火灾后桥梁的损伤检测与维修处理

　　摘 要：随着高速公路交通量日益增大，桥梁在运营过程中突遇火灾的情况也日渐增多。火灾高温会对梁体造成不同程度的损伤，可能导致结构的强度和刚度减弱，承载能力降低。火灾发生后需要对桥梁进行损伤检测和评价，为加固维修提供重要依据。本文以某高速公路4×30 m预应力空心板简支梁桥为例，对桥梁进行了火灾后检测，并给出了主要维修处理方案。

　　关键词：高速公路;桥梁;火灾;损伤检测;维修处理

　　火灾不仅会烧掉人类辛勤劳动所创造的物质财富，还会涂炭生灵、威胁人的生命和健康安全。火灾产生的污染物会严重污染大气，破坏周边环境，影响人们的正常生活和社会经济发展，甚至会给人类造成难以消除的身心痛苦[1-2]。

　　随着我国经济的快速发展，高速公路交通量日益增大，道路桥梁在运营过程中突遇火灾的情况也日渐增多。我国高速公路桥梁多为中小跨径预应力混凝土梁式桥，在高速公路火灾发生时，预应力混凝土梁桥受损的概率极大[3-6]。受火灾发生时高温的影响，梁体混凝土会发生爆裂、露筋、材料力学性能退化等不同程度的损伤。同时，桥梁结构的强度和刚度会减弱，承载能力也会降低，严重时将不能正常使用，需要中断交通进行维修加固。桥梁发生火灾后，要第一时间进行损伤检测，以判别火灾后桥梁结构的损伤程度、承载力水平、能否继续使用等，为后续桥梁加固维修提供重要依据[7-8]。本文以某高速公路4×30 m预应力空心板简支梁桥为工程背景，介绍了火灾后现场调查检测的内容，对桥梁各部位进行了检测和损伤程度的判别，并给出了主要的维修处理方案，为行业管理者提供了决策依据。

　　1 火灾桥梁概况

　　某高速公路大桥于2003年建成通车，桥梁全长为127.06 m，上部结构设计为4×30 m预应力空心板简支梁，桥面连续。桥梁主梁混凝土强度等级为C50，桥面铺装为沥青混凝土，设计荷载等级为汽-超20级、挂-120级。2014年1月28日09：00左右，一辆运输汽油的危化品车辆行至该桥梁附近时突发大火，起火油罐车在该桥第1跨桥面持续燃烧4 h左右，持续到当天13：00明火被扑灭。火灾对桥梁结构、桥梁支座、桥面铺装、护栏和管线等造成不同程度的损伤。为确定桥梁受火损伤情况，人们需要对桥梁进行调查检测。

　　2 火灾现场调查内容

　　依据有关技术规范和要求，对火灾现场进行调查的具体内容包括以下几个方面：①收集桥梁设计、建设施工、养护维修等资料，调查桥梁修建年度、使用情况、维修情况等。②调查起火物质、时间和原因，起火点和起火范围，火灾持续时间，火灾蔓延途径，通风情况，灭火方式和灭火过程。③调查现场其他物品的烧损情况，如铁件、铝件、铜线、陶瓷、玻璃等。④对过火桥梁的桥面铺装、防撞护栏、上部結构及桥台支座进行检查、拍照和记录，初步分析损伤程度。检查时重点关注混凝土剥落、裂缝、颜色变化，烧疏层厚度，钢筋裸露等情况。⑤在桥面不同类型病害及完好区钻取混凝土芯样，严重损伤区取至主梁顶板位置，并对芯样外观情况进行描述。火灾现场调查要详细，并做好记录、拍照等工作。

　　3 桥梁火灾损伤检测结果

　　3.1 桥面铺装检测结果

　　该桥第1跨桥面铺装在距0#桥台0～15 m纵桥向范围内受到火烧影响，桥面铺装损伤表现为局部细骨料脱离、表面干燥松散、沥青烧焦老化等。起火时，受风向的影响，横桥向损伤范围在超车道、行车道、紧急停车道均有分布。为确定各部位桥面铺装的损伤程度，在桥面不同位置共钻芯取出4个芯样进行检查，检查结果如表1所示，芯样照片如图1所示。由图表结果可知，桥面铺装在距离0#台0～8 m损伤严重，距离0#台8～15 m轻微损伤，距离0#台15 m以外基本未受火灾影响。

　　3.2 防撞护栏检测结果

　　该桥第1跨右侧混凝土防撞护栏受到火烧影响，护栏的主要检测结果为：①护栏局部损伤严重，外侧熏黑，内侧混凝土呈灰白色，表层混凝土剥离脱落;②护栏外侧敷设的管道损伤严重，外部保护套烧焦脱落，内部钢管未发现融化现象;③采用回弹法对受火区域护栏混凝土强度进行了检测，并与未受火区进行对比，结果显示，受火区域与未受火区域混凝土强度无明显差别，均满足设计强度要求。

　　3.3 桥梁上部结构检测结果

　　经现场调查检测，该桥第1跨上部结构主要检测结果为：①第1跨主梁1#、2#和3#空心板梁在0#桥台处表面被熏黑，但表层混凝土未见剥离脱落现象;②桥梁0#台1～4#支座表面被熏黑，但支座橡胶未见烧焦、老化或开裂现象;③采用回弹法对受火区域主梁混凝土强度进行了检测，并与未受火区进行对比，结果显示，受火区域与未受火区域混凝土强度无明显差别，均满足设计强度要求。上部结构主梁混凝土强度检测对比结果如表2所示。

