火災(zāi)后混凝土橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定

王丹鋒

摘? ? 要：混凝土橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生火災(zāi)后，其結(jié)構(gòu)的各個(gè)組成部分都會(huì)受到不同程度的破壞，甚至導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)承載能力下降或結(jié)構(gòu)變形較大，無法滿足橋梁的承載能力要求或正常使用要求。由于火災(zāi)后混凝土橋梁一般不會(huì)倒塌，如何確定混凝土橋梁在火災(zāi)后的承載力和安全性就成為了檢測(cè)和識(shí)別的主要目的。由于火源位置的不同，不同位置結(jié)構(gòu)的損傷情況也有很大差異，這導(dǎo)致了火災(zāi)后檢測(cè)識(shí)別的復(fù)雜性。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)后;混凝土橋梁結(jié)構(gòu);檢測(cè)鑒定

1? 引言

混凝土橋梁結(jié)構(gòu)遭受火災(zāi)后，必須對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的受損程度進(jìn)行詳細(xì)檢查。弄清火災(zāi)規(guī)模的大小和范圍，受損部位和受損程度，根據(jù)火場(chǎng)的溫度，對(duì)結(jié)構(gòu)受損程度提出正確評(píng)估和分析，以便正確妥善的確定橋梁的修復(fù)加固方案，保證結(jié)構(gòu)的安全。

2? 火災(zāi)后混凝土橋梁結(jié)構(gòu)鑒定的內(nèi)容

（1）初步鑒定。初步鑒定應(yīng)包括下列內(nèi)容：①現(xiàn)場(chǎng)初步調(diào)查;②火災(zāi)作用調(diào)查;③查閱分析相關(guān)文件資料;④結(jié)構(gòu)觀察檢測(cè)、構(gòu)件初步評(píng)定等級(jí);⑤編制鑒定報(bào)告或準(zhǔn)備詳細(xì)檢測(cè)鑒定。

（2）詳細(xì)鑒定。詳細(xì)鑒定應(yīng)包括下列內(nèi)容：①火災(zāi)作用詳細(xì)調(diào)查與檢測(cè)分析;②結(jié)構(gòu)構(gòu)件專項(xiàng)檢測(cè)分析;③結(jié)構(gòu)分析與構(gòu)件校核;④構(gòu)件詳細(xì)鑒定評(píng)級(jí);⑤編制詳細(xì)檢測(cè)、鑒定報(bào)告。

（3）鑒定報(bào)告。鑒定報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容：①普查：a.對(duì)橋橋梁通車時(shí)間、橋梁類型、公路標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)荷載等級(jí)、橋跨組合、結(jié)構(gòu)使用材料信息、橋梁通行情況等基本概況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查;b.對(duì)橋梁整體使用狀況、荷載分布進(jìn)行檢查;c.對(duì)該橋梁現(xiàn)有上部結(jié)構(gòu)的布置、構(gòu)件尺寸、橋梁凈空等情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，繪制橋梁結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)平面示意圖。②變形測(cè)量。采用全站儀或線錘對(duì)受火災(zāi)影響橋梁橋墩垂直度和變形進(jìn)行測(cè)量，查明橋墩是否出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。③結(jié)構(gòu)構(gòu)件缺陷及損傷程度檢查：a.對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在的缺陷及損傷情況進(jìn)行調(diào)查與記錄;b.對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的裂縫分布與大小進(jìn)行調(diào)查和記錄。④主體結(jié)構(gòu)的材料力學(xué)性能檢測(cè)。⑤結(jié)構(gòu)承載力復(fù)核。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查、檢測(cè)結(jié)果，并依據(jù)國家現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范對(duì)該橋梁現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行驗(yàn)算分析。⑥評(píng)定與處理建議。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查、檢測(cè)情況和驗(yàn)算結(jié)果，結(jié)合橋梁現(xiàn)有實(shí)際交通運(yùn)行情況，分析橋梁能否承載車輛運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的荷載效應(yīng)，當(dāng)該橋梁結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀不滿足設(shè)計(jì)荷載及當(dāng)前交通運(yùn)行實(shí)際荷載承載能力要求時(shí)提出可靠處理建議。

