遼寧某高速公路火災(zāi)后橋梁的損傷評(píng)定與維修處理方案淺議

劉志華

(遼寧大通公路工程有限公司)

0 前言

公路橋梁雖然發(fā)生火災(zāi)的概率不大，但是還是有個(gè)別橋梁會(huì)意外遭受火災(zāi)。橋梁在遭受火災(zāi)后，建筑材料的物理化學(xué)性質(zhì)在高溫下將會(huì)發(fā)生很大變化，嚴(yán)重的將影響到結(jié)構(gòu)的承載能力。因此，對(duì)火災(zāi)后橋梁的檢測(cè)評(píng)定與維修處理方案顯得尤為重要。

1 工程概況

2011年6月，遼寧某高速公路橋梁在建成4年后遭受火災(zāi)。該橋橋跨組合：3×16.0 m，橋梁總長(zhǎng)為71.83 m，上部結(jié)構(gòu)：左右幅無(wú)翼緣預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，采用40#混凝土;下部結(jié)構(gòu)：鋼筋混凝土雙柱式墩，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，鋼筋混凝土U型臺(tái)，基礎(chǔ)為淺基礎(chǔ)。

火場(chǎng)溫度推斷：根據(jù)1990年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織給出火災(zāi)溫度公式ISO834

(T為火災(zāi)溫度℃ 、T0為環(huán)境溫度20℃、t為火災(zāi)時(shí)間min)

根據(jù)火災(zāi)后混凝土顏色和外觀特征，推定火場(chǎng)溫度，混凝土表面在不同溫度下會(huì)呈現(xiàn)不同顏色。

表1 混凝土表面顏色、裂損剝落、錘擊反應(yīng)與溫度的關(guān)系

火災(zāi)主要是附近村民在橋下準(zhǔn)積農(nóng)作物秸桿，引起的火災(zāi)。以該橋火災(zāi)按35 min計(jì)算，則火災(zāi)溫度為860℃?；饒?chǎng)核心位置在第1孔，柱體和空心板燒傷剝落處表觀略淺黃色，并且大面積的混凝土剝落，敲擊混凝土剝落處有掉落現(xiàn)象，所以大致推定核心受火區(qū)域最高溫度在700～800℃。局部溫度超過(guò)800℃。

2 火災(zāi)后橋梁主要構(gòu)件損傷評(píng)定

(1)以一片板、一個(gè)柱為例進(jìn)行詳細(xì)描述及損傷評(píng)定：

表2 空心板火災(zāi)后損傷評(píng)定

表3 橋墩火災(zāi)后損傷評(píng)定

(2)左幅1-1～1-5號(hào)空心板，受火燒灼較為嚴(yán)重，顏色呈灰白、淺黃，燒傷等級(jí)為Ⅲ級(jí)，板底混凝土有大面積剝落，其耐久性、物理性能均已降低，內(nèi)部鋼絞線受火燒灼存在鋼絞線與混凝土間粘結(jié)力下降趨勢(shì);右幅1-12空心板縱向裂縫，寬0.15 mm、長(zhǎng)7 m，病害較為嚴(yán)重。

(3)左、右幅的1-1、1-2 號(hào)墩 4 根柱，0#臺(tái)前墻，1#墩蓋梁，均受到不同程度燒灼，混凝土大面積剝落，個(gè)別鋼筋外露。燒傷等級(jí)為Ⅲ級(jí)。

(4)第1孔左、右幅第1-1～1-12號(hào)板相應(yīng)的0#臺(tái)、1#墩頂橡膠支座，以及左幅第2孔2-1～2-5號(hào)板相應(yīng)1#墩頂橡膠支座，均因火災(zāi)受損較為嚴(yán)重，支座嚴(yán)重?zé)齻?、表面泛油、焦化，燒傷等?jí)為Ⅲ級(jí)。

圖1

3 火災(zāi)后橋梁結(jié)構(gòu)材料檢測(cè)結(jié)果

在高溫下混凝土的抗壓強(qiáng)度、鋼筋強(qiáng)度、混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)強(qiáng)度均在高溫作用下有一定的折減，《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》CECS 252：2009給出了火災(zāi)后混凝土材料性能退化折減系數(shù)。

(1)墩柱受火災(zāi)損傷內(nèi)部混凝土取芯試驗(yàn)表明最低抗壓強(qiáng)度為32.7 MPa，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

(2)墩鋼筋試樣試驗(yàn)表明鋼筋抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率均滿(mǎn)足規(guī)程要求。

取筋位置 實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度/MPa抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值/MPa實(shí)測(cè)極限強(qiáng)度/MPa實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)率/%設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)率/%左幅1-2柱 450 335 610 24 ≥17

(3)超聲波檢測(cè)試驗(yàn)表明空心板、墩柱砼受損處密實(shí)性差。

(4)對(duì)梁恒載撓度測(cè)量顯示：被火災(zāi)高溫影響的空心板與其他空心板恒載撓度結(jié)果比較，預(yù)應(yīng)力空心板撓度上拱值為0.012 ～0.037 m，未見(jiàn)異常。

4 維修處理方案

(1)對(duì)左幅1-1～1-6號(hào)空心板進(jìn)行更換;對(duì)右幅第1-12號(hào)板縱向裂縫采用粘貼CFRP纖維布進(jìn)行裂縫封閉處理。

(2)針對(duì)第1號(hào)墩柱被燒灼情況，對(duì)其鑿除混凝土進(jìn)行外包混凝土處理。對(duì)蓋梁、橋臺(tái)燒灼破損區(qū)域進(jìn)行局部維修處理。

(3)采用整體頂升方案對(duì)左、右幅燒灼破損支座更換為新支座。

(4)清除橋下現(xiàn)存所有易燃物，設(shè)立警示標(biāo)志。

5 結(jié)論

(1)遭受火災(zāi)后的橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)評(píng)價(jià)是一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜的工作，其必須按一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受火災(zāi)鑒定的要求進(jìn)行，檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)注意火災(zāi)過(guò)程的詳細(xì)調(diào)查、混凝土外觀特征變化、內(nèi)部材料質(zhì)量的檢測(cè)對(duì)比、橋梁受損范圍、外觀的損傷以及對(duì)材料退化的檢測(cè)，將為橋梁受損程度的判別提供參考依據(jù)。

(2)對(duì)遭受火災(zāi)后的橋梁結(jié)構(gòu)的檢算必須考慮因材料性能退化折減，導(dǎo)致的對(duì)結(jié)構(gòu)截面削弱、結(jié)構(gòu)剛度和承載能力下降影響。對(duì)結(jié)構(gòu)的處理，除必須對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的更換、修復(fù)和補(bǔ)強(qiáng)外，條件允許時(shí)，還可對(duì)其進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，以期對(duì)承載能力進(jìn)行驗(yàn)證，也為同類(lèi)型橋梁積累技術(shù)資料。

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［1］火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)(CECS 252：2009)［S］.中國(guó)計(jì)劃出版社.

［2］火災(zāi)后混凝土構(gòu)件評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(DBJ08-219-96)［S］.上海市標(biāo)準(zhǔn).

［3］段文璽.建筑結(jié)構(gòu)的火災(zāi)分析和處理(四)-混凝土和鋼筋的高溫特性［J］.工業(yè)建筑，1985，(11)：50-54.

［4］李曉東，董毓利，安鋒鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)研究綜述［J］.青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，26(1).

［5］楊芳國(guó)，朱勁秋，鄧昌寧.火災(zāi)后的公路混凝土橋梁檢測(cè)淺議［J］.北方交通，2006.