橋梁火災后損傷檢測評估研究

摘要 文章通過對某橋梁火災后進行災后勘察，確定了起火點及起火范圍，對火災現(xiàn)場調(diào)查、結(jié)構物外觀檢查檢測，分析評估了某大橋結(jié)構物的損傷程度，分別從橋梁火損后的主梁混凝土回彈強度值、主梁混凝土碳化深度、主梁溫度場及鋼筋損傷程度、預應力束內(nèi)壓漿密實度等方面進行了評估，并對火損后的材料性能及結(jié)構承載能力進行了研究分析，進而依據(jù)規(guī)范對橋梁結(jié)構進行了技術狀況評估，可為同類橋梁火災后的損傷檢測評估工作提供參考。

關鍵詞 火災后；損傷程度；材料性能；結(jié)構承載力；評估分析

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）22-0138-03

0 引言

近年來我國橋梁火災事故時有發(fā)生，火災對混凝土橋梁構件具有作用時間長、影響范圍廣和危害性大等特點[1]。火災后及時開展混凝土橋梁損傷的檢測評定工作，在降低火災事故造成的經(jīng)濟損失和社會負面影響，確?；炷翗蛄簽暮罂焖傩迯团c安全結(jié)構方面具有重要意義[2-5]。

1 工程概況

某橋梁起止樁號為K4+027.408～K5+427.4；上部結(jié)構：現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)梁和20 m、25 m、30 m、40 m簡支T梁。北行：T梁+現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁+（25 m+30 m

+5×25 m+30 m+22 m+2×30 m+40 m+40 m+38.9 m+25 m+11

×25 m）T梁。南行：（25 m+31 m+9×25 m）T梁+（31.5 m

+2×33 m+24 m）現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁+（8×25 m+27 m+2

×30 m+40 m+40 m+27 m+36.9 m+11×25 m）T梁。下部結(jié)構：橋墩為矩形墩和柱式墩，橋臺為座板式橋臺，均為鉆孔灌注樁基礎。橋面為瀝青混凝土鋪裝，D80型伸縮縫，鋼筋混凝土防撞墻。設計荷載為城-A級。

某日14時39分，監(jiān)控中心視頻巡查發(fā)現(xiàn)新化快速路出口匝道的橋下空間有濃煙冒出；14時40分路政人員到達橋下火災現(xiàn)場參與火災處理工作；14時52分消防車到場撲救火災；15時10分現(xiàn)場明火撲滅。燃燒造成引橋馬蹄、腹板、翼板等構件均出現(xiàn)損傷。

2 檢測依據(jù)

（1）《火災后工程結(jié)構鑒定標準》（T/CECS 252—2019）。

（2）《建筑混凝土結(jié)構耐火設計技術規(guī)程》（DBJ/T 15-81—2011）。

（3）《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程》（JGJ/T 23—2011）。

（4）《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTG 5120—2004）。

（5）《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60—2004）。

（6）《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62—2004）。

（7）大橋相關圖紙。

3 災后勘察

現(xiàn)場踏勘檢查發(fā)現(xiàn)：

（1）火災起火點位于L28#跨梁底，共有1處著火點，位于L28#墩端附近[著火面積約6 m（長）×2.4 m（寬）]。

（2）燃燒物為汽油、船身，燃燒時間約0.6 h。

（3）L28#跨、L29#跨梁底均有熏黑，且L28-6#～8#梁體局部有混凝土剝落露筋現(xiàn)象，L28#蓋梁和L28-2#墩柱局部有混凝土剝落。

（4）從火災燃燒的影響范圍來看，此次火災直接過火結(jié)構物為L28#跨梁體、L28#蓋梁及墩柱，其余鄰近橋跨結(jié)構物為濃煙熏黑。

現(xiàn)場燃燒區(qū)域劃分見表１所示，現(xiàn)場起火事故平面布置示意圖如圖１所示。

4 災后檢測

4.1 火場踏勘結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場踏勘各燃燒影響區(qū)域情況，對橋梁損傷情況進行詳細檢查，結(jié)果如下：

