李 強

(1.安徽省公路工程檢測中心，安徽 合肥 230001；2.橋梁與隧道工程檢測安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230001)

0 引 言

近年來，隨著交通運輸業(yè)的快速發(fā)展，因車輛事故、自燃、危險品泄漏等引起的橋面火災(zāi)事故呈上升趨勢，橋面火災(zāi)導(dǎo)致交通堵塞、橋梁加固重建，造成惡劣的社會影響和巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1-3]。橋面火災(zāi)后如何快速評估混凝土梁橋損傷成為橋梁管養(yǎng)單位面臨的新難題。以某公路梁橋橋面火災(zāi)損傷檢測評估為例，給出橋面火災(zāi)后橋梁快速檢測與評估流程和方法，可作為類似橋梁檢測評估參考。

1 工程概述

某公路橋梁，橋梁全長553.04 m，橋跨布置為26×20 m=520 m。上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板，每孔10片空心板；支座為板式橡膠支座；下部結(jié)構(gòu)采用雙柱式橋墩，重力式U型橋臺，擴大基礎(chǔ)；橋面凈寬12 m，雙向兩車道布置；橋面鋪裝采用瀝青碎石。一輛滿載廢紙箱的半掛車在該橋面上自燃，大火持續(xù)7小時左右，導(dǎo)致橋面瀝青混凝土及空心板、護(hù)欄混凝土不同程度燒傷，消防部門用水滅火。

2 火災(zāi)后外觀檢查及溫度場分布

2.1 外觀檢查

根據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》要求，外觀檢查內(nèi)容主要包括橋面系、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)等[4]，以確定橋梁受火溫度區(qū)域和構(gòu)件燒傷情況。橋面損傷及油污情況如圖1所示。

圖1 橋面鋪裝損傷區(qū)域示意圖(單位：m)

橋面鋪裝因高溫烘烤、可燃物燃燒等導(dǎo)致第8～11跨左側(cè)橋面瀝青碎石鋪裝層呈現(xiàn)不同程度的老化、集料松散等損傷，如圖2所示，面積約55 m×5.0 m，其中第9、第10跨橋面較為嚴(yán)重；油污直接污染第5～11跨橋面，面積約55 m×0.5 m，污水自5#墩、10#墩處伸縮縫流向橋下。通過對瀝青碎石面層取芯檢測,結(jié)合取芯的難易程度和芯樣完整性可知，在受火嚴(yán)重的橋面瀝青上面層0.7～1.5 cm范圍內(nèi)存在表面老化集料松散現(xiàn)象。

圖2 橋面鋪裝層局部損傷較重、集料松散

圖3 護(hù)欄受損混凝土剝落

伸縮縫主要是橡膠條燒損，10#墩處伸縮縫橡膠條燒壞破損，5#墩處伸縮縫存在堵塞、破損現(xiàn)象，引起滲水污染梁體。

護(hù)欄因高溫烘烤后灑水急速冷卻，造成混凝土構(gòu)件內(nèi)外較大應(yīng)力差導(dǎo)致剝落，混凝土剝落約60處，且第8～11跨左側(cè)護(hù)欄表面被熏黑，面積約60×1.0 m。此外，左側(cè)護(hù)欄混凝土約20處非因受火產(chǎn)生的銹脹破損。

上部結(jié)構(gòu)空心板梁體未見明顯受火損傷，主要病害為空心板底板中央縱向裂縫、鉸縫滲水等，經(jīng)對比分析該橋歷次檢測結(jié)果，空心板底板縱向裂縫、鉸縫滲水為橋梁既有病害，非本次火災(zāi)引起。下部結(jié)構(gòu)未見明顯受火損傷，主要為受橋面滅火滲水污染，其中10#蓋梁全長滲水，6#～9#蓋梁在兩端1.5 m范圍內(nèi)有滲水污染痕跡。

通過對橋面火災(zāi)影響的第9#～12#墩橡膠支座進(jìn)行檢查，未見受火損傷，部分支座存在開裂、脫空、堵塞等既有病害。

2.2 溫度場分布推定

鋪裝層表面燃燒時的最高溫度推定是評估橋梁受火影響的關(guān)鍵，根據(jù)物品變態(tài)情況推定各種物品變態(tài)溫度是不同的，如鋁合金的軟化溫度約為600 ℃；玻璃軟化溫度約為700℃；銅的軟化溫度約為900 ℃等。通過火災(zāi)現(xiàn)場的各種物品變態(tài)情況能夠推斷出火場溫度。由于火災(zāi)發(fā)生在夜間，且對流情況良好，結(jié)合現(xiàn)場玻璃、鋁合金等殘留物燒蝕情況及著火燃燒過程可以推斷鋪裝層表面燃燒時最高溫度約700℃。

