桥梁火灾后检测评估及管养建议

俞振发 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230031）

0 前言

由于桥梁管养责任不明确或疏于管理，目前无论是城市桥梁还是公路桥梁桥下空间被非法占用的现象十分普遍，如周边居民在桥下堆积易燃物或被设置成仓库、商铺等，均存在着严重的火灾隐患。

近年来火灾引起桥梁受损、交通受阻的事故也屡见不鲜，造成了不同程度的经济损失并严重威胁人民生命财产安全。桥梁结构在遭受火灾之后，相关构件如支座、梁体会存在损伤，钢筋、混凝土等材料的力学性能会发生改变，进而影响桥梁结构的承载能力。灾后检测评估主要从以下三个方面进行：①外观损伤调查，对过火影响区内上、下部结构的外观现状进行详细调查，主要包括混凝土剥落、开裂及支座损伤的位置、程度；②材质状况检测，采用直接有效的钻芯法对过火影响区内主要受力构件的混凝土强度进行检测评定，若混凝土剥落严重，钢筋外露，应现场截取若干组钢筋进行力学性能试验；③承载能力评定，结合缺损状况调查和材质状况与状态参数检测评定结果对桥梁现阶段的承载能力进行检算评定，必要时应通过荷载试验进一步评定其承载能力。科学、客观、合理地做好灾后检测评估工作是修复好桥梁结构物的前提。

1 受灾桥梁概况

受灾桥梁全长99m，宽50m，斜交角为0°，采用单幅布置，桥跨布置为19.1m+25.6m+25.6m+19.1m，桥面宽度布置为2×5.5m（人行道）＋2×4.5m（慢车道）＋2×3.5m（绿化带）+2×11.5m（机动车道），0#、4#桥台处设置了伸缩缝。该桥上部结构采用整体现浇钢筋混凝土T梁，支座处梁高1.8m，跨中处梁高0.9m，桥面横坡1.0%由桥面铺装形成；下部结构为桩接承台桥台和桩柱式桥墩，桩基础采用直径为1.5m的钻孔灌注桩；支座采用橡胶支座，其中0#、4#桥台处采用方形四氟滑板支座，1#、2#、3#桥墩处采用方形板式橡胶支座。该桥计算荷载标准为公路-Ⅰ级，于2012年竣工通车。2015年某日因堆放在1#桥墩附近的木柴、稻草燃烧而引起火灾，火灾持续约60min后被消防部门扑灭。

过火影响区构件损伤调查 表1

图1 翼缘板混凝土剥落、钢筋外露

图2 T梁梁底混凝土剥落

图4 横隔板混凝土剥落

图5 1#墩盖梁混凝土剥落

图6 1#墩支座烧焦

2 检测评估内容

2.1 外观损伤调查

由于引起火灾的燃烧物位于1#墩附近，因此该桥过火影响区为上部结构第1跨、第2跨和下部结构1#墩，其它墩台和桥跨未波及。通过现场详细调查，过火影响区内主要损伤情况如表1所示。

损伤典型照片如图1～图6。

2.2 材质状况检测

2.2.1 混凝土强度

在过火影响区的T梁和横隔板中随机抽取11个构件各钻取1个直径为75mm的芯样，以评定火灾受损构件混凝土强度，具体结果如表2。

过火区域抽检芯样试件混凝土抗压强度值在41.4MPa～55.5MPa之间，均能达到设计强度等级（C30）要求。

2.2.2 钢筋力学性能

现场在过火影响区的第1跨1-8#与1-9#梁之间和1-10#与1-11#梁之间的翼缘板截取1组12-HRB335的外露主筋和在1-10#梁和1-16#梁梁肋侧面截取1组8-HPB235的外露架立筋分别进行力学性能试验，具体检验结果如表3、表4。

样品经检验，12-HRB335不符合标准要求；8-HPB235符合标准要求。

2.3 承载能力评定

由于该桥第1跨、第2跨损伤严重且1#墩处支座绝大部分被烧焦、变形，已失去了正常支承功能，为避免试验荷载对桥跨结构造成进一步的损伤，本次不采用荷载试验的方式对其灾后的承载能力进行评定，仅根据上述缺损状况调查结果和材质状况检测结果进行检算评定。承载能力检算评定依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/TJ21-2011）进行，具体内容如下。

过火影响区内构件混凝土钻芯强度值 表2

12-HRB335钢筋检验结果汇总表 表3

8-HPB235钢筋检验结果汇总表 表4

配筋混凝土桥梁承载能力极限状态，应根据桥梁检测结果按下式进行计算评定：

γ0S≤R（fd，ξcαdc，ξsαdc）Z1（1-ξe)

配筋混凝土桥梁正常使用极限状态，按现行设计、养护规范及检测结果分以下三方面进行计算评定：

①限制应力

σd＜Z1σL

②荷载作用下的变形

fd1＜Z1fL

③荷载作用下的裂缝宽度

δd＜Z1δL

建立有限元模型计算桥跨结构的抗力效应和作用效应，并根据结构缺损、材质状况等实测结果引入检算系数、承载能力恶化系数、截面折减系数和活载修正系数进行修正计算。计算结果表明该桥灾后的承载能力已不满足原设计荷载（公路-Ⅰ级）的通行要求，应进行加固处理，建议请原设计单位或有资质的加固设计单位出具具体的加固设计方案。

3 管养建议

桥梁达到设计使用年限需满足“正常设计、正常施工、正常使用、正常养护”四个基本条件，而正常使用和正常养护是管养部门的职责，根据本案例建议做好以下几点工作：

①桥梁管养单位应及时落实，责任主体需明确并建立安全管理体系；

②管养单位应建立桥梁日常巡查和定期检测机制并制定桥梁养护维修年度和中长期规划；

③制定桥梁安全突发事件应急预案并定期进行演练，提高应急反应和处置能力，将损失降至最小；

④加强桥下空间使用的管理，确保满足安全需求，桥下空间使用单位应建立健全消防安全管理制度和环境卫生管理制度，且不得妨碍桥梁的日常养护、维修和检测作业。

4 结语

①承载能力检算评定是以设计规范为基础，结合实际损伤、材质状况和约束条件等进行理论计算的方法，当结构损伤较严重或约束条件发生变化时，计算就较为复杂，计算结果有一定的不确定性，此时也可以借助荷载试验的方法确定结构的实际承载能力。

②桥梁作为生命线工程，一旦出现火灾等意外事故所带来的代价是惨痛的，主管部门应转变“重建轻养”的思想，坚持“安全第一、预防为主、管理与养护并重”的原则开展管养工作。