温 付 友, 孙 军 汉
(中国水利水电第七工程局有限公司, 四川 成都 610213)
2003年韩国大邱地铁发生火灾事故前,各国对地铁隧道内是否设置疏散平台存在较多争议,当时我国仅有少数城市在地铁隧道内设有疏散平台[1]。近年来,随着地铁建设的高速发展、各项建设标准的完善,对在地铁隧道内设置疏散平台已经形成共识,疏散平台的材质也由原来的钢结构、复合材料、水泥基等逐渐向活性粉末混凝土方向发展。 由于RPC具有耐高温、耐火、耐久、抗腐蚀等性能,并具有结构物自重轻、抗压强度和抗剪强度高等特点,已成为目前地铁疏散平台设计施工中较为理想的新型材料。
由于目前国内对疏散平台的设计标准没有明确规定,主要由设计院根据现有规范提出具体的设计参数,由施工方进行相关的试验以验证确定其可行性,故必须重视相关的试验研究。
笔者以我公司承建的成都地铁18号线为依据,介绍了对其进行的试验研究。成都地铁18号线为新机场线,线路全长约68.38 km。一期工程为火车南站~天府新站,线路长约41.4 km(含龙泉山隧道9.72 km);二期工程为天府新站~天府国际机场北站,线路长约24.98 km(其中高架线长11.53 km);隧道内径为7.5 m,外径为8.3 m,全线采用时速为140 km的CRH列车。
(1)疏散平台构件的设计使用年限为50 a,耐火等级为一级,耐火极限为1.5 h。
(2)疏散平台分别考虑了以下两种荷载工况:①疏散平台及步梯荷载:均布荷载为0.5 kN,集中荷载为每延米6个0.65 kN,按均布荷载和集中荷载分别考虑;②列车最高运行速度达到150 km/h时,地下区间隧道及车站轨行区的最大正压值为+3.5 kPa,负压值为-1.8 kPa,周期为120 s;
(3)平台踏板、支架、步梯斜梁容许挠度值为L/250。
(4)紧固锚栓抗疲劳测试不少于1 000万次。
3.1.1 RPC平台试件试验概况
试验对象为地铁疏散平台板,设计尺寸为1 800 mm×700 mm×50 mm。主要对已生产的疏散平台板试样进行荷载试验。模拟现场实际使用状态,通过静载试验测试数据判断该构件的性能是否满足设计要求。
3.1.2 试验依据
(1)GB50152-2012[2],混凝土结构试验方法标准。
(2)设计报告中的技术要求。
3.1.3 加载方式
(1)工况一。采用重物堆载方式进行均布加载,加载所用重物为标准砝码,单块砝码的自重为0.2 kN,试验时根据砝码数量进行荷载控制(图1)。
图1 工况一:荷载试验加载布置示意图
(2)工况二。采用千斤顶与分配梁集中加载,千斤顶与试件之间加压力传感器进行荷载控制(图2)。
(3)工况三。采用重物堆载方式在试验板背面进行均布加载(模拟风荷载),加载所用重物为标准砝码,单块砝码自重为0.2 kN,试验时根据砝码数量进行荷载控制(图3)。
3.1.4 试验荷载及分级
试验开始前进行预加载,要求支座平稳,仪表及加载设备正常。工况一每级加载量为2.4 kN/m2,共加载5级,每级持荷时间不少于5 min,须保证每一级荷载变形趋于稳定并读数后才能进行下一级加载;工况二每级加载1.5 kN,加载4级后再加载0.6 kN,每级持荷时间不少于5 min,须保证每一级荷载变形趋于稳定并读数后才能进行下一级加载;工况三每级加载0.6 kN/,共加载6级,每级持荷时间不少于5 min,保证每一级荷载变形趋于稳定并读数后才能进行下一级加载。
图2 工况二:荷载试验加载布置示意图
图3 工况三:荷载试验加载布置示意图
3.1.5 试验量测
变形量测:采用百分表量测变形(挠度),分别在试验板的支点及跨中布设百分表,共计3个测点,测点布置情况见图1、2、3。
3.1.6 试验结果
试件在各级荷载作用下的实测挠度见表1、2、3。
在6.6 kN(2倍的每延米6个0.65 kN)集中荷载作用下,疏散平台板的挠度为2.45 mm,在12 kN(2倍的5 kN/m2)均布荷载作用下疏散平台板的挠度为3.16 mm;3.2 kN(2.6 kN/ m2)均布荷载(背面加载模拟风荷载)作用下的疏散平台板的挠度为1.45 mm。
表1 工况一挠度测试结果表
表2 工况二挠度测试结果表
表3 工况三挠度测试结果表
(1)试验目的。检验活性粉末混凝土的燃烧性能是否符合设计A1级的规定。
(2)试验依据:GB 8624-2012[3],建筑材料及制品燃烧性能分级。
(3)试验样品原材料的组成。活性粉末混凝土(RPC)由水泥、煤灰、硅粉、砂、钢纤维等原材料混合组成。
(4)试验结论。通过试验并按照GB8624-2012判定,该制品的燃烧性能达到不燃A(A1)级要求,其耐火试验检验结果见表4。
表4 耐火试验检验汇总表
备注:质量损失率检验结构展伸不确定度U95=0.2%。
表5 疲劳试验检测表
(1)检测的要求与依据。根据设计要求,其紧固锚栓抗疲劳测试的次数不小于1 000万次;检测依据为:《金属材料疲劳试验轴向力控制方法》, GB/T 3075-2008[4];《金属材料 拉伸试验第1部分:室温试验方法》 ,GB/T 228.1-2010[5]。
(2)检测用的主要设备。①电液伺服结构试验系统 MTS458;②微机控制电液伺服万能试验机 YJW-5000。
(3)疲劳试验的检测数据见表5。
通过以上试验检验,该疏散平台的各项试验结果完全满足设计要求,试验方法及试验过程真实有效,所取得的数据可为类似工程的疏散平台设计提供参考和借鉴。