某市双层钢结构特大桥消防设计研究

罗 肖 肖

(广东省冶金建筑设计研究院给水排水所，广东 广州 510080)

某市双层钢结构特大桥消防设计研究

罗 肖 肖

(广东省冶金建筑设计研究院给水排水所，广东 广州 510080)

通过对某市双层钢结构特大桥过往运输车辆的分析，列举了该桥发生火灾的种类，同时结合规范要求，提出了两种设计方案并进行了比选，得出防火涂料加消火栓系统的方案为最佳方案，为类似工程提供了参考依据。

钢结构，防火涂料，消防设计

1 工程概况

某市双层跨江大桥主桥采用跨度为112 m+208 m+112 m的刚性悬索加劲钢桁梁桥；引桥采用基本跨度为30 m的预应力混凝土连续梁；跨北岸大堤引桥采用墩中心距为30 m+40 m+30 m的预应力混凝土连续梁；跨南岸大堤引桥采用墩中心距为35 m+45 m+45 m+35 m的钢—混结合梁。

大桥主桥部分为钢结构，由于大桥车流量较大，如果有油罐车或者其他化学工业品运输车在桥上发生事故引起火灾，火灾会破坏主桥的一体化钢结构，从而对大桥造成毁灭性的破坏。为保证大桥的安全使用，充分发挥其经济效益，根据业主要求和消防部门的建议，对大桥进行了消防设计。

2 设计依据

通过对过往相关运输车辆的分析，东江大桥的火灾种类主要有以下几类：A类火灾(固体物质火灾)；B类火灾(液体火灾或可溶性固体物质火灾)和C类火灾(气体火灾)。由于目前国家并无对专门钢结构建筑的消防设计规范，根据上述火灾类型，并参考《建筑设计防火规范》《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》《石油天然气工程设计防火规范》和《石油库设计规范》等类似的规范进行设计。

3 设计方案分析

根据上述火灾类型分析和参考相关类似规范，设计方案主要有以下两种。

3.1 设计方案一

以冷却桥体为主，灭火为辅的消防系统。本方案主要有两大系统。保护大桥钢桁架的防火涂料和扑灭A类火灾及冷却桥体的消火栓灭火系统。

本方案设计主要内容有：室外消火栓给水系统、室内消火栓给水系统、防火涂料及灭火器配置。室外消火栓系统由市政管网供水，室内消火栓系统由消防泵房供水。

室外消火栓设计水量20 L/s，火灾延续时间为3 h，一次灭火用水量为216 m3；在大桥引桥下层S3，N3墩位处共设置4个DN150室外消火栓。

室内消火栓设计水量20 L/s，火灾延续时间为3 h，由泵房消火栓泵、稳压泵和稳压罐联合供水，室内消火栓给水管径DN150。设专用管网，竖向不分区，环网设计，在上层主桥桥面下和下层主桥桥面下各自呈环状，干管固定在防撞栏上，室内消火栓放置于人行道和防撞栏之间，消火栓间距24 m，即每3根腹杆处设置一消火栓。消防泵房位于东江大桥S8号和S7号桥墩之间，距离S8号桥墩5 m。

灭火器系统：消防泵房按A类火灾、中危险等级设置，每处设 MF/ABC4型手提式干粉磷酸铵盐灭火器2具，设置点间距不大于40 m。各消火栓处设MP9，MP/AR9 型手提式泡沫灭火器3具。

防火涂料设计目前国内已经有相关的技术规范，主要有超薄型、薄型、厚型钢结构防火涂料产品，根据GB 14907-2002钢结构防火涂料和选定的耐火极限选择不同厚度的防火涂料。而对于公路钢结构桥梁耐火极限的选择在国内并无相关的规范和实例，本设计根据火灾发生后消防部门到达现场灭火的时间，并参考消防部门的建议，确定耐火极限为1.5 h。

3.2 设计方案二

本方案包括消火栓系统、水幕系统及灭火器系统。水幕系统起隔火作用，并有冷却降温作用，同时用消火栓系统降温保护桥体。

水幕系统由消防泵房供水。由水幕系统给水泵、水幕稳压泵和稳压罐联合供水。水幕系统用水量为56.5 L/s，火灾延续时间1 h，一次用水量203.4 m3。水幕系统设置专用管网，竖向不分区，环网设计。水幕系统沿道路纵向设置4根主干管，每根主干管连接8个防火分区，每个防火分区保护56 m。水幕系统共设置64个防火分区，通过64个雨淋阀控制。沿大桥纵向每56 m设置一个雨淋阀。水幕喷头沿两边桁及中间主桁两侧上缘布设。采用大口径窗口水幕喷头，大桥下层每隔2.7 m设置一喷头，上层每个腹杆处设置一喷头。火灾时，按动现场雨淋阀手动按钮或通过监控远程开启雨淋阀均可启动水幕泵并报警，并反馈至消防控制中心。

3.3 设计方案确定

水幕系统不具备直接灭火的能力，仅用于阻挡烟火和冷却隔离的防火系统，使分隔物的完整性和隔热性免遭火灾破坏。设计方案二中由于水幕系统的管道系统复杂，管道数量较多，大桥下层沿桥纵向布置4根DN200的水幕干管(充水)和2根DN150的消火栓干管(充水)，桥梁荷载增加344 kg/m，大桥上层沿桥纵向布置4根DN150的水幕干管(充水)和2根DN150的消火栓干管(充水)，桥梁荷载增加222 kg/m。两层水幕系统虽然施工相对简单，造价较低，但对桥梁的荷载增加很多，不利于梁桥结构的稳定，而且目前防火涂料在国内已经普遍应用，技术比较成熟，效果很好，为保护桥的结构，本设计选择防火涂料加消火栓系统。

4 设计经验总结

1)耐火极限的确定。

对于公路桥梁工程的钢结构，目前国家并无相关的技术规范，在确定耐火极限时需综合考虑各方面因素，既保证结构安全，又尽量降低工程造价。

2)防火涂料厚度的确定。

每一个不同的耐火极限一般要求涂刷不同厚度的防火涂料来实现。如果所有钢结构工程都按照钢结构防火涂料的标准涂层厚度进行施工，势必造成建筑成本的极大浪费。消防涂料的设计应按照确定的耐火极限要求，经产品检验确定涂层厚度后再进行施工。

3)本方案不设泡沫灭火系统(若有油罐车等特殊火灾由消防专业人员到现场灭火)，仅考虑冷却水降温以保护钢桥。在以后的工程实例中，可考虑设置泡沫灭火系统，进一步提高消防系统的可靠性和安全性。

[1] GB 14907-2002，钢结构防火涂料[S].

[2] GB 50016-2006，建筑设计防火规范[S].

[3] GB 50084-2001(2005)，自动喷水灭火系统设计规范[S].

[4] GB 50067-97，汽车库、修车库、停车场设计防火规范[S].

[5] GB 50183-2004，石油天然气工程设计防火规范[S].

LUO Xiao-xiao

(WaterSupplyandDrainageInstitute,GuangdongMetallurgicalandArchitecturalDesignInstitute,Guangzhou510080,China)

Research on fire protection design of double layers steel structure super bridge in a city

Through the analysis on passing vehicles of double layers steel structure super bridge in a city, this paper listed the kinds of bridge fire, combining with the specification requirements, put forward two kinds of design schemes and made selection, gained the scheme was the best scheme combined with the fire retardant coating and fire hydrant system, provided reference for similar engineering.

steel structure, fireproof coating, fire protection design

1009-6825(2014)16-0148-02

2014-03-27

罗肖肖(1984- )，男，工程师

TU998.1

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