南昌生米大桥火灾后检测与加固

刘耀东, 唐 皓, 曹红焱

(湖北工业大学土木工程与建筑学院， 湖北 武汉 430068)

南昌生米大桥火灾后检测与加固

刘耀东, 唐 皓, 曹红焱

(湖北工业大学土木工程与建筑学院， 湖北 武汉 430068)

以南昌生米大桥为例，通过对火灾后箱梁外观检查、桥墩外观检查、支座外观检查、混凝土强度及保护层检查，对其火灾后桥梁安全状态进行评估，提出科学，合理的修补加固方案，并通过模拟分析对桥梁加固后安全性进行验算，结果表明方案切实可行。

火灾； 检测； 加固

桥梁遭遇火灾后的损伤评估加固的相关研究资料较少，科学合理地对火灾后桥梁进行损伤评估，可针对损伤情况制定相应的加固方案是。本文以南昌生米大桥为例，针对桥梁火灾后的损伤情况，制定具体的加固方案，并通过分析计算验算其安全性能，为其他火灾损伤桥梁提供借鉴参考。

1 火灾情况

南昌生米大桥(图1)位于南昌市外环快速路上，大桥跨越赣江，是连接南昌、昌北城的主要桥梁，生米大桥全长3062 m，其中主桥全长606 m，主桥面净宽39.0 m，采用双向六车道加非机动车道的设置。2014年3月18日14时许，南昌国体中心旁生米大桥下一报废车辆集中停放场发生火灾，造成西引桥47#-53#墩间6 m×30 m一联预应力混凝土箱梁桥墩、梁体、支座等构件被损坏。

图 1 主桥火灾损伤图

2 火灾评估

2.1 箱梁外观检查结果

箱梁自48跨至53跨均有受灾，其中，以50跨和51跨受灾最为严重。第50跨箱梁左右幅均存在翼缘板，底板和腹板混凝土剥落露筋现象；腹板高温影响深度达到4 cm左右，底板高温影响深度达到10 cm，翼缘板高温影响深度达到6 cm。同时第50跨右幅箱梁底板预应力筋波纹管外露，高温对预应力筋有较大影响。第51跨箱梁左右幅均存在翼缘板，底板和腹板混凝土剥落露筋现象，腹板高温影响深度达到4 cm左右，底板高温影响深度达到10 cm。翼缘板高温影响深度达到6 cm。

表1 箱梁病害统计表

2.2 桥墩外观检查结果

左右幅50#墩部分墩身混凝土破损，剥落。

表2 桥墩病害统计

2.3 支座外观检查结果

南昌市生米大桥49-51#墩桥梁过火损伤较为严重，部分支座钢板已被熏黑；此外，火灾对支座橡胶层也会产生不利影响。

2.4 混凝土强度检测结果

第48,53跨混凝土推定强度均质系数均大于0.95，平均强度均质强度均大于1.00，混凝土强度标度为1，混凝土强度状况良好；第49,52跨混凝土推定强度均质系数大于0.90，平均强度均质强度均大于0.95，混凝土强度标度为2，混凝土强度状况良好；第50,51跨混凝土推定强度均质系数大于0.70，平均强度均质强度均大于0.85，混凝土强度标度为4，混凝土强度状况差。

2.5 混凝土保护层检测结果

第47#-53#跨箱梁的底板，腹板和翼板未剥落处钢筋保护层厚度对箱梁钢筋耐久性介于影响不显著和有轻微影响之间。

3 加固设计方案

3.1 加固设计总则

在充分掌握结构的外部条件(气候、地质状况、交通状况)和现状(火灾受损状况)的基础上，充分比较并选择国内外现有成熟的，经实际验证处理效果较好的，满足安全可靠、技术先进、适用耐久、经济合理、环境保护的维修加固方法[1]。

3.2 加固设计方案

针对梁体，桥墩及支座的各种病害情况，采取相应的加固方案[2]。

箱梁底板烧伤严重，梁体结构抗力有所降低，采取梁底增设钢纵梁的方案对主梁底板进行加固，以增强箱梁纵向抗弯承载能力。火灾高温灼烧对翼缘板混凝土，钢筋及预应力筋的影响十分严重，混凝土脆化及钢筋强度指标的下降会严重影响箱梁翼缘板的结构安全；采用增设翼缘板钢托架以及外包钢板+混凝土增大截面加固的方案，以恢复翼缘板结构性能，提高板件横向抗弯承载能力。针对腹板部分损伤的状况，采用粘贴钢板进行加固，以提高支点处腹板抗剪强度。

针对箱梁及桥墩混凝土破损病害，采取聚合物砂浆进行修补，以改善混凝土结构耐久性能；之后在修补层外侧涂抹聚氨酯涂装，防止混凝土修复层老化。

3.2.1 箱梁加固

1)箱梁底板增设钢纵梁加固 主梁底部底面粘贴一层8 mm厚钢板，钢板底面设置15道倒T形钢纵梁，其横向间距为60 cm，沿桥纵向通长布置(桥墩范围内断开)。

2)箱梁翼缘板增设托架 沿桥梁纵向按2.5 m间距布置钢托架，其截面采用工字钢。钢托架与翼缘板及腹板通过植筋锚固，连接为整体。植筋直径12 mm，翼缘板部分植筋贯通，腹板植筋深度18 cm。

3)箱梁翼缘板包钢+增大截面加固 对翼缘板顶、底面均采用钢板外包加固，植筋贯通翼缘板顶，底面外包钢板，植筋直径12 mm。翼缘板底面钢板与钢托架中间部分浇筑一层10～20 cm厚C55细石混凝土。

