混凝土梁桥火灾后检测评估研究.pdf
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1、7 4 世 界 桥 梁 2 0 1 4, 4 2 ( 6 ) 混凝 土梁桥火灾后检测评估研究 蔡 正 东 , 彭 旭 民 。 , 黄清 ( 1 中铁 大桥 局集 团桥科 院 有 限公 司 , 湖北 武 汉 4 3 0 0 3 4 ; 2 桥梁 结构 安全 与健康 湖北 省重 点实验 室 , 湖北 武 汉 4 3 0 0 3 4 ) 摘 要 : 某 预应力混凝土 高架桥火灾后受到损伤 , 为了制定 维修 措施 , 对火灾后桥梁进行检测评估 。表观检测发现箱 梁底板 、 腹板 、 翼 缘板 和桥 墩墩 身混凝 土均有破损 ; 综合热分析和 x射线衍 射分析得 到桥梁火 灾时 的灼着温度 ; 在箱
2、梁火烧后 的腹板 处取芯样进行混凝土轴心抗压强度试验 , 截取过火后露 出 的主筋进行钢 筋抗 拉力学性能 试验 , 得到 的结 果均满 足规范 要求 ; 对受损前 、 后 桥梁线形 进行 对比分析 , 桥梁未见明显下挠 ; 动力 特性测 试结果 显示火 灾后桥梁 整体刚度 明显降低 。依 据检测 结果及采用有 限元软件计算得到 的结构检算结果 , 判定该桥属危 险构件 , 必须立即采取加固措施或拆除 。 关键词 :混凝土桥梁 ; 火灾; 受损 ; 灼 着温度 ; 强度 ; 结构检算 ; 评估 ; 等级评 定 中图分类号 :U4 4 5 7 1 文献标 志码 : A 文章编号 : 1 6 7
3、1 7 7 6 7 ( 2 0 1 4 ) 0 6 0 0 0 0 0 0 1 前 言 随着城市经济的发展 , 城市立交工程桥下空间 商业开 发利 用增 多 , 桥 梁火 灾隐患 也 随之增 加 , 全 国 范 围内关 于桥梁 火 损事 件 的报 道也 越 来 越 多 , 桥 梁 火灾后损伤评估也成为桥梁运营单位需要面对的新 问题。但 目前对桥梁火灾后检测评估的研究资料较 少 , 相 关研 究资料 主要 局 限 于工 业 与 民用 建筑 各 类 构件 ( 如梁 、 柱 、 板 、 墙 等) , 直接用 于火 灾后桥 梁评 估 还存 在一定 局 限性 。因此 , 了解 火 灾 对桥 梁 的损 伤
4、 机理 , 结合现行检测手段对火灾后桥梁损伤程度进 行检测评估 , 为桥梁维修加 固提供技术参考 , 成为 目 前需 要急 需解决 的 问题l 1 。 本文 以某 城市 高 架桥 火 损 检测 评 估 为例 , 给 出 桥梁 火灾 后检测 评 估 流程 和方 法 , 可 作 为 类 似桥 梁 检测评估的参考。 2工程 概况 某城 市 高 架桥 为 6 3 0 m 一 联 预 应 力 混 凝 土 连续箱梁桥 , 单箱单室截面 ( 见 图 1 ) , 桥梁分左 、 右 两幅, 梁体采用 C 5 0混凝土 。事故起因为桥下的报 废公 交 车集 中停放 场处 2 6 辆 报废公 交汽 车燃 烧 , 燃
5、 烧 时长 约 2 h 1 7 rai n , 过 火面 积 9 0 0 m , 两幅 桥过火 面积基本 相 当 。火 灾造 成该联 预应 力混凝 土 箱梁桥 桥墩、 梁体 、 支座等构件损坏 。 第 跨 0 第 。 跨0 第 5 0 跨0 第 跨0 第 5 2 跨0 第 。 跨 4 8 q -4 9 号 5 0 号 5 1 号 5 2 号 ( a )立面 ( b )单箱 单室截 面 单位:c m 图 1 桥 梁 结构 示 意 3检 测评估 流 程 依 据 火 灾后 建筑 结 构 鉴 定标 准 和 火灾 后 混 凝 土构 件评 定标 准 以及桥 梁结构 具体 损伤 情况 , 火 灾 后桥 梁检
