景觀棧道結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)方法探討

郝 鵬

（云南省建筑科學(xué)研究院，云南 昆明 650223）

0 引言

越來越多旅游景區(qū)為了吸引游客在景區(qū)內(nèi)的湖泊、崖壁等處建造了水上或高空景觀玻璃棧道，由于觀景效果好，這種玻璃棧道的出現(xiàn)立即成為網(wǎng)紅打卡點(diǎn)，導(dǎo)致人流密度較高，游覽高峰期一度出現(xiàn)爆棚的情況，但相關(guān)設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)暫不健全，這就對棧道的承載能力及安全性提出了較高要求［1］。對此，本文根據(jù)真實(shí)案例進(jìn)行分析，嘗試采用荷載試驗(yàn)等手段確定該棧道承載能力，并結(jié)合其他常規(guī)檢測手段綜合判定該棧道的安全性能，探索此類棧道承載能力及安全性能的檢驗(yàn)方法，以期為此類景觀棧道的建設(shè)和運(yùn)營提供參考。

1 工程概況

該景觀棧道坐落于某公園湖泊既有跳臺之上，棧道長約 198 m，呈“T”字形由岸邊延伸至湖心，棧道主體為鋼結(jié)構(gòu)，采用型鋼焊接，橋面鋪設(shè)采用兩種材料，一種為復(fù)合材料面板，另一種為夾膠玻璃，棧道基礎(chǔ)為毛石砌筑，即前述既有跳臺，枯水期整個(gè)跳臺可暴露在外。該工程屬于資料不全，且未經(jīng)正規(guī)設(shè)計(jì)、正規(guī)施工，屬于“三無”項(xiàng)目，因此該棧道尚未投入使用，為了保證后期安全運(yùn)營，需要確定其整體結(jié)構(gòu)性能及承載能力。

2 檢驗(yàn)過程

2.1 結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)

2.1.1 確定試驗(yàn)荷載

根據(jù)相關(guān)規(guī)范［2-3］采用原位非破壞性實(shí)荷檢驗(yàn)，對其進(jìn)行使用狀態(tài)短期結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)，棧道道面荷載按3.5 kN/m2取值。

本次試驗(yàn)結(jié)合現(xiàn)場檢驗(yàn)條件，就地取材，采用“水”作為加載載荷。按照均布荷載進(jìn)行加載，荷載加載稱量誤差滿足要求，每級加載采用人工加載。2.1.2 試驗(yàn)單元選取

經(jīng)過現(xiàn)場踏勘測量，結(jié)合實(shí)際情況參照規(guī)范［3］選取具有代表性，且處于荷載較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抗力較弱的荷載最不利部位進(jìn)行使用狀態(tài)短期試驗(yàn)，共選取三個(gè)試驗(yàn)單元進(jìn)行試驗(yàn)，編號為：1 號試驗(yàn)單元、2 號試驗(yàn)單元、3 號試驗(yàn)單元，分別位于“T”字形棧道端頭、中部、根部。1 號試驗(yàn)單元、2 號試驗(yàn)單元道面材料為夾膠玻璃，3 號試驗(yàn)單元道面材料為復(fù)合材料板，如圖 1 所示。

圖1 試驗(yàn)單元布置圖

2.1.3 撓度監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

每個(gè)試驗(yàn)單元選取一跨鋼架及跨中軸線上布設(shè)撓度監(jiān)測點(diǎn)，每個(gè)試驗(yàn)單元共布設(shè) 10 個(gè)撓度監(jiān)測點(diǎn)（見圖 2）。

圖2 試驗(yàn)單元撓度監(jiān)測點(diǎn)布置圖

2.1.4 加載、卸載程序

整個(gè)試驗(yàn)加、卸載過程滿足規(guī)范［3］要求，試驗(yàn)過程，棧道鋼結(jié)構(gòu)無屈曲、屈服、斷裂等現(xiàn)象。

2.1.5 試驗(yàn)結(jié)果

分別統(tǒng)計(jì)各試驗(yàn)單元加、卸載作用下的監(jiān)測點(diǎn)撓度累積變化值，如表 1～表 3、圖 3～圖 5 所示。

1）由數(shù)據(jù)可以得出 1 號試驗(yàn)單元、2 號試驗(yàn)單元荷載-撓度曲線較 3 號試驗(yàn)單元荷載-撓度曲線斜率小，即夾膠玻璃道面板較后者復(fù)合材料道面板對荷載作用更為敏感。

2）卸載后殘余變形最大值 10 %，滿足規(guī)范要求。荷載-撓度曲線大致為線性關(guān)系，以上表明該鋼結(jié)構(gòu)棧道在荷載作用下處于線彈性階段，結(jié)構(gòu)受力良好。

