桥梁隧道火烧损伤检测及安全性评估方案
2014-08-14
1 检测评估的目的
对桥梁、隧道受火后进行各种检测、试验，查明结构受火灾损伤的情况，并根据损伤后的材料特性、结构特点进行计算、分析，综合评估损伤对结构的影响，评定结构的安全性。
2 检测内容
桥梁检测评估的主要内容：
（1）结构历史情况调查；
（2）火灾情况调查；
（3）结构各部件外观特征及开裂状况的检查；
（4）构件变形检测；
（5）构件碳化深度检测；
（6）构件混凝土强度检测；
（7）构件表面损伤层超声检测；
（8）构件钻孔取芯检测；
（9）预应力筋（管道）检测；
（10）芯样抗压强度试验；
（11）芯样混凝土抗渗试验；
（12）芯样微观检测； 根据以上检测结果，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、钢筋强度折减系数、预应力损失程度等指标进行评定。
（13）对桥梁进行静、动载试验，评价结构在等效活载作用下的承载能力及桥梁的刚度状况；
（14）结合实际检测到的材料状况、截面尺寸状况、预应力损失状况以及静、动载试验结果，对桥梁的承载能力进行全面验算，对现状桥梁的安全性进行评定，并提出有针对性的处理建议、加固方法和实施注意事项。
隧道检测评估的主要内容：
（1）火灾前隧道状况调查。
（2）火灾现场初步调查。
（3）结构安全性初步鉴定。对火损严重的区域的衬砌结构进行初步安全鉴定。
（4）火灾场景初步判断 （最高温度、持续时间）。
（5）检测分析未火损区域衬砌混凝土的数据。
（6）表面特征观测法评估受火温度。根据衬砌混凝土表面颜色、裂纹、爆裂疏松、小锤敲击等观测手段快速推定火损区域受火温度，初步得到火灾温度场分布。
（7）回弹法检测混凝土强度损失和评估受火温度。
（8）钻芯取（小）样法检测混凝土强度损失和评估受火温度。
（9）超声法检测混凝土强度损失、火损深度和评估受火温度。
（10）雷达法检测混凝土衬砌的密实度。
（11）综合分析各方法的检测结果，给出火损衬砌混凝土的强度损失、损伤深度和受火温度的结论。
（12）根据检测结果综合评定不同火损区域衬砌结构的受损程度。作出灾后检测评估报告。
3 检测方法
3.1 桥梁
现场检测项目中，构件碳化深度检测、构件变形检测等方法同常规检测方法相同。但超声检测、构件混凝土强度检测、取芯检测的基本要求虽然与常用方法基本一致，但根据过火后桥梁的特点，这些方法有一些值得注意的地方。
检测区域划分
检测时，宜将起火部位的构件划分为：
混凝土损伤区（因火灾构件混凝土脱落或开裂的区域）；
②影响区（构件受明显烟熏的区域）以及
③未受影响区（未见明显烟熏区域）。
必要时分不同的区域进行对比检测或取样分析。
（2）外观检测 检测桥面系如铺装层、伸缩缝、泄水管、栏杆等火灾后受高温的影响程度，记录熏黑的面积、出现破损、坑槽、纵向或横向裂缝的面积、长度、位置等，使用钢尺、卷尺、激光测距仪等仪器； 检查梁体被火灼烧后破损程度，检查梁体的裂缝并判明裂缝的性质；支座：对各墩柱支座的被火灼烧碳化、变形等情况进行检查； 盖梁：检查盖梁被火灼烧的破损程度，检查裂缝及露筋现象。 桥墩：检测桥墩柱被火灼烧的破损程度，检测混凝土强度、墩柱身的裂缝、露筋现象等。
（3）构件混凝土强度检测 构件混凝土强度检测可采用回弹法结合钻芯法进行。采用回弹法对比检测混凝土剥落区、影响区及未受影响区域的混凝土强度，推定因火灾引起的混凝土质量衰退区域。回弹法检测混凝土强度技术规程JGJ/T23一2001规定回弹法不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土结构或构件的检测，同样该规程不适用于火灾后混凝土的检测。但该法的原理完全可以借鉴，遭受火灾的混凝土表面的硬度是能够反映其遭受火灾损伤的程度的。
（4）混凝土强度取芯检测及芯样微观分析 宜分别在混凝土剥落区及周边影响区选择若干位置取芯，与回弹法检测混凝土强度进行互相验证。取芯前，先量测取样点混凝土表面与未剥落区混凝土表面的距离，然后钻孔取样。混凝土芯样应在取样后马上进行干燥并迅速送至实验室进行抗压强度和微观分析。
（5）混凝土芯样抗渗性检测 每个芯样截取成3块试样，，每个试样直径100mm、高度50mm，进行氯离子渗透系数试验，将每个芯样按外、中、内三部分测试的数据取平均数。
（6）混凝土损伤层超声检测 超声法检测混凝土损伤层时，在火灾主要影响区表面及混凝土剥落区域选择若干区域，将表面打磨平整。然后发射探头固定始终不动，将接收探头沿一直线距发
（7）预应力筋（管道）检测 取芯时，采用小直径钻头从T梁外壁钻至预应力筋管道，对预应力管道下方混凝土、预应力管道及管道内浆体分别取样进行分析。 通过对预应力管道下方混凝土、预应力管道及管道内浆体分别取样分析有助于评估预应力筋（管道）受损状况。根据检测经验，混凝土与管道内浆体芯样颜色无异常；预应力筋管道芯样完整，外壁光滑，仍可见整齐的模具压痕时，可以认为火灾对钢绞线的影响可不考虑，但不能判定火灾是否引起了T梁预应力损失及其影响程度。如要判定火灾是否引起了箱梁预应力损失，最好的方法还是进行荷载试验。