3? 調(diào)查和檢測(cè)方法

3.1? 火作用調(diào)查

對(duì)于火作用調(diào)查，其所指的主要就是依據(jù)火災(zāi)規(guī)模、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及燃燒與滅火信息，對(duì)火作用溫度的過程進(jìn)行調(diào)查，為能夠?qū)Y(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力及變形特點(diǎn)進(jìn)行分析，收集相關(guān)的充分材料，為火災(zāi)調(diào)查及檢測(cè)提供更好依據(jù)。在火災(zāi)發(fā)生的過程中，對(duì)于結(jié)構(gòu)受熱溫度而言，很多方面的因素都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生直接影響，任何方法在實(shí)際應(yīng)用中都有一定局限性。為能夠?qū)Y(jié)構(gòu)受熱溫度進(jìn)行準(zhǔn)確推斷，應(yīng)使用多種方法，以便實(shí)現(xiàn)相互補(bǔ)充與印證，從而使推斷結(jié)果更加合理準(zhǔn)確。就目前實(shí)際情況而言，在這一方面應(yīng)用最廣泛可靠的方法就是結(jié)構(gòu)材料微觀分析法。

3.2? 結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀檢測(cè)方法

（1）外觀檢查。上部結(jié)構(gòu)的檢查，通過橋梁檢測(cè)車和爬梯等檢測(cè)支架，對(duì)過火及受火災(zāi)影響構(gòu)件進(jìn)行檢查，主要針對(duì)過火部位梁板、橋墩、蓋梁、支座進(jìn)行檢查，以人工目力檢查為主，以簡(jiǎn)單檢查工具進(jìn)行輔助檢查。主要檢查橋梁橡膠支座是否老化開裂，橡膠層是否遭火燒影響，有無鋼板外露現(xiàn)象;混凝土表面有無剝落、露筋等現(xiàn)象;梁板有無裂縫、混凝土剝落、露筋等現(xiàn)象;墩柱是否發(fā)生傾斜、位移等。分析病害產(chǎn)生的原因及影響程度，將每個(gè)構(gòu)件存在的各種病害分類記錄在相關(guān)表格中，并對(duì)嚴(yán)重缺損部位進(jìn)行標(biāo)識(shí)、照相。

（2）火災(zāi)影響區(qū)判斷。針對(duì)被火燒范圍內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)，以人工目力檢查為主，以簡(jiǎn)單檢查工具進(jìn)行輔助檢查。通過辨別構(gòu)件表面煙灰附著情況、混凝土顏色變化情況、火災(zāi)裂縫情況及錘擊反應(yīng)判斷受火災(zāi)影響的構(gòu)件范圍。通過對(duì)混凝土表面破損狀態(tài)、混凝土顏色等對(duì)混凝土強(qiáng)度狀態(tài)進(jìn)行初步評(píng)定。

（3）橋梁結(jié)構(gòu)材質(zhì)檢測(cè)。①火燒后混凝土強(qiáng)度檢測(cè)。構(gòu)件混凝土強(qiáng)度檢測(cè)可采用回彈法結(jié)合鉆芯法進(jìn)行。采用回彈法對(duì)比檢測(cè)混凝土剝落區(qū)、影響區(qū)及未受影響區(qū)域的混凝土強(qiáng)度，判斷因火災(zāi)引起的混凝土強(qiáng)度系數(shù)。當(dāng)采用鉆心法測(cè)火災(zāi)后混凝土強(qiáng)度時(shí)，混凝土芯樣數(shù)量至少為3個(gè)。回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程規(guī)定回彈法不適用與表面與內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異或內(nèi)部存在缺陷的混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的檢測(cè)，但該方法原理完全可以借鑒，遭受火災(zāi)的混凝土表面的硬度是能夠反映其遭受火災(zāi)損傷的程度的。②火燒后混凝土碳化深度檢測(cè)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋處于混凝土的堿性保護(hù)中，混凝土碳化深度一旦達(dá)到鋼筋保護(hù)層厚度，鋼筋就會(huì)失去保護(hù)。當(dāng)外部條件成熟時(shí)，就會(huì)發(fā)生銹蝕。因此碳化深度檢測(cè)對(duì)判斷鋼筋狀態(tài)至關(guān)重要。③火燒后混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)。每測(cè)區(qū)用鋼筋保護(hù)層厚度測(cè)試儀先測(cè)定鋼筋位置和走向，并標(biāo)注在測(cè)區(qū)表面，然后再測(cè)定其保護(hù)層厚度分布。保護(hù)層厚度測(cè)量應(yīng)避免在鋼筋交叉點(diǎn)進(jìn)行，在被測(cè)鋼筋的同一位置應(yīng)重復(fù)檢測(cè)1次，當(dāng)同一處讀取的2個(gè)混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)值相差大于1mm時(shí)，該組數(shù)據(jù)無效，并查明原因，在該處應(yīng)重新進(jìn)行檢測(cè)。④火燒后橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋強(qiáng)度檢測(cè)。火災(zāi)后鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)鋼筋殘余強(qiáng)度可根據(jù)火災(zāi)時(shí)鋼筋的受火溫度查相關(guān)規(guī)范曲線表求得。也可以通過現(xiàn)場(chǎng)從構(gòu)件中取樣，送至試驗(yàn)室做材料性能試驗(yàn)測(cè)定。取樣部位一般為：現(xiàn)場(chǎng)混凝土構(gòu)件燒傷外露的鋼筋或構(gòu)件受損嚴(yán)重處截取標(biāo)準(zhǔn)試件。

