1 病害情況描述
橋面過火區(qū)域集中在左幅橋第2跨14～22 m范圍內(nèi)，損傷嚴(yán)重區(qū)域主要集中在第2號(hào)、3號(hào)梁，該兩片梁在20～22 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(hào)梁翼板及濕接縫被燒穿2處，各形成10 cm×10 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(hào)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(píng)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(shì)，主要表現(xiàn)為隨溫度升高，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(shì)。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。
2 檢查結(jié)果
由現(xiàn)場(chǎng)檢查情況可以得出以下結(jié)果：
a)該橋?qū)嶋H過火溫度遠(yuǎn)大于1 000 °C（鋼筋熔斷）。
b)火災(zāi)中心區(qū)2號(hào)T及3號(hào)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。
3 結(jié)構(gòu)檢算
雖然橋梁受損較為嚴(yán)重，但考慮除了2號(hào)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(píng)估確定橋梁?jiǎn)诬嚨劳ㄐ械陌踩浴?br />3.1 計(jì)算模型建立
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。
分別就原結(jié)構(gòu)、火災(zāi)受損后結(jié)構(gòu)和火災(zāi)受損后單車道通行狀態(tài)下3種情況進(jìn)行了承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)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(duì)2號(hào)及3號(hào)梁的最不利影響。
3.2 計(jì)算結(jié)果
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。
表1 驗(yàn)算結(jié)果對(duì)比表
工況 驗(yàn)算截面 承載能力極限狀態(tài)最不利組合/kN·m-1 正常使用狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算　/MPa
組合1 組合3 截面抗力 上緣應(yīng)力 下緣應(yīng)力
原設(shè)計(jì) 跨中截面 5 350 5 220 6 260 0.23 12.1
受損截面 4 380 4 230 5 950 -0.8 13.8
支點(diǎn)截面 -2 290 -1 720 -5 090 2.87 3.61
受損后 跨中截面 4 910 4 780 6 260 14.2 11.1
受損截面 3 830 3 720 3 660 15.0 11.2
支點(diǎn)截面 -2 450 -1 890 -3 230 0.91 5.49
交通管制方案 跨中截面 3 750 4 080 6 260 1.06 9.99
受損截面 2 950 3 170 3 660 9.48 9.35
支點(diǎn)截面 -1 330 -1 340 -3 230 1.85 1.85

計(jì)算結(jié)果表明火災(zāi)后后2號(hào)梁受損截面抗力由5 950 kN·m降低為3 660 kN·m，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(hào)及3號(hào)梁在目前交通管制方案下承載能力滿足要求。
4 加固方案
針對(duì)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(hào)T梁翼緣板、2號(hào)與3號(hào)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(hào)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。
5 加固后橋梁動(dòng)靜載檢測(cè)
5.1 檢測(cè)內(nèi)容
通過橋梁動(dòng)靜載測(cè)試驗(yàn)，評(píng)價(jià)橋梁火災(zāi)受損加固后，其受力性能的恢復(fù)情況：
a)測(cè)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(cè)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(cè)試橋梁的動(dòng)力性能。
5.2 檢測(cè)結(jié)果
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(cè)應(yīng)力對(duì)比分析結(jié)果見表1．
b)最不利試驗(yàn)荷載作用下，試驗(yàn)跨跨中斷面撓度實(shí)測(cè)對(duì)比分析結(jié)果表2．
c)實(shí)測(cè)混凝土校驗(yàn)系數(shù)主要集中在0.6～0.9之間，個(gè)別測(cè)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(cè)主要控制截面的撓度校驗(yàn)系數(shù)主要集中在0.5～0.9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(cè)試斷面實(shí)測(cè)應(yīng)力分析結(jié)果表

測(cè)點(diǎn)位置 工況一 工況二
加1 加2 加1 加2
第二跨跨中斷面 2號(hào)梁
上緣 實(shí)測(cè)值 0.30 1.43 0.39 1.02
計(jì)算值 0.55 1.58 0.83 2.40
校驗(yàn)系數(shù) 0.55 0.91 0.47 0.43
下緣 實(shí)測(cè)值 -1.01 -2.59 -1.53 -2.65
計(jì)算值 -1.08 -3.13 -1.64 -4.75
校驗(yàn)系數(shù) 0.94 0.83 0.93 0.56
3號(hào)梁
上緣 實(shí)測(cè)值 0.46 0.99 0.30 1.21
計(jì)算值 0.71 2.05 0.62 1.78
校驗(yàn)系數(shù) 0.65 0.48 0.48 0.68
下緣 實(shí)測(cè)值 -1.37 -3.78 -1.25 -3.18
計(jì)算值 -1.40 -4.05 -1.22 -3.52
校驗(yàn)系數(shù) 0.98 0.93 1.00 0.90


