遼寧某高速公路火災后橋梁的損傷評定與維修處理方案淺議

2012-09-06 07:36:54劉志華

劉志華

(遼寧大通公路工程有限公司)

0 前言

公路橋梁雖然發生火災的概率不大，但是還是有個別橋梁會意外遭受火災。橋梁在遭受火災后，建筑材料的物理化學性質在高溫下將會發生很大變化，嚴重的將影響到結構的承載能力。因此，對火災后橋梁的檢測評定與維修處理方案顯得尤為重要。

2011年6月，遼寧某高速公路橋梁在建成4年后遭受火災。該橋橋跨組合：3×16.0 m，橋梁總長為71.83 m，上部結構：左右幅無翼緣預應力混凝土空心板，采用40#混凝土;下部結構：鋼筋混凝土雙柱式墩，基礎為鉆孔灌注樁，鋼筋混凝土U型臺，基礎為淺基礎。

火場溫度推斷：根據1990年國際標準組織給出火災溫度公式ISO834

(T為火災溫度℃ 、T0為環境溫度20℃、t為火災時間min)

根據火災后混凝土顏色和外觀特征，推定火場溫度，混凝土表面在不同溫度下會呈現不同顏色。

表1 混凝土表面顏色、裂損剝落、錘擊反應與溫度的關系

火災主要是附近村民在橋下準積農作物秸桿，引起的火災。以該橋火災按35 min計算，則火災溫度為860℃。火場核心位置在第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象，所以大致推定核心受火區域最高溫度在700～800℃。局部溫度超過800℃。

(1)以一片板、一個柱為例進行詳細描述及損傷評定：

表2 空心板火災后損傷評定

表3 橋墩火災后損傷評定

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

(3)左、右幅的1-1、1-2 號墩 4 根柱，0#臺前墻，1#墩蓋梁，均受到不同程度燒灼，混凝土大面積剝落，個別鋼筋外露。燒傷等級為Ⅲ級。

(4)第1孔左、右幅第1-1～1-12號板相應的0#臺、1#墩頂橡膠支座，以及左幅第2孔2-1～2-5號板相應1#墩頂橡膠支座，均因火災受損較為嚴重，支座嚴重燒傷、表面泛油、焦化，燒傷等級為Ⅲ級。

圖1

在高溫下混凝土的抗壓強度、鋼筋強度、混凝土與鋼筋之間的粘結強度均在高溫作用下有一定的折減，《火災后建筑結構鑒定標準》CECS 252：2009給出了火災后混凝土材料性能退化折減系數。

(1)墩柱受火災損傷內部混凝土取芯試驗表明最低抗壓強度為32.7 MPa，滿足設計要求。

(2)墩鋼筋試樣試驗表明鋼筋抗拉強度、伸長率均滿足規程要求。

取筋位置實測屈服強度/MPa抗拉強度設計值/MPa實測極限強度/MPa實測伸長率/%設計伸長率/%左幅1-2柱 450 335 610 24 ≥17

(3)超聲波檢測試驗表明空心板、墩柱砼受損處密實性差。

(4)對梁恒載撓度測量顯示：被火災高溫影響的空心板與其他空心板恒載撓度結果比較，預應力空心板撓度上拱值為0.012 ～0.037 m，未見異常。

(1)對左幅1-1～1-6號空心板進行更換;對右幅第1-12號板縱向裂縫采用粘貼CFRP纖維布進行裂縫封閉處理。

(2)針對第1號墩柱被燒灼情況，對其鑿除混凝土進行外包混凝土處理。對蓋梁、橋臺燒灼破損區域進行局部維修處理。

(3)采用整體頂升方案對左、右幅燒灼破損支座更換為新支座。

(4)清除橋下現存所有易燃物，設立警示標志。

(1)遭受火災后的橋梁結構檢測評價是一項技術復雜的工作，其必須按一般鋼筋混凝土結構受火災鑒定的要求進行，檢測過程中應注意火災過程的詳細調查、混凝土外觀特征變化、內部材料質量的檢測對比、橋梁受損范圍、外觀的損傷以及對材料退化的檢測，將為橋梁受損程度的判別提供參考依據。

(2)對遭受火災后的橋梁結構的檢算必須考慮因材料性能退化折減，導致的對結構截面削弱、結構剛度和承載能力下降影響。對結構的處理，除必須對其進行相應的更換、修復和補強外，條件允許時，還可對其進行破壞性試驗，以期對承載能力進行驗證，也為同類型橋梁積累技術資料。

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［1］火災后建筑結構鑒定標準(CECS 252：2009)［S］.中國計劃出版社.

［2］火災后混凝土構件評定標準(DBJ08-219-96)［S］.上海市標準.

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

［4］李曉東，董毓利，安鋒鋼筋混凝土結構火災研究綜述［J］.青島建筑工程學院學報，2005，26(1).

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