4? 火災(zāi)后混凝土橋梁結(jié)構(gòu)鑒定技術(shù)要點(diǎn)

（1）火災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)勘查要抓住三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：火災(zāi)的主要作用部位、火災(zāi)持續(xù)的時(shí)間和火場(chǎng)達(dá)到的最高溫度。火災(zāi)作用部位是指大火對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)作用的具體部位和區(qū)域。梁板、橋墩不同部位受火作用時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響程度也不同。混凝土內(nèi)部溫度分布與迎火面、背火面存在較大關(guān)系，溫度分布不同導(dǎo)致材料的應(yīng)變不同。火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)燃燒持續(xù)時(shí)間和達(dá)到的最高溫度決定了火災(zāi)嚴(yán)重性;一般有以下六大因素：①可燃物的數(shù)量，即火災(zāi)荷載;②可燃物的燃燒性能;③可燃物的分布狀況;④過火區(qū)域的大小和形狀;⑤過火區(qū)域的開口面積和大小;⑥過火區(qū)域的熱性能。橋梁建設(shè)所使用材料和橋梁周邊存在的材料決定前三個(gè)因素，橋梁結(jié)構(gòu)布局主要影響后三個(gè)因素。

（2）火災(zāi)特點(diǎn)一般是持續(xù)時(shí)間短，出現(xiàn)概率低，屬于一種偶然的外界作用。因此，火災(zāi)中的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到的也是一種短暫的、偶然的強(qiáng)高溫作用。混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部所受的影響和破壞多是依據(jù)火災(zāi)發(fā)生后構(gòu)件的破壞特征、火災(zāi)作用痕跡和災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)殘骸，借助于有關(guān)規(guī)范和研究中的建材性能數(shù)據(jù)，由鑒定人員憑借以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推斷或反證。火災(zāi)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部的影響研究尚不夠深入，資料相對(duì)較少。

（3）火災(zāi)后橋梁混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)根據(jù)構(gòu)件變形、開裂或斷裂、燒灼損傷不同程度分別評(píng)定為Ⅱa級(jí)、Ⅱb級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)損傷狀態(tài)等級(jí)。火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)根據(jù)檢測(cè)鑒定分析結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)鑒定評(píng)級(jí)，評(píng)定為b、c、d級(jí)。特別要注意火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷狀態(tài)不能評(píng)Ⅰ級(jí)，安全等級(jí)不能評(píng)a級(jí)。

5? 結(jié)語

目前，在火災(zāi)后橋梁結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)中，對(duì)于加固方案的選擇，主要是依靠專業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行決策，因而不免帶有一定的主觀性，而且由于加固設(shè)計(jì)涉及到新、舊兩類材料，受到多種因素、條件的影響，要使加固后結(jié)構(gòu)的綜合效應(yīng)最佳是非常困難的。目前對(duì)于建筑物加固方案優(yōu)化問題，沒有完整的理論著述。

參考文獻(xiàn)：

[1] CECS252：2020.火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].