某混凝土橋梁火災損傷后檢測評估及維修措施

張學亮

(上海同納建設工程質量檢測有限公司，上?！?00331)

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某混凝土橋梁火災損傷后檢測評估及維修措施

張學亮

(上海同納建設工程質量檢測有限公司，上海200331)

摘要：針對混凝土橋梁火燒損傷的特點，結合工程實例詳細介紹了火災后混凝土橋梁的損傷檢測和評估的方法，并提出維修加固措施，對同類型橋梁火災后的檢測評估及維修加固具有借鑒意義。

關鍵詞：混凝土橋梁；火災； 損傷識別；承載力；橋梁加固

1受損橋梁概況

海門市某預應力混凝土連續(xù)剛架橋，為21 m+26 m+21 m三跨預應力混凝土連續(xù)剛架橋。橋梁全長73.16 m，橋面橫向布置：3.0 m(人行道)+5.0 m(慢車道)+3.0 m(隔離帶)+22.0 m(快車道)+3.0 m(隔離帶)+5.0 m(慢車道)+3.0 m(人行道)=44 m。快車道與慢車道分離，為三幅獨立布置，其中快車道橋寬為23.0 m(八片箱梁)，慢車道橋寬8.5 m(三片箱梁)。該橋北幅慢車道橋3#孔發(fā)生火災。

2火災后混凝土橋梁損傷檢測、評估內容

2.1火災后混凝土橋梁現(xiàn)場調查內容及方法

(1)初步查勘。了解橋梁概況，包括：橋梁結構形式，所處位置，建造時間，橋梁周邊環(huán)境，橋梁的重要性等；初步了解火災情況和火災橋梁損傷情況，當橋梁損毀嚴重，影響結構安全時，應先采取應急措施。(2)現(xiàn)場詳細調查。現(xiàn)場詳細調查內容包括：①收集橋梁檔案資料；②火災前橋梁現(xiàn)場情況調查，重點調查火災源堆放情況，記錄火災源的種類、數(shù)量計堆放位置，必要時繪制火災源堆放及布置情況示意圖；③調查起火點、火災原因、火災持續(xù)時間和火災蔓延途徑，調查火災影響到的面積，調查滅火方式及火災過程；④調查現(xiàn)場物品的燒損情況，并詳細記錄燒損物品的名稱、位置和燒損程度，收集現(xiàn)場殘留物；⑤調查并記錄火災后受損構件的外觀情況，包括混凝土保護層脫落情況，混凝土顏色情況以及構件的截面尺寸情況等；⑥調查混凝土結構外觀損傷時，應特別注意受力主筋的狀態(tài)，注意支座受損情況；⑦通過拍照或攝像方式客觀地反映建筑物遭受火災后的損壞情況，做好記錄和標記。

2.2火災后混凝土橋梁現(xiàn)場檢測內容及方法

(1)混凝土燒傷深度檢測?？捎贸暡ǚā⑻蓟瘻y定法或回彈法檢測?；貜椃z測混凝土燒傷深度方法為：首先現(xiàn)場選取未被火燒到部位進行回彈值測量，測區(qū)選擇參照回彈法檢測混凝土強度；然后用砂輪機對受損部位進行打磨，打磨過程中用回彈儀測試其回彈值，并與未被火燒部位測得的回彈值進行比較，當測得回彈值與未被火燒回彈值接近時即認為該位置混凝土未被燒損，混凝土構件表面到該位置的距離為燒傷深度。(2)火災后混凝土強度檢測。由于受火的不均勻性，構件各部位混凝土強度的損失是不同的。即使在同一截面內，截面內部的混凝土強度較截面外部的混凝土強度損失小很多。可采用多種方法進行檢測比較，然后綜合分析給出火災后受損層混凝土平均強度推定值。檢測的方法一般有敲擊法、回彈法、超聲—回彈法和鉆芯法等。(3)鋼筋材料性能檢測。鋼筋性能的變化直接影響結構的承載力，火災后鋼筋性能變化的檢測方法主要有間接法、直接法、化學分析法和電鏡觀察法四種。(4)火災后混凝土構件裂縫檢測。主要包括詳細檢測及記錄混凝土構件的裂縫數(shù)量、寬度、走向和長度，繪制裂縫布置圖。(5)結構變形量測。主要是只鋼筋混凝土梁板的撓度測量和預應力混凝土構件的預拱度損失測量。

2.3火災溫度推定

(1)利用火災后混凝土梁板的表面顏色及外觀特征來判定火災溫度，根據(jù)混凝土顏色、混凝土疏松脫落情況、混凝土錘擊聲音等因素進行判斷，對應關系如表1所示。

(2)由火災時間推算火場溫度

普遍采用的計算公式如下

T=3 451g*(8t+1)=T0

(1)

式中：t為火災燃燒時間，min；T0為火災時的氣溫，℃。

表1　火災溫度與火災后混凝土表面特征關系表

(3)根據(jù)殘留物特征判斷火災溫度

火災主要由可燃物燃燒引起，而可燃物的燃燒形態(tài)特征是可以掌握的，因此可以根據(jù)燃燒物的燃燒特征來判定火場溫度。金屬材料、玻璃的變態(tài)溫度，各種材料燃點溫度可查閱相關資料獲取。然后再根據(jù)現(xiàn)場材料的燃燒情況判定火災溫度。

