過火橋梁受損后的檢測、評估和加固

　　某高速公路上一座5孔30 m預應力混凝土連續(xù)T型梁橋， T梁梁高1.8 m，橫向布置6片T梁，梁間距2.22 m，橋梁設計荷載等級為汽車―超20級，掛車―120，由于行駛于橋上的一輛裝載可燃貨物的運輸車輛在該橋第2跨起火燃燒，大火持續(xù)5 h左右，導致該跨嚴重受損，影響了橋梁正常使用和行車安全。

　　1 病害情況描述

　　橋面過火區(qū)域集中在左幅橋第2跨14～22 m范圍內，損傷嚴重區(qū)域主要集中在第2號、3號梁，該兩片梁在20～22 m范圍內損傷最為嚴重?；鹧婕袇^(qū)或高溫集中區(qū)(殘留物的區(qū)域內)混凝土嚴重燒蝕，形成5┫左右的坑洞，其中2號梁翼板及濕接縫被燒穿2處，各形成10 cm×10 cm的孔洞;可將混凝土表面砂漿捏成粉末; 鋼筋熔斷;N5負彎矩預應力鋼筋錨頭一個燒毀，另一個燒損，可見火災溫度極高?；鹧婕袇^(qū)T梁翼板底部混凝土表面出現(xiàn)密集斜裂縫。其他周邊區(qū)域混凝土表面有黑煙或輕微黑點或麻點，表面產生細小但不是很密集網(wǎng)狀龜裂現(xiàn)象;表面損傷輕微，結構本身完好。2號梁馬蹄部位受到由翼板孔洞漏下的燃燒物燒傷，混凝土表面嚴重爆裂破損。

　　高溫時與高溫后鋼筋和混凝土的力學性能是鋼筋混凝土結構火災反應分析及火災后結構損傷評估與修復加固的基礎。有關試驗結果表明：高溫下鋼筋和混凝土的力學性能總體上呈現(xiàn)隨溫度升高逐漸劣化的趨勢，主要表現(xiàn)為隨溫度升高，鋼筋和混凝土的強度和彈性模量逐漸降低(其中彈性模量的降低速率通常比強度更大)，混凝土的峰值應變逐漸增大?；炷恋膯屋S應力一應變曲線越來越扁平，鋼筋和混凝土的黏結強度下降，極限滑移量增加，混凝土的徐變明顯加快。隨溫度升高，高溫后鋼筋的強度雖然仍呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。但與高溫時相比已有較大程度的恢復。與鋼筋不同，高溫后混凝土的力學性能在短時間內通常比高溫下更差，強度和彈性模量進一步下降。高溫后鋼筋與混凝土的粘結強度不再回升，且隨受熱溫度升高，高溫后粘結強度的降低幅度比高溫時更為明顯。

　　2 檢查結果

　　由現(xiàn)場檢查情況可以得出以下結果：

　　a)該橋實際過火溫度遠大于1000 °C(鋼筋熔斷)。

　　b)火災中心區(qū)2號T及3號T梁，截面嚴重削弱(翼板已完全燒損，承載能力喪失)，強度、剛度明顯下降。

　　c)N5負彎矩鋼筋錨頭燒毀，預應力鋼筋放張，失去作用。

　　d)該兩片梁已不能滿足正常使用的要求，需要進行加固補強，以確保結構的安全。

　　3 結構檢算

　　雖然橋梁受損較為嚴重，但考慮除了2號梁受損較重、3#梁輕微受損外，其他兩體基本完好的實際情況，而該路段交通量有較大，完全封閉交通影響較大，通過計算和評估確定橋梁單車道通行的安全性。

　　3.1 計算模型建立

　　計算模型采用平面桿件有限元法，并考慮施工過程分階段受力進行計算，橫向分布按照剛接板梁法計算。

　　分別就原結構、火災受損后結構和火災受損后單車道通行狀態(tài)下3種情況進行了承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)驗算。

　　橋梁火災受損后計算模型考慮了N5負彎矩預應力鋼筋的失效、火災中心區(qū)翼板的損傷失效。交通管制考慮了一個車道通車對2號及3號梁的最不利影響。

　　3.2 計算結果

　　計算結果表明火災后后2號梁受損截面抗力由5 950 kN.m降低為3 660 kN.m，承載能力大幅降低，降低幅度達39%，不能滿足規(guī)范要求。2號及3號梁在目前交通管制方案下承載能力滿足要求。

　　4 加固方案

　　針對橋梁的實際受損情況，采取修復主梁截面和增設體外預應力的方法來恢復橋梁結構的受力。具體加固步驟如下：

　　a)清除受損的瀝青混凝土橋面，鑿除受損的2號T梁翼緣板、2號與3號梁之間的濕接段，截除受損鋼筋。

　　b)重新綁扎鋼筋，澆筑C50混凝土恢復原梁截面。

　　c)在2號主梁翼板下方增設兩束體外預應力鋼筋，每束4根15.24鋼絞線，恢復原橋受損負彎矩預應力鋼筋的作用;以恢復原橋承載力。

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