4)箱梁腹板粘贴钢板加固 在箱梁两侧腹板外表面粘贴一层8 mm厚钢板，粘贴钢板直径12 mm，植筋深度18 cm。

图 2 加固后箱梁横断面图

3.2.2 混凝土保护层修复及支座更换 首先对混凝土保护层损坏部分进行凿除，并采取聚合物砂浆修复，混凝土保护层修复后构件尺寸与原构件保持一致[3]。支座更换采用桥梁同步顶升技术更换双福49#至51#墩顶支座。

4 加固施工方案

主要施工过程的流程[4]见图3。

图 3 加固施工流程图

4.1 主梁(桥墩)混凝土损伤修复

1)对原混凝土保护层失效的部位进行全面清理，凿除；

2)出现钢筋露筋的部位，对钢筋进行清理，对有损伤的钢筋进行修复；

3)对砼表面进行凿毛处理，凿毛凹凸差不小于10 mm，并露出粗骨料，再用清水冲洗干净。

4.2 部分桥面系拆除

为了对翼缘板顶面进行粘贴钢板加固，需拆除49#，52#跨部分及50#，51#跨翼缘板部分桥面系(包括：防撞栏杆，栏杆，人行道板及部分桥面铺装层)。桥面系拆除后，清理翼缘板顶面混凝土表面，除去表面浮浆层。找平冲洗烘干。

4.3 主梁翼缘板，腹板加固

粘贴锚固钢板。工厂制作翼缘板托架后进行现场安装。钢结构与翼缘板连接为整体后，灌注翼缘板新增混凝土。

4.4 主梁底板加固

在主梁底板，腹板底面植入钢筋，其中底板部分钢筋通穿底板。之后粘贴锚固钢板。工厂制作工字钢纵梁及横向加劲肋后进行现场安装。

4.5 桥面系施工

恢复拆除部分桥面系，防撞护栏及人行道板底座锚固钢筋与翼缘板顶面加固钢板焊接固定。

5 结构分析计算

火灾会造成构件混凝土强度降低以及钢筋的抗拉性能降低，由此导致桥梁的安全性能下降。采用Midas分别对桥梁原有状态，过火损伤后的状态以及桥梁加固后状态进行分析，以判定结构损伤程度，为后续处理提供有效依据。

5.1 检算原则及特点

1)生米大桥为城市主干道，设计行车速度为60 km/h， 左幅为双向四车道，单幅行车道宽度为15 m[5]。

2)根据上海市地方标准《火灾后混凝土构件评定标准》[6]，普通钢筋和冷拔钢丝在高温作用下抗拉强度有一定的折减。检测报告中考虑箱梁底板，翼缘板和腹板上的有效预应力折减为之前的60%。

3)损伤分析时，第50,51跨按如下效应模拟其损伤状态：a)第50,51跨梁截面削弱——截面面积及惯性矩折减；b)底板预应力钢束折损至原状态的60%；c)腹板钢束折损至原状态的60%。4)按横向预应力折损40%，不计入翼缘板底缘钢筋，折减翼缘板底缘厚度6 cm，对翼缘板进行损伤模拟。

5.2 计算结果

1)原桥火灾后，主梁正截面抗弯承载能力不满足规范要求，原桥若继续保持通行将风险较大。加固后，主梁承载能力得到显著改善(表4)，在保障桥梁安全前提下，可恢复桥梁通行功能。

2)原箱梁火灾后，翼缘板正截面抗弯承载能力不满足要求，经加固后，箱梁翼缘板承载能力得到显著改善(表5)，在保障桥梁安全前提下，可恢复桥梁通行功能。

表5 悬臂板控制断面正截面抗弯承载力验算表格

6 结论

对该桥梁损伤评定，制定科学合理的加固方案。维修加固后的桥梁完全满足运营要求，为类似结构的桥梁火灾后的处理提供了参考依据。

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GJ/T 259—2012:2012,混凝土结构耐久性修复与防护技术规程[S].北京：建筑工业出版社，2012.

[2] 中华人民共和国交通运输部.JTG/T J22-2008:2008,公路桥梁加固设计规范[S].北京：人民交通出版社，2008.

[3] 中华人民共和国建设部.GB50367-2006:2006,混凝土结构加固设计规范[S].北京：建筑工业出版社，2006.

[4] 中华人民共和国交通运输部.JTG/T J23-2008:2008,公路桥梁加固施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2009.

[5] 杨灿，俞文彬,生米大桥火灾后结构分析与维修加固[J].交通标准化，2014，42(24):25-28.

[6] 上海市建筑科学研究院.DBJ 08-219-1996:1996,火灾后混凝土构件评定标准[S].上海：上海市建筑科学研究处，1996.

[责任编校： 张岩芳]

Detection and Reinforcement of Nanchang Shengmi Bridge after Fire

LIU Yaodong，TANG Hao，CAO Hongyan

(SchoolofCivilEngin.andArchitecture，HubeiUniv.ofTech.，Wuhan430068,China)

Taking Nanchang Shengmi bridge as an example, after it was caught by fire, the appearance of the fire box girder, bridge pier, pedestal piers and the concrete strength and protective cover were inspected in the study to evaluate the safety status of bridge after the fire. The study then put forward the scientific and reasonable repair reinforcement scheme. The security of bridge reinforced was aslo tested through the simulation analysis. The results show that the scheme is feasible, scientific and reasonable.

fire；detection；reinforce

2016-01-25

刘耀东(1969-)，男，山东滕州人，工学博士，湖北工业大学副教授，研究方向为桥梁结构理论与施工技术

1003-4684(2017)01-0033-04

U448.2 U445.72

A