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摘 要:隨著高速公路交通量日益增大,橋梁在運營過程中突遇火災的情況也日漸增多?;馂母邷貢α后w造成不同程度的損傷,可能導致結構的強度和剛度減弱,承載能力降低?;馂陌l生后需要對橋梁進行損傷檢測和評價,為加固維修提供重要依據。本文以某高速公路4×30 m預應力空心板簡支梁橋為例,對橋梁進行了火災后檢測,并給出了主要維修處理方案。
關鍵詞:高速公路;橋梁;火災;損傷檢測;維修處理
火災不僅會燒掉人類辛勤勞動所創造的物質財富,還會涂炭生靈、威脅人的生命和健康安全?;馂漠a生的污染物會嚴重污染大氣,破壞周邊環境,影響人們的正常生活和社會經濟發展,甚至會給人類造成難以消除的身心痛苦[1-2]。
隨著我國經濟的快速發展,高速公路交通量日益增大,道路橋梁在運營過程中突遇火災的情況也日漸增多。我國高速公路橋梁多為中小跨徑預應力混凝土梁式橋,在高速公路火災發生時,預應力混凝土梁橋受損的概率極大[3-6]。受火災發生時高溫的影響,梁體混凝土會發生爆裂、露筋、材料力學性能退化等不同程度的損傷。同時,橋梁結構的強度和剛度會減弱,承載能力也會降低,嚴重時將不能正常使用,需要中斷交通進行維修加固。橋梁發生火災后,要第一時間進行損傷檢測,以判別火災后橋梁結構的損傷程度、承載力水平、能否繼續使用等,為后續橋梁加固維修提供重要依據[7-8]。本文以某高速公路4×30 m預應力空心板簡支梁橋為工程背景,介紹了火災后現場調查檢測的內容,對橋梁各部位進行了檢測和損傷程度的判別,并給出了主要的維修處理方案,為行業管理者提供了決策依據。
1 火災橋梁概況
某高速公路大橋于2003年建成通車,橋梁全長為127.06 m,上部結構設計為4×30 m預應力空心板簡支梁,橋面連續。橋梁主梁混凝土強度等級為C50,橋面鋪裝為瀝青混凝土,設計荷載等級為汽-超20級、掛-120級。2014年1月28日09:00左右,一輛運輸汽油的?;奋囕v行至該橋梁附近時突發大火,起火油罐車在該橋第1跨橋面持續燃燒4 h左右,持續到當天13:00明火被撲滅?;馂膶蛄航Y構、橋梁支座、橋面鋪裝、護欄和管線等造成不同程度的損傷。為確定橋梁受火損傷情況,人們需要對橋梁進行調查檢測。
2 火災現場調查內容
依據有關技術規范和要求,對火災現場進行調查的具體內容包括以下幾個方面:①收集橋梁設計、建設施工、養護維修等資料,調查橋梁修建年度、使用情況、維修情況等。②調查起火物質、時間和原因,起火點和起火范圍,火災持續時間,火災蔓延途徑,通風情況,滅火方式和滅火過程。③調查現場其他物品的燒損情況,如鐵件、鋁件、銅線、陶瓷、玻璃等。④對過火橋梁的橋面鋪裝、防撞護欄、上部結構及橋臺支座進行檢查、拍照和記錄,初步分析損傷程度。檢查時重點關注混凝土剝落、裂縫、顏色變化,燒疏層厚度,鋼筋裸露等情況。⑤在橋面不同類型病害及完好區鉆取混凝土芯樣,嚴重損傷區取至主梁頂板位置,并對芯樣外觀情況進行描述?;馂默F場調查要詳細,并做好記錄、拍照等工作。
3 橋梁火災損傷檢測結果
3.1 橋面鋪裝檢測結果
該橋第1跨橋面鋪裝在距0#橋臺0~15 m縱橋向范圍內受到火燒影響,橋面鋪裝損傷表現為局部細骨料脫離、表面干燥松散、瀝青燒焦老化等。起火時,受風向的影響,橫橋向損傷范圍在超車道、行車道、緊急停車道均有分布。為確定各部位橋面鋪裝的損傷程度,在橋面不同位置共鉆芯取出4個芯樣進行檢查,檢查結果如表1所示,芯樣照片如圖1所示。由圖表結果可知,橋面鋪裝在距離0#臺0~8 m損傷嚴重,距離0#臺8~15 m輕微損傷,距離0#臺15 m以外基本未受火災影響。
3.2 防撞護欄檢測結果
該橋第1跨右側混凝土防撞護欄受到火燒影響,護欄的主要檢測結果為:①護欄局部損傷嚴重,外側熏黑,內側混凝土呈灰白色,表層混凝土剝離脫落;②護欄外側敷設的管道損傷嚴重,外部保護套燒焦脫落,內部鋼管未發現融化現象;③采用回彈法對受火區域護欄混凝土強度進行了檢測,并與未受火區進行對比,結果顯示,受火區域與未受火區域混凝土強度無明顯差別,均滿足設計強度要求。