(4)結構燒損厚度判定火場溫度

溫度較高時混凝土表面出現(xiàn)損傷裂縫，當溫度繼續(xù)升高或燃燒時間持續(xù)，其裂縫即延展，進而表層剝落。因此混凝土表層剝落、疏松程度(即燒損厚度)可以推定其火場溫度。

(5)其他方法：還有超聲波法、電子顯微鏡分析和根據(jù)鋼筋強度變化等方法判定火災溫度。

2.4火災后橋梁承載力評估

以橋梁現(xiàn)場損傷檢測為基礎，通過收集資料、現(xiàn)場檢測，對火災橋梁進行損傷識別，判斷該橋的受損程度，進而建立有限元模型進行損傷評估，對橋梁結構進行極限承載能力驗算和正常使用狀態(tài)驗算，看是否滿足設計荷載(或通行荷載)要求，并據(jù)此提出加固處理方案。

3海門市某預應力混凝土連續(xù)剛架橋火災后檢測評估

3.1現(xiàn)場詳細檢測情況

該橋北幅慢車道橋3#孔被火燒，火災范圍在靠近3#橋臺3.5 m范圍內，經(jīng)現(xiàn)場調查火源為菜籽秸稈及部分木材，無人工滅火，火源燃燒時間約15～20 min?；馃笙淞夯炷撩撀?，混凝土脫落面積約為15 m2，火燒后混凝土表面多數(shù)呈粉紅色，局部呈灰白色。3#-1#梁和3-2#梁球冠橡膠支座表層橡膠燒焦，刮去表層燒損橡膠，發(fā)現(xiàn)橡膠保護套未被燒透，只燒到支座外層橡膠?；馂臒龘p具體情況如表2所示。

表2　火災燒損情況表

3.2火災溫度判定

(1)由結構外觀特征推算火災溫度

火燒部位，混凝土脫落較深，混凝土脫落區(qū)大部分面積呈粉紅、局部灰白，溫度在500～800 ℃，酚酞試液滴定后混凝土均變?yōu)榧t色。

(2)由火災燃燒時間推算火災溫度

根據(jù)火災發(fā)生15～20 min后自然熄滅，火災燃燒時間為15～20 min，大氣的溫度為20 ℃。則火災溫度為

T1=3 451g(8t+1)+T0=3 451g(8×15+1)+20=739 ℃

T2=3 451g(8t+1)+T0=3 451g(8×15+1)+20=781 ℃

推斷火災溫度在739～781 ℃之間。

(3)根據(jù)殘留物特征判斷火災溫度

該橋下的燃燒物為植物秸稈，植物秸稈全部燒盡，木材也基本燒盡，可判定為火災燃燒溫度為600～800 ℃。

(4)火災溫度綜合判定

通過結構外觀特征、火災燃燒時間和火災后殘留物特征的判斷與分析，火災的溫度為600～800 ℃之間。

3.3火災后結構及材料參數(shù)變化

(1)混凝土燒失深度

火燒后箱梁底面混凝土脫落較嚴重，用錘子敲擊周圍混凝土，局部出現(xiàn)空鼓、悶聲。采用回彈法對混凝土燒失深度進行檢測，燒失深度檢測結果如表3所示。

表3　燒失深度檢測結果

(2)預應力鋼筋的預應力損失

橋梁的火災溫度與構件的表面溫度是不同的概念，混凝土結構是一種熱惰性材料，混凝土構件表面溫度與構件受火災溫度的升高有一定的滯后過程，火災溫度為600～800 ℃，保護層的厚度為35 mm，查閱相關資料可知預應力鋼束處的溫度小于200 ℃，在200 ℃以下時鋼束的預應力基本無損失。

3.4綜合評定及維修加固措施

(1)對混凝土脫落面積<0.5 m2的區(qū)域，對混凝土表面脫落部分進行打磨，徹底清除松散混凝土，采用環(huán)氧砂漿進行修補；

(2)對混凝土脫落面積≥0.5 m2的區(qū)域，對混凝土表面脫落部分進行打磨，徹底清除松散混凝土，植鋼筋、焊接新鋼筋網(wǎng)，澆筑細骨料自流平聚合物混凝土；

(3)對露筋銹蝕區(qū)域，鋼筋除銹后在進行混凝土施工。

4結語

(1)橋梁結構火災損傷的檢測和評價是一項技術復雜的工作，目前尚無統(tǒng)一標準，本文介紹的方法可供同類型橋梁火災后承載力檢測評估參考。

(2)火災溫度的推定是損傷評價的關鍵，目前類似檢測中尚無統(tǒng)一方法和指標可以精確推定火災溫度，但通過綜合比較法，基本可滿足工程檢測要求。

(3)火災后橋梁鋼筋損傷情況及對火災構件耐久性方面的影響仍需進一步研究。

參考文獻：

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收稿日期：2016-03-11

作者簡介：張學亮(1981-)，男，河北平山人，工程師，主要從事橋梁結構檢測評估、橋梁結構加固設計等方面的工作。

中圖分類號：U445.7

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)06-0095-02

Detection evaluation and repairing of concrete bridge after fire

ZHANG Xue-liang

(Shanghai Tongna Construction Test Co.,Ltd.，Shanghai 200331,China)

Abstract:To aim at the characteristics of Concrete Bridge after Fire ,describes the defects detection and evaluation method for concrete bridge after fire as an example, the repair and reinforcement scheme is suggested. There is reference significance for detection and reinforcement of the congener bridge after Fire

Keywords:concrete bridge;fire;defects recognition;bearing capacity;bridge strenthening