轉(zhuǎn)載 過火橋梁受損后的檢測、評估和加固

1、轉(zhuǎn)載 過火橋梁受損后的檢測、評估和加固轉(zhuǎn)載過火橋梁受損后的檢測、評估和加固 2010年12月25日高速公路上一座5孔30 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)t型梁橋， t梁梁高1.8 m，橫向布置6片t梁，梁間距2.22 m，橋梁設(shè)計(jì)荷載等級為汽車超20級，掛車120，由于行駛于橋上的一輛裝載可燃貨物的運(yùn)輸車輛在該橋第2跨起火燃燒，大火持續(xù)5 h左右，導(dǎo)致該跨嚴(yán)重受損，影響了橋梁正常使用和行車安全。 橋面過火區(qū)域集中在左幅橋第2跨1422 m范圍內(nèi)，損傷嚴(yán)重區(qū)域主要集中在第2號、3號梁，該兩片梁在2022 m范圍內(nèi)損傷最為嚴(yán)重?；鹧婕袇^(qū)或高溫集中區(qū)(殘留物的區(qū)域內(nèi))混凝土嚴(yán)重?zé)g，形成5左右的坑洞，其中2號

2、梁翼板及濕接縫被燒穿2處，各形成10 cm10 cm的孔洞；可將混凝土表面砂漿捏成粉末; 鋼筋熔斷;n5負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力鋼筋錨頭一個(gè)燒毀，另一個(gè)燒損，可見火災(zāi)溫度極高?；鹧婕袇^(qū)t梁翼板底部混凝土表面出現(xiàn)密集斜裂縫。其他周邊區(qū)域混凝土表面有黑煙或輕微黑點(diǎn)或麻點(diǎn)，表面產(chǎn)生細(xì)小但不是很密集網(wǎng)狀龜裂現(xiàn)象；表面損傷輕微，結(jié)構(gòu)本身完好。2號梁馬蹄部位受到由翼板孔洞漏下的燃燒物燒傷，混凝土表面嚴(yán)重爆裂破損。 高溫時(shí)與高溫后鋼筋和混凝土的力學(xué)性能是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)反應(yīng)分析及火災(zāi)后結(jié)構(gòu)損傷評估與修復(fù)加固的基礎(chǔ)。有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明：高溫下鋼筋和混凝土的力學(xué)性能總體上呈現(xiàn)隨溫度升高逐漸劣化的趨勢，主要表現(xiàn)為隨溫度升高

3、，鋼筋和混凝土的強(qiáng)度和彈性模量逐漸降低(其中彈性模量的降低速率通常比強(qiáng)度更大)，混凝土的峰值應(yīng)變逐漸增大?；炷恋膯屋S應(yīng)力一應(yīng)變曲線越來越扁平，鋼筋和混凝土的黏結(jié)強(qiáng)度下降，極限滑移量增加，混凝土的徐變明顯加快。隨溫度升高，高溫后鋼筋的強(qiáng)度雖然仍呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。但與高溫時(shí)相比已有較大程度的恢復(fù)。與鋼筋不同，高溫后混凝土的力學(xué)性能在短時(shí)間內(nèi)通常比高溫下更差，強(qiáng)度和彈性模量進(jìn)一步下降。高溫后鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度不再回升，且隨受熱溫度升高，高溫后粘結(jié)強(qiáng)度的降低幅度比高溫時(shí)更為明顯。 b)火災(zāi)中心區(qū)2號t及3號t梁，截面嚴(yán)重削弱（翼板已完全燒損，承載能力喪失），強(qiáng)度、剛度明顯下降。 c)n5負(fù)彎矩

