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(tuán)

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(gè)小時(shí)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(duì)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(duì)本次火災(zāi)事故影響范圍內(nèi)的鋼棧橋進(jìn)行檢測(cè)鑒定（見圖1）。

圖1 火災(zāi)后棧橋圖

2 檢測(cè)內(nèi)容及結(jié)果

2.1 結(jié)構(gòu)體系調(diào)查

該鋼棧橋?yàn)橄湫徒孛骅旒芙Y(jié)構(gòu)，下弦節(jié)點(diǎn)支承于混凝土支架牛腿上。該鋼棧橋鋼材采用Q235B，C級(jí)普通螺栓。桁架制作時(shí)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(chǎng)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?yàn)槊簤m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(chǎng)殘留物熔化、變形、燃燒、燒損程度等，推定現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)對(duì)結(jié)構(gòu)的作用溫度分區(qū)，檢測(cè)結(jié)果見表1。

圖2 鋼棧橋檢測(cè)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(cè)

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(chǎng)對(duì)桁架鋼構(gòu)件損傷狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，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(píng)定。

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

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)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(qiáng)度有明顯變低的趨勢(shì)。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，鋼材強(qiáng)度達(dá)到Q235B鋼的要求，斷后伸長率3個(gè)試件不滿足Q235B鋼的要求。說明鋼材受火后，強(qiáng)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(jí)

表3 荷載及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)選取

3 結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算分析

普通熱軋結(jié)構(gòu)鋼在高溫下的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生變化，所以需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)高溫過火后的鋼材強(qiáng)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(duì)不同溫度區(qū)域的構(gòu)件采用不同的屈服強(qiáng)度折減系數(shù)。

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

經(jīng)驗(yàn)算，在各種工況組合下，考慮鋼構(gòu)件火災(zāi)后屈服強(qiáng)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(chǔ)備。

4 建議

（1）建議對(duì)火災(zāi)中變形嚴(yán)重、承載力不足的維護(hù)結(jié)構(gòu)檁條等盡快進(jìn)行更換，維護(hù)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(bǔ)強(qiáng)屈曲較嚴(yán)重的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

（2）更換所有松動(dòng)的螺栓，補(bǔ)焊被撕裂的焊縫，對(duì)發(fā)生其屈曲的節(jié)點(diǎn)板進(jìn)行局部加固處理。

（3）建議盡快對(duì)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(qiáng)觀察及維護(hù)，定期組織安全隱患排查，對(duì)查出的問題及時(shí)予以整改維修。