梁開波

（遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)研發(fā)中心，遼寧省 沈陽(yáng)市 110111）

淺析火災(zāi)后鋼筋混凝土橋梁的檢測(cè)

梁開波

（遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)研發(fā)中心，遼寧省 沈陽(yáng)市 110111）

本文基于對(duì)鋼筋混凝土橋梁遭受火災(zāi)后檢測(cè)方法的初步探討，分析了檢測(cè)橋梁火災(zāi)后的技術(shù)要點(diǎn)，以及結(jié)合檢測(cè)結(jié)果對(duì)橋梁損傷與承載能力的評(píng)定方法。

鋼筋混凝土橋梁 火災(zāi)檢測(cè) 橋梁損傷

1. 前言

物流運(yùn)輸業(yè)隨快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)而日漸發(fā)達(dá)，而在運(yùn)輸中?；匪急壤^高，危化品運(yùn)輸車在運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生事故后，燃燒十分猛烈，尤其是在橋梁上發(fā)生事故時(shí)，就會(huì)對(duì)橋梁產(chǎn)生比較嚴(yán)重的損傷。而且在橋下堆積柴草等可燃物時(shí)，更容易導(dǎo)致火災(zāi)，對(duì)橋梁質(zhì)量產(chǎn)生一定的損害。在國(guó)家頒布的養(yǎng)護(hù)規(guī)范中有明確要求，應(yīng)對(duì)遭受火災(zāi)后的橋梁進(jìn)行應(yīng)急檢查。但還沒有規(guī)范用于檢測(cè)評(píng)定火災(zāi)后的橋梁，所以本文初步總結(jié)了檢測(cè)火災(zāi)后橋梁的情況。

2. 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

2.1 調(diào)查火災(zāi)情況

通常都是在火災(zāi)后對(duì)事故橋梁開展應(yīng)急檢查，檢測(cè)人員由于不了解發(fā)生火災(zāi)的詳細(xì)情況，而這對(duì)于災(zāi)后準(zhǔn)確判斷橋梁損傷程度非常重要，所以在檢測(cè)橋梁時(shí)，應(yīng)向有關(guān)人員細(xì)致了解火災(zāi)具體情況，以利于初步判斷橋梁損壞的程度。

2.2 檢查表觀缺損

遭受火災(zāi)的鋼筋混凝土橋梁，由于直接或間接受到火灼燒的影響，混凝土通常會(huì)產(chǎn)生表面顏色變化、剝落裂損、露筋等缺損狀況表現(xiàn)，這對(duì)于構(gòu)件表面判斷曾受到火災(zāi)溫度及具體范圍非常關(guān)鍵，所以檢測(cè)災(zāi)后橋梁過(guò)程中應(yīng)對(duì)構(gòu)件表面認(rèn)真進(jìn)行檢查并詳細(xì)記錄，及時(shí)掌握第一手資料。

2.3 檢測(cè)混凝土強(qiáng)度

在溫度不同的情況下，混凝土強(qiáng)度表現(xiàn)出的性狀也各不相同?；炷翉氖覝鼐徛叩?00℃，將經(jīng)歷“力學(xué)性能降低，但變化不明顯”→“強(qiáng)度比常溫下略高”→“隨著力學(xué)性能降低溫度不斷升高，遞增降低速度”的過(guò)程。

通?？山Y(jié)合回彈法與取芯法，回彈法檢測(cè)規(guī)定對(duì)于檢測(cè)混凝土表層強(qiáng)度與內(nèi)部質(zhì)量存在差異明顯時(shí)不適合，但該方法檢測(cè)便捷高效，優(yōu)勢(shì)明顯，并作為火災(zāi)后檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的一種最為便捷的方法，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。采用回彈法對(duì)火災(zāi)后混凝土強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)要清洗干凈被測(cè)構(gòu)件范圍內(nèi)的煙熏表面，并采用砂輪將損傷表層磨平，可優(yōu)先采用火災(zāi)專用曲線處理有關(guān)數(shù)據(jù)。取芯法作為一種半破損的檢測(cè)方法，對(duì)構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生一些無(wú)法避免的損傷。應(yīng)用該方法時(shí)可對(duì)構(gòu)件選擇非主要受力區(qū)域或主要受力區(qū)域中的非應(yīng)力控制區(qū)，盡可能將受力鋼筋避開，對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼筋必須要避開，根據(jù)規(guī)范對(duì)取樣后樣品采用抗壓試驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)。

