致橋梁結構或構件發生不同程度的損傷。人行樓梯作為出入BRT高架橋梁站臺的唯一通道，在結構中承擔著豎向交通功能，當樓梯發生破壞時，造成的人員和財產的損失是不可估量的，因此，針對人行樓梯的專項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，對其外觀以及結構檢測的內容和結果進行分析，著重分析了針對人行樓梯的環境脈動試驗過程和方法，并針對檢測的結果提出初步建議，為同類結構的檢測和養護提供一定的參考。

1 工程概況

某市BRT高架橋梁站臺人行樓梯主結構由梯梁、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、肋板和托板等構件組成，梯梁、系桿、次桿等構件采用Q235B鋼材。踏步鋼板厚度為6mm，面層由20mm厚石材+50mm厚細石混凝土組成。站臺全景圖如圖1所示。BRT已運營近9年，首創高架橋模式，但目前樓梯的現狀不清楚，因此進行了外觀檢測和結構檢測。

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、欄桿等。經檢查，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%，欄桿結構膠1處局部脫開。典型病害如圖2～圖5所示。

2.2 梯道主結構檢查

梯道主結構檢查包括梯梁、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。經檢查，下梯梁表面發生銹蝕，銹蝕面積約占下梯梁總面積的6%；平臺鋼板未發現明顯病害，踏步局部出現銹蝕、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、次梁局部發生銹蝕，銹蝕面積約占總面積的2%；梯道豎桿、腹桿未發現明顯病害；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 欄桿結構膠局部脫開

圖6 梯梁表面發生銹蝕

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

3 結構檢測

3.1 焊縫檢測

梯道主結構焊縫檢測采用目測觀察結合儀器進行。采用超聲波法對梯道主要構件的焊縫進行抽樣檢測。檢測儀器采用汕頭超聲儀器研究所與德國KK公司合作生產的CTS-2020型數字筆記本式超聲波探傷儀。通過檢測，梯道主結構構件焊縫基本完好。

3.2 鋼材厚度檢測

現場采用超聲波測厚儀對部分構件出現銹蝕部位的鋼材厚度進行檢測，檢測前需清除表面銹蝕層，檢測結果見表1。

表1 構件鋼材厚度測量結果表

3.3 梯道線型檢測

采用高精度全站儀直接測量線型測點的三維坐標，測點布置在梯道主結構下梯梁下邊緣處，實測線型對比圖見圖10～圖11。從實測的線型對比圖可以看出：實測梯道線型與設計線型有一定的偏差，A梯道最大偏差為8.5cm，B梯道最大偏差為9.7cm。

圖10 A梯道兩側下梯梁實測線型對比圖

圖11 B梯道兩側下梯梁實測線型對比圖

3.4 環境脈動試驗

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

(1)測點布置與信號采集

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，具體測點布置見圖12。

圖12 人行樓梯振動測點布置圖

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研究所生產的INV3060S智能信號自動采集處理和分析系統。

(2)數據分析

部分測點實測環境脈動原始信號見圖13，實測的加速度信號頻譜分析圖見圖14，理論計算的豎向、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測值與理論值比較見表2。可以看出理論計算的豎向一階自振頻率及橫向一階自振頻率均小于實測值，說明該梯道實際豎向剛度和橫向剛度較理論值大。

圖13 梯道部分測點環境脈動原始信號

表2 人行樓梯的一階自振頻率實測值與理論值

圖14 實測梯道頻譜分析圖

圖15 理論計算豎向一階振型(5.10Hz)

圖16 理論計算橫向一階振型(6.87Hz)

4 結論

(1)通過外觀檢測，認為樓梯整體運行情況良好，但存在人行樓梯鋼結構生銹、耳板中螺栓松動、銹蝕、梯道鋪裝層出現地磚局部破損、開裂及松動，欄桿脫開等現象，需要及時進行處理。

(2)通過焊縫超聲波探傷，結果合格，焊縫表面基本完好。

(3)現場選取部分已出現銹蝕構件進行鋼材厚度檢測，所抽檢的梯梁的鋼材厚度實測值均低于設計值，偏差范圍在2.70%～3.80%之間。

(4)實測梯道線型與設計線型有一定的偏差，最大偏差為9.7cm，需要后續加強觀測。

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

(6)建議加強BRT高架橋梁站臺人行樓梯在運營過程中的養護維修和按時做好定期檢測，常規定期檢測應每年一次，可根據城市橋梁實際運行狀況和結構類型、周邊環境等適當增加檢測次數，結構定期檢測應在規定時間間隔進行，Ⅱ類養護的橋梁間隔宜為6～10年。

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

[2]羅章華，魯耀剛，許睦暉，等.基于統計易損性的廈門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研究[J].浙江工業大學學報，2016，44(1)：62-66.

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

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

[6]陳嘉華，林鶯鶯.廈門BRT城市交通系統現狀淺析[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.