过火桥梁受损后的检测、评估和加固
2011-05-25 来源：加固网
某高速公路上一座5孔30 m预应力混凝土连续T型梁桥， T梁梁高1.8 m，横向布置6片T梁，梁间距2.22 m，桥梁设计荷载等级为汽车—超20级，挂车—120，由于行驶于桥上的一辆装载可燃货物的运输车辆在该桥第2跨起火燃烧，大火持续5 h左右，导致该跨严重受损，影响了桥梁正常使用和行车安全。
1 病害情况描述
桥面过火区域集中在左幅桥第2跨14～22 m范围内，损伤严重区域主要集中在第2号、3号梁，该两片梁在20～22 m范围内损伤最为严重。火焰集中区或高温集中区（残留物的区域内）混凝土严重烧蚀，形成5㎡左右的坑洞，其中2号梁翼板及湿接缝被烧穿2处，各形成10 cm×10 cm的孔洞;可将混凝土表面砂浆捏成粉末; 钢筋熔断;N5负弯矩预应力钢筋锚头一个烧毁，另一个烧损，可见火灾温度极高。火焰集中区T梁翼板底部混凝土表面出现密集斜裂缝。其他周边区域混凝土表面有黑烟或轻微黑点或麻点，表面产生细小但不是很密集网状龟裂现象;表面损伤轻微，结构本身完好。2号梁马蹄部位受到由翼板孔洞漏下的燃烧物烧伤，混凝土表面严重爆裂破损。
高温时与高温后钢筋和混凝土的力学性能是钢筋混凝土结构火灾反应分析及火灾后结构损伤评估与修复加固的基础。有关试验结果表明：高温下钢筋和混凝土的力学性能总体上呈现随温度升高逐渐劣化的趋势，主要表现为随温度升高，钢筋和混凝土的强度和弹性模量逐渐降低（其中弹性模量的降低速率通常比强度更大），混凝土的峰值应变逐渐增大。混凝土的单轴应力一应变曲线越来越扁平，钢筋和混凝土的黏结强度下降，极限滑移量增加，混凝土的徐变明显加快。随温度升高，高温后钢筋的强度虽然仍呈现逐渐下降的趋势。但与高温时相比已有较大程度的恢复。与钢筋不同，高温后混凝土的力学性能在短时间内通常比高温下更差，强度和弹性模量进一步下降。高温后钢筋与混凝土的粘结强度不再回升，且随受热温度升高，高温后粘结强度的降低幅度比高温时更为明显。
2 检查结果
由现场检查情况可以得出以下结果：
a）该桥实际过火温度远大于1000 °C（钢筋熔断）。
b）火灾中心区2号T及3号T梁，截面严重削弱（翼板已完全烧损，承载能力丧失），强度、刚度明显下降。
c）N5负弯矩钢筋锚头烧毁，预应力钢筋放张，失去作用。
d）该两片梁已不能满足正常使用的要求，需要进行加固补强，以确保结构的安全。
3 结构检算
虽然桥梁受损较为严重，但考虑除了2号梁受损较重、3#梁轻微受损外，其他两体基本完好的实际情况，而该路段交通量有较大，完全封闭交通影响较大，通过计算和评估确定桥梁单车道通行的安全性。
3.1 计算模型建立
计算模型采用平面杆件有限元法，并考虑施工过程分阶段受力进行计算，横向分布按照刚接板梁法计算。
分别就原结构、火灾受损后结构和火灾受损后单车道通行状态下3种情况进行了承载力极限状态和正常使用极限状态验算。
桥梁火灾受损后计算模型考虑了N5负弯矩预应力钢筋的失效、火灾中心区翼板的损伤失效。交通管制考虑了一个车道通车对2号及3号梁的最不利影响。
3.2 计算结果
计算结果表明火灾后后2号梁受损截面抗力由5 950 kN.m降低为3 660 kN.m，承载能力大幅降低，降低幅度达39%，不能满足规范要求。2号及3号梁在目前交通管制方案下承载能力满足要求。
4 加固方案
针对桥梁的实际受损情况，采取修复主梁截面和增设体外预应力的方法来恢复桥梁结构的受力。具体加固步骤如下：
a）清除受损的沥青混凝土桥面，凿除受损的2号T梁翼缘板、2号与3号梁之间的湿接段，截除受损钢筋。
b）重新绑扎钢筋，浇筑C50混凝土恢复原梁截面。
c）在2号主梁翼板下方增设两束体外预应力钢筋，每束4根15.24钢绞线，恢复原桥受损负弯矩预应力钢筋的作用;以恢复原桥承载力。