2.4 檢測(cè)鋼筋強(qiáng)度

在高溫條件下，隨溫度升高鋼筋抗拉強(qiáng)度逐漸降低，通常在溫度低于400℃時(shí)，不會(huì)發(fā)生強(qiáng)度明顯降低，超過(guò)400℃強(qiáng)度則明顯降低，溫度在600℃左右是鋼筋的變態(tài)點(diǎn)溫度。所以，混凝土構(gòu)件內(nèi)的鋼筋強(qiáng)度在火災(zāi)后，可按照構(gòu)件高溫程度根據(jù)規(guī)范對(duì)折減系數(shù)進(jìn)行合理選擇，尤其是比較重要的構(gòu)件，也能從構(gòu)件上將鋼筋試件直接截取，但要與受力主筋避開，試件截取后可根據(jù)規(guī)范實(shí)施拉伸試驗(yàn)。

3. 分析檢測(cè)結(jié)果

3.1 評(píng)估火作用

用于對(duì)構(gòu)件表面最高溫度進(jìn)行確定，可依照火場(chǎng)變形、熔化、燒損、燃燒的殘留物等推斷曾達(dá)到最高溫的構(gòu)件表面及其作用范圍，也可依照缺損的構(gòu)件外觀進(jìn)行綜合推斷。二是確定標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量升溫時(shí)間，該時(shí)間主要是指火災(zāi)的最高溫，與采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線中的火災(zāi)試驗(yàn)升高到相同溫度的所需時(shí)間相當(dāng)。

比較有缺損表現(xiàn)構(gòu)件與混凝土構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)中外觀是一種使用普遍的方法，才能獲得標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量的升溫時(shí)間?？山Y(jié)合通風(fēng)條件及火荷載密度推斷纖維素類物品是否曾猛烈燃燒并具有可燃性，主要用于柴草燃燒的具體情況。對(duì)于發(fā)生燃燒不猛烈的可依照構(gòu)件表面溫度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，主要用于火災(zāi)事故比較輕微的情況。混凝土結(jié)構(gòu)截面內(nèi)在火災(zāi)后主要根據(jù)其損傷程度判斷曾達(dá)到的溫度。實(shí)用曲線圖與標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量升溫時(shí)間、構(gòu)件表面最高溫相結(jié)合，對(duì)深度點(diǎn)不同的溫度場(chǎng)曲線進(jìn)行確定。也能采集現(xiàn)場(chǎng)混凝土小樣，通過(guò)X射線或電子顯微鏡進(jìn)行分析，對(duì)混凝土顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測(cè)，獲得內(nèi)部截面特征溫度。

3.2 折減混凝土強(qiáng)度

可結(jié)合回彈法與取芯法的實(shí)測(cè)結(jié)果確定混凝土強(qiáng)度，也能依照規(guī)范對(duì)構(gòu)件內(nèi)部溫度場(chǎng)選擇對(duì)應(yīng)的折減系數(shù)。

3.3 折減鋼筋強(qiáng)度

可依照取樣試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果確定鋼筋強(qiáng)度，也能按照規(guī)范對(duì)構(gòu)件內(nèi)部溫度場(chǎng)選擇對(duì)應(yīng)的折減系數(shù)。

4. 評(píng)定橋梁

4.1 評(píng)定損傷程度

主要根據(jù)調(diào)查火災(zāi)及表觀缺損的具體情況評(píng)定橋梁損傷程度，通常可分為A、B、C、D四個(gè)等級(jí)。

A級(jí)為基本完好?；鹧媾c混凝土表面沒有發(fā)生接觸，或混凝土表面沒有因輻射火焰、擴(kuò)散溫度影響而產(chǎn)生變化；表面比較光潔并未發(fā)生龜裂。

B級(jí)為損傷輕微?；鹧嬉雅c混凝土表面發(fā)生接觸；或混凝土表面受輻射火焰、擴(kuò)散溫度影響而產(chǎn)生變化比較明顯；混凝土表面存在黑煙、輕微麻點(diǎn)或黑點(diǎn)，龜裂細(xì)小但不夠呈網(wǎng)狀密集；表面自由輕微損傷，本身具有完好結(jié)構(gòu)。

