過火橋梁受損后的檢測(cè)、評(píng)估和加固
2011-05-25 來源：加固網(wǎng)
某高速公路上一座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(jí)為汽車—超20級(jí)，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。
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。火焰集中區(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1000 °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
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。