　　3.4 桥梁下部结构检测结果

　　由于火灾燃烧主要发生在0#台附近，下部结构检测结果为：0#台右侧翼墙被全部熏黑，混凝土局部剥落、破损露筋;0#台右侧台帽局部被熏黑，混凝土未见剥落。

　　3.5 橋梁损伤评价及处置建议

　　①桥面沥青铺装和护栏敷设管道的火灾损伤较为严重，该桥第1跨桥面铺装在距0#桥台0～15 m范围内，受火烧出现局部细骨料脱离、表面干燥松散、沥青烧焦老化现象，建议对第1跨桥面沥青铺装进行铣刨后重铺。

　　②桥梁上部结构主梁、支座受火灾影响较小，除了结构表面被严重熏黑以外，构件本身未见明显损伤，桥梁承载能力基本未受影响。建议仅对结构表面外观进行处理。

　　③桥梁下部结构的火灾损伤轻微，0#台右侧翼墙出现混凝土局部剥落、破损和露筋，桥梁下部结构承载能力基本未受影响。建议对局部破损的混凝土维修处理。

　　④护栏敷设管道的火灾损伤严重，建议对损伤管道进行更换。

　　4 桥梁维修处理设计方案

　　4.1 沥青铺装维修处理方案

　　沥青铺装维修首先对受火烧影响的桥面铺装铣刨，铣刨厚度10 cm，然后重新铺筑10 cm厚的沥青混凝土，最后恢复原路面标线。沥青铺装层维修设计如图2所示。沥青路面铣刨用铣刨机进行。施工前，要确定铣刨范围，并在实地放出铣刨线样，在需铣刨路段的一端按顺序进行铣刨，铣刨尽量一次完成，除特殊原因外不得停顿。铣刨出的废料用机械集中统一运输至指定地点废弃，不得随意倾倒，以免造成环境污染。

　　沥青铺装维修所用沥青、粗集料、细集料和填料都必须满足相关规范的技术要求，并进行完善的沥青砼配合比设计，以指导施工。铺筑前，应检查与清扫工作面，将浮渣及杂物扫出路面。严格控制沥青和集料的加热温度及沥青混合料出厂温度，运料车要有完整无损的篷布覆盖，做到保温、防雨和避免污染环境。沥青混合料的压实是保证沥青面层质量的重要环节，要合理选择压路机组合及碾压步骤。

　　4.2 混凝土破损维修处理方案

　　对该桥受火破损的护栏和0#台右侧翼墙混凝土应予以凿除，直至露出钢筋，然后采用环氧砂浆进行修补。混凝土破损维修步骤如图3所示，第1步用小号的气动冲击锤清除结构表面不密实的混凝土;第2步用高压水枪清理混凝土表面浮渣，对钢筋进行除锈处理，清理修补结合面;第3步用抹刀将环氧砂浆修补材料分层压入基层表面修补，注意保证修补材料体积稳定，避免材料的过大收缩可能导致的开裂和脱落。破损修补表面干燥后，用环氧砂浆抹平、填色、捣实。

　　5 结语

　　火灾发生时会产生高温，高温易使桥梁混凝土发生爆裂、露筋、材料力学性能退化等不同程度的损伤，从而导致受火构件的强度和刚度出现不同程度的下降，严重时将导致桥梁承载能力降低，不能正常使用。对于发生火灾的桥梁结构，应在第一时间进行损伤检测和评价，必要时应立即中断交通。通过详细检测，以判别过火桥梁结构的损伤程度、承载力水平、能否继续使用等，并为后续桥梁加固维修提供重要依据。本文以某高速公路4×30 m预应力空心板简支梁桥为工程背景，介绍了火灾后现场调查检测的内容，对桥梁各部位进行了检测和损伤程度判别。检测结果表明，除桥面铺装层、桥台局部翼墙混凝土、护栏局部混凝土和附属设施出现较重的损伤外，桥梁主体结构未见明显损伤，结构承载能力基本未受影响。

　　参考文献：

　　[1]王保群，辛公锋，陶莉莉，等.公路混凝土梁板桥火灾损伤状况评定[J].公路，2020(4)：180-183.

　　[2]张赞鹏，文冲，贺献崇.火灾后预应力混凝土简支梁桥损伤程度及剩余承载能力鉴定分析[J].公路交通技术，2019(6)：65-72.

　　[3]张岗，贺拴海，侯炜，等.预应力混凝土桥梁抗火研究综述[J].长安大学学报(自然科学版)，2018(6)：1-10.

　　[4]孙鹏，侯晓萌.混凝土结构抗火研究综述与建议[J].长安大学学报(自然科学版)，2018(6)：20-30.

　　[5]王旭光.某桥梁火灾后检测评定及维修加固建议[J].北方交通，2018(5)：56-58.

　　[6]周建松，程前.空心板梁桥火灾后承载力评估[J].河南科学，2017(9)：1463-1467.

　　[7]常翔宇.火灾后混凝土桥梁检测与评估技术研究[D].天津：河北工业大学，2017：23.

　　[8]中国工程建设标准化协会.火灾后工程结构鉴定标准：T/CECS 252—2019[S].北京：中国建筑工业出版社，2019.

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