地鐵疏散平臺活性粉末混凝土試件試驗研究

溫 付 友， 孫 軍 漢

(中國水利水電第七工程局有限公司， 四川 成都 610213)

1 概 述

2003年韓國大邱地鐵發(fā)生火災(zāi)事故前，各國對地鐵隧道內(nèi)是否設(shè)置疏散平臺存在較多爭議，當(dāng)時我國僅有少數(shù)城市在地鐵隧道內(nèi)設(shè)有疏散平臺[1]。近年來，隨著地鐵建設(shè)的高速發(fā)展、各項建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的完善，對在地鐵隧道內(nèi)設(shè)置疏散平臺已經(jīng)形成共識，疏散平臺的材質(zhì)也由原來的鋼結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料、水泥基等逐漸向活性粉末混凝土方向發(fā)展。 由于RPC具有耐高溫、耐火、耐久、抗腐蝕等性能，并具有結(jié)構(gòu)物自重輕、抗壓強度和抗剪強度高等特點，已成為目前地鐵疏散平臺設(shè)計施工中較為理想的新型材料。

由于目前國內(nèi)對疏散平臺的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)沒有明確規(guī)定，主要由設(shè)計院根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范提出具體的設(shè)計參數(shù)，由施工方進行相關(guān)的試驗以驗證確定其可行性，故必須重視相關(guān)的試驗研究。

筆者以我公司承建的成都地鐵18號線為依據(jù)，介紹了對其進行的試驗研究。成都地鐵18號線為新機場線，線路全長約68.38 km。一期工程為火車南站～天府新站，線路長約41.4 km(含龍泉山隧道9.72 km)；二期工程為天府新站～天府國際機場北站，線路長約24.98 km(其中高架線長11.53 km)；隧道內(nèi)徑為7.5 m，外徑為8.3 m，全線采用時速為140 km的CRH列車。

2 主要設(shè)計原則及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

(1)疏散平臺構(gòu)件的設(shè)計使用年限為50 a，耐火等級為一級，耐火極限為1.5 h。

(2)疏散平臺分別考慮了以下兩種荷載工況：①疏散平臺及步梯荷載：均布荷載為0.5 kN，集中荷載為每延米6個0.65 kN，按均布荷載和集中荷載分別考慮；②列車最高運行速度達(dá)到150 km/h時，地下區(qū)間隧道及車站軌行區(qū)的最大正壓值為+3.5 kPa，負(fù)壓值為-1.8 kPa，周期為120 s；

(3)平臺踏板、支架、步梯斜梁容許撓度值為L/250。

(4)緊固錨栓抗疲勞測試不少于1 000萬次。

3 試驗驗證

3.1 荷載試驗

3.1.1 RPC平臺試件試驗概況

試驗對象為地鐵疏散平臺板，設(shè)計尺寸為1 800 mm×700 mm×50 mm。主要對已生產(chǎn)的疏散平臺板試樣進行荷載試驗。模擬現(xiàn)場實際使用狀態(tài)，通過靜載試驗測試數(shù)據(jù)判斷該構(gòu)件的性能是否滿足設(shè)計要求。

3.1.2 試驗依據(jù)

(1)GB50152-2012[2]，混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)。

(2)設(shè)計報告中的技術(shù)要求。

3.1.3 加載方式

(1)工況一。采用重物堆載方式進行均布加載，加載所用重物為標(biāo)準(zhǔn)砝碼，單塊砝碼的自重為0.2 kN，試驗時根據(jù)砝碼數(shù)量進行荷載控制(圖1)。

圖1 工況一：荷載試驗加載布置示意圖

(2)工況二。采用千斤頂與分配梁集中加載，千斤頂與試件之間加壓力傳感器進行荷載控制(圖2)。

(3)工況三。采用重物堆載方式在試驗板背面進行均布加載(模擬風(fēng)荷載)，加載所用重物為標(biāo)準(zhǔn)砝碼，單塊砝碼自重為0.2 kN，試驗時根據(jù)砝碼數(shù)量進行荷載控制(圖3)。

3.1.4 試驗荷載及分級

試驗開始前進行預(yù)加載，要求支座平穩(wěn)，儀表及加載設(shè)備正常。工況一每級加載量為2.4 kN/m2，共加載5級，每級持荷時間不少于5 min，須保證每一級荷載變形趨于穩(wěn)定并讀數(shù)后才能進行下一級加載；工況二每級加載1.5 kN，加載4級后再加載0.6 kN，每級持荷時間不少于5 min，須保證每一級荷載變形趨于穩(wěn)定并讀數(shù)后才能進行下一級加載；工況三每級加載0.6 kN/，共加載6級，每級持荷時間不少于5 min，保證每一級荷載變形趨于穩(wěn)定并讀數(shù)后才能進行下一級加載。

圖2 工況二：荷載試驗加載布置示意圖

圖3 工況三：荷載試驗加載布置示意圖

3.1.5 試驗量測

變形量測：采用百分表量測變形(撓度)，分別在試驗板的支點及跨中布設(shè)百分表，共計3個測點，測點布置情況見圖1、2、3。

3.1.6 試驗結(jié)果

試件在各級荷載作用下的實測撓度見表1、2、3。

在6.6 kN(2倍的每延米6個0.65 kN)集中荷載作用下，疏散平臺板的撓度為2.45 mm，在12 kN(2倍的5 kN/m2)均布荷載作用下疏散平臺板的撓度為3.16 mm；3.2 kN(2.6 kN/ m2)均布荷載(背面加載模擬風(fēng)荷載)作用下的疏散平臺板的撓度為1.45 mm。

表1 工況一撓度測試結(jié)果表

表2 工況二撓度測試結(jié)果表

表3 工況三撓度測試結(jié)果表

3.2 RPC平臺耐火性試驗

(1)試驗?zāi)康摹z驗活性粉末混凝土的燃燒性能是否符合設(shè)計A1級的規(guī)定。

(2)試驗依據(jù)：GB 8624-2012[3]，建筑材料及制品燃燒性能分級。

(3)試驗樣品原材料的組成。活性粉末混凝土(RPC)由水泥、煤灰、硅粉、砂、鋼纖維等原材料混合組成。

(4)試驗結(jié)論。通過試驗并按照GB8624-2012判定，該制品的燃燒性能達(dá)到不燃A(A1)級要求，其耐火試驗檢驗結(jié)果見表4。

表4 耐火試驗檢驗匯總表

備注：質(zhì)量損失率檢驗結(jié)構(gòu)展伸不確定度U95=0.2%。

表5 疲勞試驗檢測表

3.3 RPC平臺緊固錨栓疲勞試驗

(1)檢測的要求與依據(jù)。根據(jù)設(shè)計要求，其緊固錨栓抗疲勞測試的次數(shù)不小于1 000萬次；檢測依據(jù)為：《金屬材料疲勞試驗軸向力控制方法》, GB/T 3075-2008[4]；《金屬材料 拉伸試驗第1部分：室溫試驗方法》 ，GB/T 228.1-2010[5]。

(2)檢測用的主要設(shè)備。①電液伺服結(jié)構(gòu)試驗系統(tǒng) MTS458；②微機控制電液伺服萬能試驗機 YJW-5000。

(3)疲勞試驗的檢測數(shù)據(jù)見表5。

4 結(jié) 語

通過以上試驗檢驗，該疏散平臺的各項試驗結(jié)果完全滿足設(shè)計要求，試驗方法及試驗過程真實有效，所取得的數(shù)據(jù)可為類似工程的疏散平臺設(shè)計提供參考和借鑒。