橋梁火災(zāi)后檢測(cè)評(píng)估及管養(yǎng)建議

俞振發(fā) （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230031）

0 前言

由于橋梁管養(yǎng)責(zé)任不明確或疏于管理，目前無(wú)論是城市橋梁還是公路橋梁橋下空間被非法占用的現(xiàn)象十分普遍，如周邊居民在橋下堆積易燃物或被設(shè)置成倉(cāng)庫(kù)、商鋪等，均存在著嚴(yán)重的火災(zāi)隱患。

近年來(lái)火災(zāi)引起橋梁受損、交通受阻的事故也屢見(jiàn)不鮮，造成了不同程度的經(jīng)濟(jì)損失并嚴(yán)重威脅人民生命財(cái)產(chǎn)安全。橋梁結(jié)構(gòu)在遭受火災(zāi)之后，相關(guān)構(gòu)件如支座、梁體會(huì)存在損傷，鋼筋、混凝土等材料的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而影響橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力。災(zāi)后檢測(cè)評(píng)估主要從以下三個(gè)方面進(jìn)行：①外觀損傷調(diào)查，對(duì)過(guò)火影響區(qū)內(nèi)上、下部結(jié)構(gòu)的外觀現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，主要包括混凝土剝落、開(kāi)裂及支座損傷的位置、程度；②材質(zhì)狀況檢測(cè)，采用直接有效的鉆芯法對(duì)過(guò)火影響區(qū)內(nèi)主要受力構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)評(píng)定，若混凝土剝落嚴(yán)重，鋼筋外露，應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)截取若干組鋼筋進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)；③承載能力評(píng)定，結(jié)合缺損狀況調(diào)查和材質(zhì)狀況與狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)評(píng)定結(jié)果對(duì)橋梁現(xiàn)階段的承載能力進(jìn)行檢算評(píng)定，必要時(shí)應(yīng)通過(guò)荷載試驗(yàn)進(jìn)一步評(píng)定其承載能力。科學(xué)、客觀、合理地做好災(zāi)后檢測(cè)評(píng)估工作是修復(fù)好橋梁結(jié)構(gòu)物的前提。

1 受災(zāi)橋梁概況

受災(zāi)橋梁全長(zhǎng)99m，寬50m，斜交角為0°，采用單幅布置，橋跨布置為19.1m+25.6m+25.6m+19.1m，橋面寬度布置為2×5.5m（人行道）＋2×4.5m（慢車(chē)道）＋2×3.5m（綠化帶）+2×11.5m（機(jī)動(dòng)車(chē)道），0#、4#橋臺(tái)處設(shè)置了伸縮縫。該橋上部結(jié)構(gòu)采用整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土T梁，支座處梁高1.8m，跨中處梁高0.9m，橋面橫坡1.0%由橋面鋪裝形成；下部結(jié)構(gòu)為樁接承臺(tái)橋臺(tái)和樁柱式橋墩，樁基礎(chǔ)采用直徑為1.5m的鉆孔灌注樁；支座采用橡膠支座，其中0#、4#橋臺(tái)處采用方形四氟滑板支座，1#、2#、3#橋墩處采用方形板式橡膠支座。該橋計(jì)算荷載標(biāo)準(zhǔn)為公路-Ⅰ級(jí)，于2012年竣工通車(chē)。2015年某日因堆放在1#橋墩附近的木柴、稻草燃燒而引起火災(zāi)，火災(zāi)持續(xù)約60min后被消防部門(mén)撲滅。

過(guò)火影響區(qū)構(gòu)件損傷調(diào)查 表1

圖1 翼緣板混凝土剝落、鋼筋外露

圖2 T梁梁底混凝土剝落

圖4 橫隔板混凝土剝落

圖5 1#墩蓋梁混凝土剝落

圖6 1#墩支座燒焦

2 檢測(cè)評(píng)估內(nèi)容

2.1 外觀損傷調(diào)查

由于引起火災(zāi)的燃燒物位于1#墩附近，因此該橋過(guò)火影響區(qū)為上部結(jié)構(gòu)第1跨、第2跨和下部結(jié)構(gòu)1#墩，其它墩臺(tái)和橋跨未波及。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)調(diào)查，過(guò)火影響區(qū)內(nèi)主要損傷情況如表1所示。

損傷典型照片如圖1～圖6。

2.2 材質(zhì)狀況檢測(cè)

2.2.1 混凝土強(qiáng)度

在過(guò)火影響區(qū)的T梁和橫隔板中隨機(jī)抽取11個(gè)構(gòu)件各鉆取1個(gè)直徑為75mm的芯樣，以評(píng)定火災(zāi)受損構(gòu)件混凝土強(qiáng)度，具體結(jié)果如表2。

過(guò)火區(qū)域抽檢芯樣試件混凝土抗壓強(qiáng)度值在41.4MPa～55.5MPa之間，均能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)（C30）要求。

