某棧橋火災(zāi)后安全性鑒定

崔錫銳 山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團

1 工程概況

某鋼棧橋結(jié)構(gòu)形式為鋼桁架，下部為單排混凝土結(jié)構(gòu)支架。該鋼棧橋長49.38m，寬4.60m。該鋼棧橋發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)持續(xù)半個小時左右，可燃物燃燒結(jié)束后自然冷卻。受此次火災(zāi)事故的影響，火災(zāi)影響范圍為舊鋼棧橋兩跨范圍內(nèi)，影響面積約為197.54m2。

受本次火災(zāi)影響，該鋼棧橋影響范圍內(nèi)的鋼構(gòu)件受到不同程度的損傷或破壞，為了解本次火災(zāi)事故對該鋼棧橋結(jié)構(gòu)安全狀況的影響，以及確保后期的使用安全，特對本次火災(zāi)事故影響范圍內(nèi)的鋼棧橋進(jìn)行檢測鑒定（見圖1）。

圖1 火災(zāi)后棧橋圖

2 檢測內(nèi)容及結(jié)果

2.1 結(jié)構(gòu)體系調(diào)查

該鋼棧橋為箱型截面桁架結(jié)構(gòu)，下弦節(jié)點支承于混凝土支架牛腿上。該鋼棧橋鋼材采用Q235B，C級普通螺栓。桁架制作時起拱，起拱高度為L/600。

2.2 火災(zāi)基本情況調(diào)查

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，該鋼棧橋發(fā)生火災(zāi)，起火部位為拉緊間（3～4軸之間第③節(jié)間），起火原因為煤塵自燃，煤塵燃燒引起皮帶燃燒，后引燃聚苯彩鋼夾芯板，火災(zāi)持續(xù)30min左右，可燃物燃燒結(jié)束后自然冷卻。

2.3 火作用調(diào)查

依據(jù)CECS 252：2009《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中4.2條要求及附錄A，根據(jù)火場殘留物熔化、變形、燃燒、燒損程度等，推定現(xiàn)場火災(zāi)對結(jié)構(gòu)的作用溫度分區(qū)，檢測結(jié)果見表1。

圖2 鋼棧橋檢測分區(qū)示意圖

表1 鋼棧橋火災(zāi)作用溫度分區(qū)推定

2.4 結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀檢測

2.4.1 結(jié)構(gòu)燒灼損傷狀況檢查

依據(jù)CECS 252：2009《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的要求，現(xiàn)場對桁架鋼構(gòu)件損傷狀態(tài)進(jìn)行檢測，根據(jù)鋼構(gòu)件的殘余變形與撕裂、局部屈曲與扭曲、連接板殘余變形與撕裂、焊縫撕裂與螺栓滑移及變形斷裂等進(jìn)行評定。

現(xiàn)場鋼構(gòu)件損傷狀態(tài)、分布區(qū)域及損傷等級結(jié)果見表2。

根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，受火災(zāi)溫度影響，從溫度低區(qū)域至溫度高區(qū)域，鋼構(gòu)件強度有明顯變低的趨勢。

根據(jù)實驗結(jié)果，鋼材強度達(dá)到Q235B鋼的要求，斷后伸長率3個試件不滿足Q235B鋼的要求。說明鋼材受火后，強度略降小，塑形性能降低，脆性增加。

表2 鋼棧橋損傷狀態(tài)、分布區(qū)域及損傷等級

表3 荷載及結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)選取

3 結(jié)構(gòu)承載力計算分析

普通熱軋結(jié)構(gòu)鋼在高溫下的力學(xué)性能會發(fā)生變化，所以需對現(xiàn)場高溫過火后的鋼材強度進(jìn)行折減，依據(jù)《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》CECS 252：2009 中的附錄J，對不同溫度區(qū)域的構(gòu)件采用不同的屈服強度折減系數(shù)。

根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，采用3D3S結(jié)構(gòu)計算分析軟件對該鋼棧橋桁架承載力進(jìn)行驗算校核，桿件截面以現(xiàn)場檢測結(jié)果為準(zhǔn)。模型中結(jié)構(gòu)自重由軟件自動導(dǎo)算，荷載依據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果、設(shè)計圖紙及GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》選取，計算參數(shù)依據(jù)GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》選取。具體參數(shù)見表3。

經(jīng)驗算，在各種工況組合下，考慮鋼構(gòu)件火災(zāi)后屈服強度折減，桁架主結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件應(yīng)力比均小于1，滿足國家現(xiàn)行規(guī)范要求。表明該棧橋鋼構(gòu)件在高溫冷卻后，其承載力尚能滿足規(guī)范要求，但是減小了該棧橋的安全儲備。

4 建議

（1）建議對火災(zāi)中變形嚴(yán)重、承載力不足的維護結(jié)構(gòu)檁條等盡快進(jìn)行更換，維護保溫復(fù)合板選用巖棉或玻璃絲棉等不燃保溫材料。局部補強屈曲較嚴(yán)重的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

（2）更換所有松動的螺栓，補焊被撕裂的焊縫，對發(fā)生其屈曲的節(jié)點板進(jìn)行局部加固處理。

（3）建議盡快對表面受損的鋼構(gòu)件進(jìn)行防腐、防火噴涂處理。

（4）建議日常加強觀察及維護，定期組織安全隱患排查，對查出的問題及時予以整改維修。