C 級(jí)為損傷中度。火焰與混凝土表面直接接觸或高溫向混凝土表面直接擴(kuò)散；為淡黑色表面，局部呈淺黃色；表面有網(wǎng)狀的密集龜裂產(chǎn)生，局部發(fā)生破損爆裂，損傷至混凝土保護(hù)層，但沒有損傷主筋。

D 級(jí)為破壞嚴(yán)重；在火焰或高溫集中區(qū)，表面具有網(wǎng)狀密集龜裂，爆裂現(xiàn)象十分明顯；并產(chǎn)生大面積剝落、破損的混凝土保護(hù)層，砂漿在混凝土表面手捏時(shí)可把它捏為粉末，能夠證明火災(zāi)具有極高溫度，混凝土呈淺黃色表面。

4.2 判定承載能力

基于評(píng)定損傷程度對(duì)承載能力進(jìn)行評(píng)定，主要采用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)獲得的結(jié)構(gòu)材質(zhì)特性定量檢算承載能力。主要針對(duì)B、C級(jí)構(gòu)件進(jìn)行承載能力計(jì)算評(píng)定，根據(jù)有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，按照計(jì)算公式計(jì)算鋼筋混凝土對(duì)橋梁承載能力的極限。

5. 具體案例

以某橋梁遭受火災(zāi)的具體案例說(shuō)明，火災(zāi)涉及近火災(zāi)位置的主梁都是D級(jí)損壞嚴(yán)重程度，需要進(jìn)行報(bào)廢，按照C級(jí)1#主梁檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。

根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，依照構(gòu)件溫度場(chǎng)效應(yīng)，混凝土在300℃高溫后進(jìn)行水冷卻采用0.7的抗壓強(qiáng)度折減系數(shù)；預(yù)應(yīng)力鋼筋在300℃高溫后進(jìn)行冷卻后采用0.95的強(qiáng)度折減，屈服及抗拉極限強(qiáng)度折減系數(shù)；混凝土彈性模量采用0.75的折減系數(shù)；預(yù)應(yīng)力鋼筋粘結(jié)強(qiáng)度采用0.9的折減系數(shù)。該構(gòu)件部分左側(cè)腹板具有爆裂破損的混凝土，外露箍筋不多，損傷至混凝土保護(hù)層，但主筋沒有發(fā)生任何損傷，其損傷程度被評(píng)定為C級(jí)。根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中計(jì)算矩形截面正截面抗彎承載力的公式，折減承載能力系數(shù)、彈性模量、鋼筋和混凝土強(qiáng)度、鋼筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度等有關(guān)參數(shù)，能夠確定抗彎承載力在火災(zāi)后損傷高達(dá)25%，斜截面抗剪承載力在火災(zāi)后減少30%。

6. 總結(jié)

綜上所述，本文通過(guò)對(duì)鋼筋混凝土橋梁火災(zāi)后檢測(cè)方法的初步探討，分析了檢測(cè)橋梁火災(zāi)后的技術(shù)要點(diǎn)，以及結(jié)合檢測(cè)結(jié)果對(duì)橋梁損傷與承載能力的評(píng)定方法，對(duì)于科學(xué)合理地評(píng)定火災(zāi)后鋼筋混凝土橋梁的質(zhì)量具有十分重要的參考價(jià)值。

[1] 王國(guó)輝，項(xiàng)凱.某預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁火災(zāi)損傷評(píng)估[J]，消防科學(xué)與技術(shù)，2013.8

[2] 商峻.鋼筋混凝土橋梁檢測(cè)與損傷評(píng)價(jià)[J]，科技與企業(yè)，2014.6

[3] 程實(shí)，趙靜.混凝土工程中的鋼筋腐蝕電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)及評(píng)價(jià)[J]，科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013.19

[4] 邵永軍，張宏.混凝土橋梁火災(zāi)損傷檢測(cè)評(píng)估方法與應(yīng)用[J]，公路交通技術(shù)，2013.5

[5] 司秀勇，王高續(xù)，施洲.鋼筋混凝土拱橋的檢測(cè)與評(píng)估研究[J]，鐵道建筑，2014.7

[6] 劉鴻雁.公路混凝土橋梁火災(zāi)后的檢測(cè)與評(píng)估[J]，公路交通科技，2012.11

U45

B

1007-6344（2015）11-0272-01

梁開波（1981—），男，漢族。