（1）火災對L28-6#梁體造成了較嚴重損傷，導致該梁的馬蹄、腹板、翼板均出現(xiàn)了混凝土剝落現(xiàn)象，且馬蹄底部、馬蹄左側(cè)及左翼板均出現(xiàn)了露筋現(xiàn)象。其中，馬蹄兩側(cè)的最大剝落深度達3.5 cm，馬蹄底面混凝土剝落深度最大為3 cm，腹板混凝土剝落深度最大為3 cm，左翼板的最大剝落深度為4.2 cm。各部位混凝土剝落的深度均在外層鋼筋網(wǎng)以外，未突破外層鋼筋網(wǎng)內(nèi)部。

（2）火災對L28-7#梁體造成了較嚴重損傷，導致該梁的馬蹄、腹板、翼板均出現(xiàn)了混凝土剝落現(xiàn)象，且馬蹄底部及右翼板均出現(xiàn)了露筋現(xiàn)象。其中，馬蹄兩側(cè)的最大剝落深度達3 cm，馬蹄底面混凝土剝落深度最大為2.5 cm，腹板混凝土剝落深度最大為3 cm，翼板的最大剝落深度為3.5 cm。各部位混凝土剝落的深度均在外層鋼筋網(wǎng)以外，未突破外層鋼筋網(wǎng)內(nèi)部。

（3）火災對L28-8#梁體造成了較嚴重損傷，導致該梁的馬蹄、腹板、翼板均出現(xiàn)了混凝土剝落現(xiàn)象。其中，馬蹄兩側(cè)的最大剝落深度達2.3 cm，馬蹄底部剝落深度最大為2 cm，腹板剝落深度最大為2 cm，翼板的最大剝落深度為2 cm。

（4）L28-1～5#、L28-9～10#梁、L29#跨梁體表面均被熏黑，混凝土顏色呈灰青，未見明顯因火損導致的混凝土剝落露筋現(xiàn)象。

（5）L28-6-6#、L28-6-7#橫隔板均有大面積的混凝土剝落，其中L28-6-7#橫隔板有1根豎向鋼筋外露，混凝土受火后顏色呈淺灰白且角部有混凝土剝落現(xiàn)象。

（6）L28-6-6#、L28-7-6#濕接縫均有大面積混凝土剝落，未見鋼筋外露，混凝土受火后顏色呈淺灰白且角部混凝土有剝落現(xiàn)象。

（7）L28-6-6#、L28-6-7#橫隔板均有大面積混凝土剝落，其中L28-6-7#橫隔板有1根豎向鋼筋外露，混凝土受火后顏色呈淺灰白且角部有混凝土剝落現(xiàn)象。

（8）L28-28-5#～7#支座，位于著火點附近，因直接過火導致表面存在焦化（粉末化）現(xiàn)象，深度為2～8 mm。L28-28-9～10#支座：沾灰，無明顯焦化現(xiàn)象。

（9）L28-28#蓋梁位于著火點頂部，導致L28-28#長洲面火損較嚴重，有大面積的混凝土剝落現(xiàn)象，剝落面積為A=1.7×3.9 m2，剝落深度為10～20 mm。L28#蓋梁底部L28-2#～L28-3#立柱間有零星剝落現(xiàn)象，剝落總面積為∑A=1.6×1 m2，剝落深度為1～5 mm。

（10）L28-2#墩柱：立柱頂有大面積的混凝土剝落，剝落面積為A=1.7×1 m2，未見因火損導致的露筋現(xiàn)象。

4.2 主梁混凝土回彈強度值

對比火場附近和火場范圍外橋梁構件的混凝土回彈值（回彈值僅作比較，不進行混凝土強度值的推定），分析火災對梁體混凝土強度的影響情況。L28-6～7#、L29-6#T梁腹板、馬蹄、梁底的每個構件檢測10個測區(qū)，每榀T梁為30個測區(qū)，每個測區(qū)16點，計算各構件的回彈值均值進行對比。L28-6～7#、L29-6#T梁腹板、馬蹄的混凝土檢測數(shù)據(jù)表明：

（1）混凝土剝落處較混凝土熏黑處的回彈均值較低，混凝土受灼燒后的回彈值有所折減。

（2）不同跨數(shù)的熏黑處和正?；炷帘砻娴幕貜椫稻迪嘟?。

4.3 主梁混凝土碳化深度

L28-6～8#T梁梁體，除剝落處混凝土的碳化深度實測值為0.5～1.5 mm外，其余梁體構件碳化深度的實測值為0 mm；熏黑處梁體構件和受火范圍外混凝土的碳化深度均未發(fā)現(xiàn)明顯差異。