（8）芯样微观检测 对构件芯样，首先进行外观检查和抗压强度试验，然后对芯样采用X 衍射和扫描电镜等方法进行微观检测，以分析芯样的过火特征温度。
（9）混凝土保护层厚度测试 检测采用钢筋位置探测仪进行，检测方法为电磁法。其基本原理为电磁感应。当探头探测面靠近钢筋或其他铁磁物质时，探头输出的电信号增加，该信号被放大及补偿处理后，由探测仪直接显示检测结果。
（10）构件混凝土力学与材料性能评估 构件混凝土力学与材料性能评估包括混凝土强度折减系数评定、混凝土弹性模量折减系数评定、混凝土粘结强度折减系数评定、钢筋强度折减系数评定等方面。 构件混凝土力学与材料性能评估在构件火灾温度场评定的基础上进行。根据构件表面及内部过火时的温度场，可参考相关文献评定构件混凝土力学与材料性能。
（11）静载试验 根据理论计算结果对梁体主要受力部位进行静载测试。采用试验加载车等效加载，使各主控位置达到设计荷载标准规定的检验荷载所产生的内力或应力，并测试 。
（12）动载试验 测试该桥在大地脉动下的结构自振特性，以及车辆荷载作用下的动力特性。通过动载试验分析该桥结构的自振特性（自振频率、阻尼比、振型）、判断其总体结构刚度和动态特性。
（13）桥梁复核计算 通过有限元程序进行计算分析，采用实测各种数据及静载试验、动载试验对桥梁工作特性的检验，对桥梁进行复核计算，分析其承载能力能否满足设计荷载的要求。
3.2 姑隧道
（1）火灾前隧道状况调查。这方面的调查应在评估检测人员进入火灾现场之前展开，应当收集隧道的存档资料和运营记录，包括调查隧道围岩的水文地质状况、详细的设计图纸、设备情况、设备运行记录、通风状况、车辆运行情况和位置等。
（2）火灾现场初步调查。主要包括:起火的时间、起火点位置、起火原因初步判断、火的走向、主要燃烧物、火灾持续时间、火灾的燃烧程度、灭火方式、灾后残留物状态、过火区域、火灾时通风状况等。
（3）火损区域划分。这一步骤应与火灾现场初步调查同时进行。观察记录衬砌结构表面的损坏状况，包括混凝土颜色、裂纹裂缝、爆裂剥落、疏松、钢筋外露、结构变形以及小锤敲击现象等。运用前述表面特征观测法、火损简单分级表，结合火损现象记录，划分火损区域。
（4）结构安全性初步鉴定。对火损严重的区域的衬砌结构进行初步安全鉴定，判别其是否仍处于破坏变形阶段，初步估计火损结构抗力能否满足承载力要求，是否会发生大块混凝土掉落甚至结构坍塌，作出是否暂时封闭现场以确保人员安全的决定。如能确认现场人员的安全有保障后，可对灾后现场进行详细勘查。
（5）火灾场景初步判断。根据起火时间、起火位置、起火时隧道运营状况以及灾后残留物状态确定火灾原因、持续时间和蔓延机理等，根据燃烧物情况计算火灾载荷，判断初步的火灾场景（最高温度、持续时间）。
（6）检测分析未火损区域衬砌混凝土的数据。隧道一般较长且其结构一般采用同一类型的混凝土。发生火灾后，很容易找到与火损区域混凝土类型一致、工作状态相同的原型混凝土。对未火损区域的原型混凝土进行回弹、钻芯取样、超声、密度等试验，统计分析这些常温混凝土的检测数据，作为火损衬砌混凝土的相关检测试验的对比基础数据。这样，在火损区域的相关检测评估时，采用检测比值与检测目标的关系进行评估判断，可以避免或减小其他复杂因素对检测结果的影响。
（7）表面特征观测法评估受火温度。根据衬砌混凝土表面颜色、裂纹、爆裂疏松、小锤敲击等观测手段快速推定火损区域受火温度，初步得到火灾温度场分布。
（8）回弹法检测混凝土强度损失和评估受火温度。根据火损区域划分和火灾场景的初步判断，确定合理的回弹测试点分布，进行回弹法检测。根据试验归纳的火损混凝土表面硬度与回弹值的关系、回弹值（回弹比）与强度损失（强度比）的直接关系、回弹值（回弹比）与受火温度的间接关系，对检测数据进行分析，判断火损区域衬砌混凝土的强度损失，推定各部位最高受火温度。
（9）钻芯取（小）样法检测混凝土强度损失和评估受火温度。根据火灾损伤现场情况和衬砌结构体系受力特征，确定合理的芯样钻取点分布图，采用专门的钻芯机钻取圆柱形芯样，适当加工后在试验机上测定火损后残余抗压强度，并通过强度（强度比）与受火温度的关系，推断芯样钻取点处的最高受火温度。
（10）超声法检测混凝土强度损失、火损深度和评估受火温度。选择能反映火损规律的测试点以及钻芯取样法钻取的芯样，根据试验归纳的超声波速（声速比）与强度（强度比）、受火温度的关系，采用对测法检测衬砌混凝土的强度损失和评估受火温度。利用超声法的损伤层检测原理，采用平测法检测代表部位的混凝土火损深度。
（11）雷达法探测混凝土衬砌的密实度。
（12）综合分析各方法的检测结果，给出火损衬砌混凝土的强度损失、损伤深度和受火温度的结论。
（13）根据检测结果综合评定不同火损区域衬砌结构的受损程度。作出灾后检测评估报告
