火災后混凝土連續箱梁橋橋墩承載能力研究

(重慶交通大學土木工程學院 重慶 400000)

一、工程概況

大濱路三期伏牛溪大橋第8聯箱梁為3×40m+31.5m預應力混凝土連續箱梁，主梁頂板厚25cm，底板厚22cm，腹板厚50cm，橫橋向設置兩個單墩，墩身為1.8×1.8m的正方形橋墩，基礎為直徑2.5m圓形人工挖孔樁。橋面設雙向橫坡，由結構找坡。橋梁設計荷載為：城-A級、人群荷載3.5kN/m2。

2018年10月1日晚7點15分左右，在大濱路三期伏牛溪大橋第8聯橋下第P14#墩處違規進行汽油分裝，使1輛油罐車和6輛長安面包車起火燃燒，導致大濱路三期伏牛溪大橋第8聯遭受火災，20時15左右大火基本被撲滅。經檢查，上部結構主要病害為：第1、2、3跨箱梁底板均有煙熏痕跡，煙熏區域的大致范圍見下圖1。在P14#墩附近的第1跨和第2跨箱梁和腹板均有混凝土剝落。對于支座并未產生損傷，P14#和P15#墩上的支座均被熏黑，支座鋼板防銹層被損傷。橋墩受損情況：主要受影響的是P14#和P15#墩，P14-1#墩表面混凝土剝落，墩角混凝土脫落后可見橋墩箍筋，未見縱筋。P14-2#墩表面混凝土剝落，未發現裂縫和露筋。

圖1 箱梁煙熏區和混凝土剝落范圍示意圖(單位：cm)

二、計算原理與應用

(一)曲線方程推導

1)橋墩大偏心受壓時(ξ≤ξb)時：

(1)

(2)

當不考慮偏心增大系數時，ea=0，故：

(3)

將(3)代入(2)式得：

(4)

將(1)代入(4)式得：

(5)

圖2 N-M相關曲線圖

根據上式可得，在大偏心受壓情況下，彎矩與軸力呈二次拋物線關系，即圖2中AB段，彎矩隨著軸力的增大而增大，當N=Nb=α1fcξbh0b時達到界限狀態，彎矩達到最大值Mb。

2)橋墩大偏心受壓時(ξ>ξb)時：

(6)

(7)

將(6)代入(7)式得：

(8)

將(3)、(8)代入(2)式得：

(9)

由上式可知，彎矩M與軸力N是二次函數關系，如圖6的BC段。

(二)工程應用

圖3 火災前后P14-1#墩的N-M曲線圖

三、結論

(1)經計算大濱路三期伏牛溪大橋第8聯火燒后P14-1#墩截面承載力較原截面最大降低 18.52%，需要對橋墩進行加固，應鑿除P14-1#墩火燒位置剝落的混凝土，采用高強度混凝土進行維修處治。

(2)經過理論推導，得出一個可供橋梁檢測人員快速計算火災后橋墩承載力變化的公式，經實際檢驗是可行的，一定程度上可以滿足實際工程要求。