6、 测评 估流程 如 下l 4 : ( 1 )对 桥 梁 的历 史 状 况 进 行 调 查 , 查 阅桥 梁 设 计 竣工 及加 固图纸 , 相 关定 期检测 、 特 殊检 测和荷 载 试 验等 技术 资料 。 ( 2 )现场情 况调 查 , 包 括火 灾 持续 时 间 , 火灾 具 体地 点 ( 离 桥梁 结构 的距离 ) , 灭 火方 式 , 火 灾后燃 烧 物品种 、 数量及火灾后残留物等情况 。 ( 3 )根据 现 场 桥 梁受 损状 况 , 推 断混 凝 土 和 钢 筋 的强度 情况 , 测试保 护层 厚度 等情 况 。 ( 4 )对桥 梁 的线形 、 动力 特性 进行检 测 和评定
7、。 ( 5 )通过混凝土构件 的微 观分析 , 确定相应 的 收 稿 日期 : 2 0 1 4 0 6 1 0 作者简介 : 蔡正东( 1 9 8 2 ) , 男 , 工程师 , 2 0 0 5年毕业于武汉理工大学交通工程专业 , 工学学士 , 2 0 0 8年毕业于武汉理工 大学道路与铁道工程 冬 业 , 工学硕士( E ma i l : 9 3 5 4 2 5 7 1 q q c o rn) 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 混凝
8、 土梁桥火灾后检测评估研究 蔡正东 , 彭旭民 , 黄清 7 7 表 2动 力 特 性 测 试 结 果 和过火后结构检算。原结构检算主要根据设计竣工 图纸和 加 固图纸 进 行 ; 过 火后 结构 检 算 主 要 根 据外 观 检测 结果 对火 场 温 度及 各 过 火 构 件 的 灼 着 温度 、 混凝 土 强度 折减 系 数 、 混 凝 土 弹性 模 量 及 粘 结 强度 折减系数等指标进行计算分析评定。 桥 梁结 构 检 算模 型如 图 7所示 , 火灾 后 根 据受 损情 况 各细部 结 构折 减 如 图 8所 示 , 检 算 结 果 如表 3所示 。由表 3可 知 , 火 灾 后 箱
9、 梁 的恒 载 挠 度 接 近 于火 灾 前 的 2倍 , 纵 向 应 力 最 大 变 化 幅 度 为 2 5 MP a , 横 向应 力最 大变 化 幅度为 3 5 MP a , 主应 力最 大变 化 幅度 为 4 0 MP a , 火灾 后 桥 梁 刚 度 和 受力 性 能大幅降低 , 在恒载等各工况作用下存在较大的安 全风 险 , 建议 采取 临时 安全 措施及 加 固措施 。 ( a ) 整体模型 ( b ) 局部模型 图 7 桥梁 实体 计算模型 折减6 C lll 底板厚度折减 6 c m 折 减6 c m 图 8火灾后各 细部结构 折减示意 4 7 桥梁 结构 损伤 等级 评定
10、根据现场检测 、 室 内试 验和结 构检算m , 桥梁 火 灾 后 承 载 能 力 设 计 值 R与 结 构 作 用 效 应 ) , 。 S ( 7 。 为 结 构重 要 性 系数 ) 比值 小 于 0 6 , 根 据规 范 其 等 级评 定为 d级 ; 火 灾后箱 梁混凝 土 构件爆 裂 , 裂缝 等级评定为 d级 , 梁体变形状态为 胡 2 胡 , 构 件 变形 等级 为 b级 , 根 据各 子项 的评定 结果 , 按 照规 范综合评定该高架桥受损梁体为 D级, 已不能正常 使用 , 属 危 险构件 , 必须 立 即采取加 固措 施或 拆 除 。 5 结 语 火 灾后混 凝 土桥梁 的检
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