測(cè)點(diǎn)位置 工況一 工況二
加1 加2 加1 加2
第
二
跨
損
壞
斷
面 2號(hào)梁
上緣 實(shí)測(cè)值 0.40 0.44 0.50 0.77
計(jì)算值 0.81 1.22 1.23 1.84
校驗(yàn)系數(shù) 0.49 0.36 0.41 0.42
下緣 實(shí)測(cè)值 -1.26 -1.67 -1.86 -2.02
計(jì)算值 -1.61 -2.41 -2.44 -3.66
校驗(yàn)系數(shù) 0.78 0.69 0.76 0.55
3號(hào)梁
上緣 實(shí)測(cè)值 0.54 0.73 0.42 0.54
計(jì)算值 1.05 1.57 0.91 1.37
校驗(yàn)系數(shù) 0.51 0.46 0.46 0.39
下緣 實(shí)測(cè)值 -1.57 -1.87 -1.31 -1.57
計(jì)算值 -2.08 -3.12 -1.81 -2.71
校驗(yàn)系數(shù) 0.75 0.60 0.72 0.58


測(cè)點(diǎn)位置 工況三
加1 加2

2
號(hào)
墩
支
點(diǎn)
斷
面 2號(hào)梁
上緣 實(shí)測(cè)值 -0.34 -0.85
計(jì)算值 -0.68 -1.47
校驗(yàn)系數(shù) 0.50 0.58
下緣 實(shí)測(cè)值 0.79 1.65
計(jì)算值 1.22 2.65
校驗(yàn)系數(shù) 0.65 0.62
3號(hào)梁
上緣 實(shí)測(cè)值 -0.33 -0.69
計(jì)算值 -0.50 -1.09
校驗(yàn)系數(shù) 0.66 0.63
下緣 實(shí)測(cè)值 0.54 1.06
計(jì)算值 0.91 1.97
校驗(yàn)系數(shù) 0.59 0.54

表3 不同工況作用下第二跨L/2斷面實(shí)測(cè)撓度分析結(jié)果表

測(cè)點(diǎn)位置 工況一 工況二
加1 加2 加1 加2
1號(hào) 實(shí)測(cè)值 -1.25 -3.08 -3.13 -7.98
計(jì)算值 -1.32 -3.12 -4.52 -10.67
校驗(yàn)系數(shù) 0.95 0.99 0.69 0.75
殘余變形 0.00 0.05
2號(hào) 實(shí)測(cè)值 -1.94 -4.82 -2.79 -7.22
計(jì)算值 -2.36 -5.58 -3.78 -8.91
校驗(yàn)系數(shù) 0.82 0.86 0.74 0.81
殘余變形 0.00 0.06
3號(hào) 實(shí)測(cè)值 -2.25 -5.77 -2.24 -5.48
計(jì)算值 -3.06 -7.22 -2.78 -6.57
校驗(yàn)系數(shù) 0.74 0.80 0.80 0.83
殘余變形 0.00 0.08
4號(hào) 實(shí)測(cè)值 -1.28 -5.87 -1.43 -3.69
計(jì)算值 -3.00 -7.09 -1.61 -3.81
校驗(yàn)系數(shù) 0.43 0.83 0.89 0.97
殘余變形 0.01 0.07
5號(hào) 實(shí)測(cè)值 -1.66 -4.24 -0.33 -1.34
計(jì)算值 -2.23 -5.27 -0.62 -1.46
校驗(yàn)系數(shù) 0.74 0.80 0.53 0.92
殘余變形 0.00 0.00
6號(hào) 實(shí)測(cè)值 -1.51 -3.67 -0.10 -0.21
計(jì)算值 -1.15 -2.71 0.17 0.40
校驗(yàn)系數(shù) / / / /
殘余變形 0.00 0.13

6 結(jié)論
通過對(duì)該橋失火后的檢測(cè)評(píng)估，并提出加固方案，最后通過動(dòng)靜載檢測(cè)試驗(yàn)對(duì)該橋加固后的手里狀態(tài)和承載能力進(jìn)行評(píng)定，得出以下結(jié)論：
a)火災(zāi)對(duì)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(duì)橋梁損傷情況進(jìn)行評(píng)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，采取局部替換的方法進(jìn)行加固處理。
d)過火面積較大時(shí)，需要可通過儀器設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，甄別結(jié)構(gòu)受損程度，針對(duì)不同受損情況，確定不同的加固補(bǔ)強(qiáng)措施。
e)加固后，采取動(dòng)靜載檢測(cè)試驗(yàn)對(duì)橋梁的得受力性能和承載能力進(jìn)行評(píng)定時(shí)必要的。

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文章來源： 永年加固公司
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