2.2.2 鋼筋力學(xué)性能

現(xiàn)場(chǎng)在過(guò)火影響區(qū)的第1跨1-8#與1-9#梁之間和1-10#與1-11#梁之間的翼緣板截取1組12-HRB335的外露主筋和在1-10#梁和1-16#梁梁肋側(cè)面截取1組8-HPB235的外露架立筋分別進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，具體檢驗(yàn)結(jié)果如表3、表4。

樣品經(jīng)檢驗(yàn)，12-HRB335不符合標(biāo)準(zhǔn)要求；8-HPB235符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 承載能力評(píng)定

由于該橋第1跨、第2跨損傷嚴(yán)重且1#墩處支座絕大部分被燒焦、變形，已失去了正常支承功能，為避免試驗(yàn)荷載對(duì)橋跨結(jié)構(gòu)造成進(jìn)一步的損傷，本次不采用荷載試驗(yàn)的方式對(duì)其災(zāi)后的承載能力進(jìn)行評(píng)定，僅根據(jù)上述缺損狀況調(diào)查結(jié)果和材質(zhì)狀況檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行檢算評(píng)定。承載能力檢算評(píng)定依據(jù)《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（JTG/TJ21-2011）進(jìn)行，具體內(nèi)容如下。

過(guò)火影響區(qū)內(nèi)構(gòu)件混凝土鉆芯強(qiáng)度值 表2

12-HRB335鋼筋檢驗(yàn)結(jié)果匯總表 表3

8-HPB235鋼筋檢驗(yàn)結(jié)果匯總表 表4

配筋混凝土橋梁承載能力極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)橋梁檢測(cè)結(jié)果按下式進(jìn)行計(jì)算評(píng)定：

γ0S≤R（fd，ξcαdc，ξsαdc）Z1（1-ξe)

配筋混凝土橋梁正常使用極限狀態(tài)，按現(xiàn)行設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)規(guī)范及檢測(cè)結(jié)果分以下三方面進(jìn)行計(jì)算評(píng)定：

①限制應(yīng)力

σd＜Z1σL

②荷載作用下的變形

fd1＜Z1fL

③荷載作用下的裂縫寬度

δd＜Z1δL

建立有限元模型計(jì)算橋跨結(jié)構(gòu)的抗力效應(yīng)和作用效應(yīng)，并根據(jù)結(jié)構(gòu)缺損、材質(zhì)狀況等實(shí)測(cè)結(jié)果引入檢算系數(shù)、承載能力惡化系數(shù)、截面折減系數(shù)和活載修正系數(shù)進(jìn)行修正計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明該橋?yàn)?zāi)后的承載能力已不滿足原設(shè)計(jì)荷載（公路-Ⅰ級(jí)）的通行要求，應(yīng)進(jìn)行加固處理，建議請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位或有資質(zhì)的加固設(shè)計(jì)單位出具具體的加固設(shè)計(jì)方案。

3 管養(yǎng)建議

橋梁達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限需滿足“正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用、正常養(yǎng)護(hù)”四個(gè)基本條件，而正常使用和正常養(yǎng)護(hù)是管養(yǎng)部門(mén)的職責(zé)，根據(jù)本案例建議做好以下幾點(diǎn)工作：

①橋梁管養(yǎng)單位應(yīng)及時(shí)落實(shí)，責(zé)任主體需明確并建立安全管理體系；

②管養(yǎng)單位應(yīng)建立橋梁日常巡查和定期檢測(cè)機(jī)制并制定橋梁養(yǎng)護(hù)維修年度和中長(zhǎng)期規(guī)劃；

③制定橋梁安全突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案并定期進(jìn)行演練，提高應(yīng)急反應(yīng)和處置能力，將損失降至最小；

④加強(qiáng)橋下空間使用的管理，確保滿足安全需求，橋下空間使用單位應(yīng)建立健全消防安全管理制度和環(huán)境衛(wèi)生管理制度，且不得妨礙橋梁的日常養(yǎng)護(hù)、維修和檢測(cè)作業(yè)。

4 結(jié)語(yǔ)

①承載能力檢算評(píng)定是以設(shè)計(jì)規(guī)范為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際損傷、材質(zhì)狀況和約束條件等進(jìn)行理論計(jì)算的方法，當(dāng)結(jié)構(gòu)損傷較嚴(yán)重或約束條件發(fā)生變化時(shí)，計(jì)算就較為復(fù)雜，計(jì)算結(jié)果有一定的不確定性，此時(shí)也可以借助荷載試驗(yàn)的方法確定結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力。

②橋梁作為生命線工程，一旦出現(xiàn)火災(zāi)等意外事故所帶來(lái)的代價(jià)是慘痛的，主管部門(mén)應(yīng)轉(zhuǎn)變“重建輕養(yǎng)”的思想，堅(jiān)持“安全第一、預(yù)防為主、管理與養(yǎng)護(hù)并重”的原則開(kāi)展管養(yǎng)工作。