3.3 橋梁上部結構檢測結果
經現場調查檢測,該橋第1跨上部結構主要檢測結果為:①第1跨主梁1#、2#和3#空心板梁在0#橋臺處表面被熏黑,但表層混凝土未見剝離脫落現象;②橋梁0#臺1~4#支座表面被熏黑,但支座橡膠未見燒焦、老化或開裂現象;③采用回彈法對受火區域主梁混凝土強度進行了檢測,并與未受火區進行對比,結果顯示,受火區域與未受火區域混凝土強度無明顯差別,均滿足設計強度要求。上部結構主梁混凝土強度檢測對比結果如表2所示。
3.4 橋梁下部結構檢測結果
由于火災燃燒主要發生在0#臺附近,下部結構檢測結果為:0#臺右側翼墻被全部熏黑,混凝土局部剝落、破損露筋;0#臺右側臺帽局部被熏黑,混凝土未見剝落。
3.5 橋梁損傷評價及處置建議
?、贅蛎鏋r青鋪裝和護欄敷設管道的火災損傷較為嚴重,該橋第1跨橋面鋪裝在距0#橋臺0~15 m范圍內,受火燒出現局部細骨料脫離、表面干燥松散、瀝青燒焦老化現象,建議對第1跨橋面瀝青鋪裝進行銑刨后重鋪。
?、跇蛄荷喜拷Y構主梁、支座受火災影響較小,除了結構表面被嚴重熏黑以外,構件本身未見明顯損傷,橋梁承載能力基本未受影響。建議僅對結構表面外觀進行處理。
?、蹣蛄合虏拷Y構的火災損傷輕微,0#臺右側翼墻出現混凝土局部剝落、破損和露筋,橋梁下部結構承載能力基本未受影響。建議對局部破損的混凝土維修處理。
?、茏o欄敷設管道的火災損傷嚴重,建議對損傷管道進行更換。
4 橋梁維修處理設計方案
4.1 瀝青鋪裝維修處理方案
瀝青鋪裝維修首先對受火燒影響的橋面鋪裝銑刨,銑刨厚度10 cm,然后重新鋪筑10 cm厚的瀝青混凝土,最后恢復原路面標線。瀝青鋪裝層維修設計如圖2所示。瀝青路面銑刨用銑刨機進行。施工前,要確定銑刨范圍,并在實地放出銑刨線樣,在需銑刨路段的一端按順序進行銑刨,銑刨盡量一次完成,除特殊原因外不得停頓。銑刨出的廢料用機械集中統一運輸至指定地點廢棄,不得隨意傾倒,以免造成環境污染。
瀝青鋪裝維修所用瀝青、粗集料、細集料和填料都必須滿足相關規范的技術要求,并進行完善的瀝青砼配合比設計,以指導施工。鋪筑前,應檢查與清掃工作面,將浮渣及雜物掃出路面。嚴格控制瀝青和集料的加熱溫度及瀝青混合料出廠溫度,運料車要有完整無損的篷布覆蓋,做到保溫、防雨和避免污染環境。瀝青混合料的壓實是保證瀝青面層質量的重要環節,要合理選擇壓路機組合及碾壓步驟。
4.2 混凝土破損維修處理方案
對該橋受火破損的護欄和0#臺右側翼墻混凝土應予以鑿除,直至露出鋼筋,然后采用環氧砂漿進行修補。混凝土破損維修步驟如圖3所示,第1步用小號的氣動沖擊錘清除結構表面不密實的混凝土;第2步用高壓水槍清理混凝土表面浮渣,對鋼筋進行除銹處理,清理修補結合面;第3步用抹刀將環氧砂漿修補材料分層壓入基層表面修補,注意保證修補材料體積穩定,避免材料的過大收縮可能導致的開裂和脫落。破損修補表面干燥后,用環氧砂漿抹平、填色、搗實。
5 結語
火災發生時會產生高溫,高溫易使橋梁混凝土發生爆裂、露筋、材料力學性能退化等不同程度的損傷,從而導致受火構件的強度和剛度出現不同程度的下降,嚴重時將導致橋梁承載能力降低,不能正常使用。對于發生火災的橋梁結構,應在第一時間進行損傷檢測和評價,必要時應立即中斷交通。通過詳細檢測,以判別過火橋梁結構的損傷程度、承載力水平、能否繼續使用等,并為后續橋梁加固維修提供重要依據。本文以某高速公路4×30 m預應力空心板簡支梁橋為工程背景,介紹了火災后現場調查檢測的內容,對橋梁各部位進行了檢測和損傷程度判別。檢測結果表明,除橋面鋪裝層、橋臺局部翼墻混凝土、護欄局部混凝土和附屬設施出現較重的損傷外,橋梁主體結構未見明顯損傷,結構承載能力基本未受影響。
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