4.4 主梁溫度場及鋼筋損傷分析

結(jié)合L28-7#主梁處預應力鋼束和普通鋼筋布置情況，可得到預應力鋼束和普通鋼筋經(jīng)歷最高溫度和相應強度的損傷系數(shù)，得出以下結(jié)論：

（1）此次火災在預應力鋼束中心位置產(chǎn)生的溫度相對較低，大部分位置落在100℃以內(nèi)，火災對構件預應力性能的總體影響相對較小。

（2）火災在底緣縱向受力鋼筋的溫度在200℃左右，相應的鋼筋與混凝土、鋼筋屈服強度基本在0.9以上。

（3）梁體布設的兩層箍筋，其中外層箍筋凈保護層20 mm，中心位置的最高溫度為550℃，相應的黏結(jié)強度折減系數(shù)和屈服強度折減系數(shù)分別為0.75和0.89。腹板處內(nèi)層箍筋的溫度在100℃以下，其力學性能基本不受此次火災影響。

4.5 預應力束內(nèi)壓漿密實度

對L28-6#、L28-7#T梁馬蹄底部預應力束內(nèi)的壓漿情況進行抽檢。經(jīng)檢測，馬蹄底部預應力束內(nèi)所檢查的點壓漿均飽滿。

4.6 墩柱豎直度

對L28-2#、L28-3#立柱進行兩個方向的豎直度測量，并計算合成豎直度。經(jīng)檢測，立柱垂直度均未超限，滿足規(guī)范要求。

4.7 預應力束內(nèi)壓漿密實度

對L28-6#、L28-7#T梁馬蹄底部預應力束內(nèi)的壓漿情況進行抽檢補充檢查。

經(jīng)檢測，馬蹄底部預應力束內(nèi)所檢查的點壓漿均飽滿。

5 火災現(xiàn)場溫度

（1）根據(jù)火燒后混凝土顏色為淺黃色及混凝土大面積剝落，參照《火災后工程結(jié)構鑒定標準》（T/CECS 252—2019）附錄A[6]，綜合判斷L28-6#T梁馬蹄、翼板處最高溫度為大于800℃，腹板最高溫度介于700～800℃。

（2）根據(jù)火燒后混凝土顏色為淺黃色及混凝土大面積剝落，綜合判斷L28-7#T梁腹板、馬蹄、翼板處的最高溫度大于800℃。

（3）根據(jù)火燒后混凝土顏色為淺灰白及角部混凝土剝落現(xiàn)象，綜合判斷L28-8#T梁腹板、馬蹄、翼板處的最高溫度為500～700℃。

（4）L28-1～5#、L28-9～10#梁、L29#跨梁體表面均被熏黑，混凝土顏色呈灰青，未見明顯因火損導致的混凝土剝落露筋現(xiàn)象。根據(jù)混凝土受火后顏色呈淺灰白及角部混凝土剝落現(xiàn)象，綜合判斷L28-1～5#、L28-9～10#梁、L29#跨梁體受火處的最高溫度小于300℃。

（5）根據(jù)混凝土受火后顏色呈淺灰白及角部混凝土剝落現(xiàn)象，綜合判斷L28-6-6#、L28-6-7#橫隔板受火處的最高溫度為500～700℃。

（6）綜合判斷L28-6-6#、L28-7-6#濕接縫受火處的最高溫度為500～700℃。

（7）綜合判斷蓋梁受火面的最高溫度為500～700℃。

（8）綜合判斷L28-2#立柱受火面的最高溫度為500～700℃。混凝土構件表面特征與溫度的關系如表2所示。

6 結(jié)論

通過對火災后某大橋L28#跨和L29#跨進行檢查分析，結(jié)果表明：

（1）L28-6～7#梁和L28-28-5～7#支座材料性能受火災影響顯著，主梁梁端構件承載能力出現(xiàn)一定程度的下降，構件在短期內(nèi)滿足車輛通行要求，但其安全和正常使用將在目標使用年限內(nèi)受到一定影響，構件技術等級為c級。

（2）L28-1～5#、L28-8～10#梁、L29-1～10#梁、L28-6-6#、L28-6-7#橫隔板、L28-6-6#、L28-7-6#濕接縫、L28#蓋梁、L28-2#墩受火影響情況為輕度，尚不影響結(jié)構的安全性，但構件耐久性能受到一定影響，構件技術等級為b級。

參考文獻

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