4、鋼筋錨頭燒毀，預(yù)應(yīng)力鋼筋放張，失去作用。 d)該兩片梁已不能滿足正常使用的要求，需要進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，以確保結(jié)構(gòu)的安全。 雖然橋梁受損較為嚴(yán)重，但考慮除了2號梁受損較重、3#梁輕微受損外，其他兩體基本完好的實(shí)際情況，而該路段交通量有較大，完全封閉交通影響較大，通過計(jì)算和評估確定橋梁單車道通行的安全性。 計(jì)算模型采用平面桿件有限元法，并考慮施工過程分階段受力進(jìn)行計(jì)算，橫向分布按照剛接板梁法計(jì)算。 橋梁火災(zāi)受損后計(jì)算模型考慮了n5負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力鋼筋的失效、火災(zāi)中心區(qū)翼板的損傷失效。交通管制考慮了一個(gè)車道通車對2號及3號梁的最不利影響。 各工況下控制截面承載能力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算結(jié)果如表1所示

5、。 計(jì)算結(jié)果表明火災(zāi)后后2號梁受損截面抗力由5 950 knm降低為3 660 knm，承載能力大幅降低，降低幅度達(dá)39%，不能滿足規(guī)范要求。2號及3號梁在目前交通管制方案下承載能力滿足要求。 針對橋梁的實(shí)際受損情況，采取修復(fù)主梁截面和增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力的方法來恢復(fù)橋梁結(jié)構(gòu)的受力。具體加固步驟如下： a)清除受損的瀝青混凝土橋面，鑿除受損的2號t梁翼緣板、2號與3號梁之間的濕接段，截除受損鋼筋。 b)重新綁扎鋼筋，澆筑c50混凝土恢復(fù)原梁截面。 c)在2號主梁翼板下方增設(shè)兩束體外預(yù)應(yīng)力鋼筋，每束4根15.24鋼絞線，恢復(fù)原橋受損負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力鋼筋的作用；以恢復(fù)原橋承載力。 通過橋梁動靜載測試驗(yàn)，評價(jià)

6、橋梁火災(zāi)受損加固后，其受力性能的恢復(fù)情況： a)測試橋梁結(jié)構(gòu)各控制斷面及受損斷面在試驗(yàn)荷載作用下的應(yīng)力及應(yīng)力分布。 b)測試橋梁結(jié)構(gòu)個(gè)關(guān)鍵斷面在試驗(yàn)荷載作用下的的變形及變形曲線。 c)測試橋梁的動力性能。 a)最不利試驗(yàn)荷載作用下，試驗(yàn)跨跨中斷面、支點(diǎn)斷面和失火受損斷面實(shí)測應(yīng)力對比分析結(jié)果見表1 c)實(shí)測混凝土校驗(yàn)系數(shù)主要集中在0.60.9之間，個(gè)別測點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)接近于1.0；說明橋梁的受力性能基本滿足設(shè)計(jì)和正常使用要求。 d)實(shí)測主要控制截面的撓度校驗(yàn)系數(shù)主要集中在0.50.9之間，說明橋梁的剛度基本能夠滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范規(guī)定的要求。 e)該橋在遭受火災(zāi)損傷并加固后，橋梁的受力和變形性能基本恢復(fù)到

7、火災(zāi)以前的狀態(tài)，該橋承載能力基本滿足相關(guān)要求和規(guī)定。 表2 不同程序荷載作用下各測試斷面實(shí)測應(yīng)力分析結(jié)果表 表3 不同工況作用下第二跨l/2斷面實(shí)測撓度分析結(jié)果表 通過對該橋失火后的檢測評估，并提出加固方案，最后通過動靜載檢測試驗(yàn)對該橋加固后的手里狀態(tài)和承載能力進(jìn)行評定，得出以下結(jié)論： a)火災(zāi)對橋梁的影響較大，火災(zāi)中混凝土、鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼束等均關(guān)鍵結(jié)構(gòu)極易受到火災(zāi)的影響，產(chǎn)生損傷、嚴(yán)重的將失去其工作性能。 b)橋梁失火后，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，及時(shí)采取措施封閉交通，或?qū)煌ㄟM(jìn)行管制，并及時(shí)對橋梁損傷情況進(jìn)行評估。 c)過火面積較小，結(jié)構(gòu)損傷較集中時(shí)，可以通過混凝土的顏色變化、開裂情況，確定結(jié)構(gòu)受損和修復(fù)加固范圍，