根據(jù)混凝土表面顏色、裂損剝落、錘擊反應(yīng)與受火溫度關(guān)系[5]，具體見表1，可以推斷空心板梁體的表面溫度≤300℃。

表1 混凝土表面顏色、裂損剝落、錘擊反應(yīng)與受火溫度關(guān)系一覽表

3 火災(zāi)后橋梁性能檢測

3.1 混凝土強度檢測

回彈法檢測混凝土強度因其快速便捷，在工程中被廣泛采用?；馂?zāi)造成混凝土表層疏松、剝落等與其內(nèi)部質(zhì)量存在明顯差異，故回彈法檢測混凝土強度已不適用，建議采用鉆芯法檢測混凝土強度[6,7]。本次火災(zāi)后混凝土強度檢測針對混凝土受火災(zāi)影響程度不同采用不同的檢測方法，直接受橋面火災(zāi)炙烤或者被流淌物灼燒的護(hù)欄混凝土強度采用取芯法檢測，間接受橋面火災(zāi)損傷的梁板等構(gòu)件混凝土強度采用回彈法檢測。檢測結(jié)果表明，直接受橋面火災(zāi)損傷構(gòu)件和間接受橋面火災(zāi)損傷的構(gòu)件混凝土強度均能滿足設(shè)計強度要求。

3.2 橋面線形檢測

橋面線形變化在一定程度上反映橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化情況，通過對比火災(zāi)前后橋面線形變化情況評價橋面火災(zāi)對橋梁結(jié)構(gòu)損傷程度。采用精密水準(zhǔn)儀對該橋恒載線形進(jìn)行測試，測試結(jié)果表明，該橋第8～11跨總體線形平順，未見下?lián)犀F(xiàn)象，表明橋面火災(zāi)后橋梁線形未明顯變化。

3.3 橋梁動力測試

橋梁結(jié)構(gòu)自振特性不僅能夠反映結(jié)構(gòu)的剛度、質(zhì)量和能耗能力，而且還能反映結(jié)構(gòu)的損傷情況，進(jìn)而引起結(jié)構(gòu)的動力特性和動力響應(yīng)[8,9]。通過對橋梁結(jié)構(gòu)動力特性分析，可以對橋梁的結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行評估。動力特性主要采取在橋面布置拾振器，測試橋梁的自振頻率等相關(guān)動力特性。根據(jù)《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》實測自振頻率與理論計算頻率的比值可以用來評定橋梁結(jié)構(gòu)損傷狀況[9]。本次測試選取了受橋面火災(zāi)的第8～11跨和未經(jīng)火災(zāi)影響所第3～5跨進(jìn)行自振頻率測試，結(jié)果表明受橋面火災(zāi)的橋跨和未經(jīng)火災(zāi)影響的橋跨的自振頻率相差不大，且均大于理論值，說明橋面火災(zāi)后橋梁損傷對結(jié)構(gòu)整體受力性能影響不明顯。

4 評估與維修建議

通過對受火影響的橋跨進(jìn)行外觀檢測及橋梁性能評價，檢測結(jié)果表明：火災(zāi)導(dǎo)致橋面瀝青鋪裝、伸縮縫、護(hù)欄受損明顯，橋梁結(jié)構(gòu)受橋面火災(zāi)損傷程度輕，結(jié)構(gòu)材料及結(jié)構(gòu)性能未受影響，根據(jù)《火災(zāi)后工程結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)條文[10]，該橋梁損傷狀態(tài)評定為Ⅱa。因此對缺陷進(jìn)行相應(yīng)處理，建議如下：

(1)瀝青混凝土橋面受火后，局部骨料脫離，表面松散，瀝青燒焦老化，瀝青與集料的黏附性大大降低，橋面耐久性大幅下降，從而嚴(yán)重影響橋面使用性能；對橋面受損區(qū)域的鋪裝層進(jìn)行銑刨后重新鋪裝，對其他存在裂縫的橋面進(jìn)行填封處理。

(2)伸縮縫燒壞破損導(dǎo)致雨水滲入空心板和蓋梁，影響結(jié)構(gòu)耐久性；及時更換受損的10#墩處伸縮縫。

(3)護(hù)欄剝落破損和熏黑影響行車安全防護(hù)性能和美觀；對護(hù)欄銹脹破損剝落區(qū)進(jìn)行修補處理，對熏黑區(qū)進(jìn)行清洗后處理。

(4)梁體裂縫和支座開裂影響結(jié)構(gòu)的耐久性，對空心板底板裂縫及時進(jìn)行封閉處理，對開裂嚴(yán)重的支座進(jìn)行更換。

5 結(jié)束語

橋面火災(zāi)因著火點位于開放空間導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)受損有其特殊性和復(fù)雜性，快速準(zhǔn)確地對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷鑒定并非易事。本文從火災(zāi)后橋梁外觀檢查開始，推定了溫度分布，對火災(zāi)后橋梁構(gòu)件混凝土強度、橋面線形、橋梁動力特性進(jìn)行了測試分析，定性的評估了橋梁整體狀態(tài)，最后根據(jù)損傷鑒定結(jié)果制定了維修加固措施，為以后類似橋面火災(zāi)受損橋梁的快速檢測評估提供了依據(jù)。