3）使用狀態(tài)短期結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)荷載撓度值與棧道道面自重產(chǎn)生的撓度值疊加，其最大值遠(yuǎn)小于計(jì)算值［4-5］5.8 mm 的要求。

表1 1 號試驗(yàn)單元測點(diǎn)撓度表

表2 2 號試驗(yàn)單元測點(diǎn)撓度表

表3 3 號試驗(yàn)單元測點(diǎn)撓度表

圖3 1 號試驗(yàn)單元荷載-撓度曲線圖

圖4 2 號試驗(yàn)單元荷載-撓度曲線圖

2.2 鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測

2.2.1 焊縫及外觀質(zhì)量檢測［6-7］

1）根據(jù)規(guī)范，按二級焊縫抽檢，采用超聲波探傷，焊縫等級綜合評定為 Ⅲ。

圖5 3 號試驗(yàn)單元荷載-撓度曲線圖

2）焊縫外觀焊接質(zhì)量較好，焊縫飽滿，無夾渣、虛焊等現(xiàn)象。

3）試驗(yàn)過程中及試驗(yàn)結(jié)束后，棧道主體結(jié)構(gòu)未發(fā)生節(jié)點(diǎn)開裂、焊縫開裂、構(gòu)件屈服等現(xiàn)象。

2.2.2 材料及構(gòu)造連接檢測

1）棧道主體結(jié)構(gòu)材料無裂縫，褶皺，表面無銹蝕。采用硬度計(jì)測試，推算鋼材強(qiáng)度為 235 MPa。

2）景觀棧道梁、柱、連桿、支撐結(jié)構(gòu)布置合理，構(gòu)造體系完整。

2.2.3 防腐涂膜厚度檢測

1）棧道主體結(jié)構(gòu)梁、柱、連桿、支撐等構(gòu)件表面均涂刷防腐涂料，不存在龜裂、起皮等缺陷，部分鋼柱與連桿支撐等在水中浸泡，局部銹蝕，涂層脫落或麻面。

2）現(xiàn)場抽檢梁、柱、連桿、支撐等構(gòu)件的涂膜厚度，最小值為 168 μm 大于規(guī)范 150 μm 的要求。

3 檢驗(yàn)結(jié)論及建議

3.1 檢驗(yàn)結(jié)論

3.1.1 結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)

對該景觀棧道的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，可得出如下結(jié)論。

1）荷載-撓度曲線基本為線彈性關(guān)系，校驗(yàn)系數(shù)在正常范圍內(nèi)。

2）卸載后殘余變形最大值 10 %，滿足規(guī)范要求。

3）實(shí)測疊加撓度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于計(jì)算值，滿足規(guī)范要求。

3.1.2 鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測

1）焊縫外觀質(zhì)量飽滿，超聲探傷等級綜合評定為 Ⅲ。

2）景觀棧道主體結(jié)構(gòu)材料無裂縫，褶皺，表面無銹蝕。構(gòu)件梁、柱、連桿、支撐結(jié)構(gòu)布置合理，構(gòu)造體系完整。

3）現(xiàn)場抽檢構(gòu)件涂膜厚度最小值為168 μm，滿足規(guī)范要求。

綜上所述：雖然該景觀棧道為“三無”工程，但其在使用狀態(tài)短期結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)荷載作用下，結(jié)構(gòu)未發(fā)生屈服、開裂等現(xiàn)象，卸載后結(jié)構(gòu)正?；貜?，殘余變形滿足規(guī)范要求，說明結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載下處于彈性受力狀態(tài)。主體結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系完整，構(gòu)件防護(hù)涂膜等均滿足規(guī)范要求。

3.2 建議

1）為保證安全，考慮折減系數(shù)，該景觀棧道活荷載取值 2.5 kN/m2以下，加強(qiáng)人流控制管理。

2）定期檢修鋼架防腐及焊接點(diǎn)，更換破損玻璃面板、復(fù)合材料面板。

3）控制景觀棧道人流跑跳等，降低動荷載對棧道結(jié)構(gòu)的沖擊影響。

4 結(jié)語

由于針對景觀棧道的相關(guān)規(guī)范尚不完善，為了保證此類工程建設(shè)和運(yùn)營的安全有效，本文通過對照規(guī)范探討了對景觀棧道結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)的方法，綜合運(yùn)用檢測手段，并達(dá)到良好效果。但美中不足的是由于現(xiàn)場試驗(yàn)條件所限，棧道基礎(chǔ)、毛石跳臺穩(wěn)定性和安全性未進(jìn)行檢測評定［8］，以及棧道防護(hù)欄桿水平承載力未能做檢驗(yàn)，這兩項(xiàng)作為結(jié)構(gòu)安全性的重要部分，其對安全運(yùn)營也至關(guān)重要。待其他同行給予驗(yàn)證探討。