火烧梁体加固技术浅析

摘要： 结合工程实例，分析火烧梁体加固技术。

Abstract: With practical examples, fire beam reinforcement technology is analyzed.

关键词： 火烧；梁体；加固

Key words: fire；beam；reinforcement

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）25-0127-02

0 引言

随着社会的发展，桥梁遭受火灾的次数亦在逐渐增多。火灾不仅造成很大的经济损失，而且对桥梁结构本身造成不同结构的破坏，损坏严重时必须加固补强才可投入运营。本文结合陕西西铜高速公路耀县高架桥火灾工程实例，介绍火烧梁体的加固补强技术,以便对类似工程提供借鉴。

1 桥梁概况

耀县高架桥上行线于1999年9月竣工通车，设计荷载等级为汽-超20、挂-120。

下行线于1992年12月竣工通车，设计荷载等级为汽-20级、挂-100，业主于2008年6月对下行线进行过维修加固改造。

火烧桥孔上行线所属桥联的上部结构为：4×29.6m预应力混凝土连续箱梁，梁高1.6m，下部结构为82～86号独柱墩，桩基础；下行线所属桥联的上部结构为：5×30m预应力混凝土连续箱梁，梁高1.4m，下部结构为79～84号独柱墩，桩基础。

2 火烧概况

一辆油罐车因雨天路滑，车辆侧翻到高架桥护栏上，导致罐体裂缝，汽油大量外泄，部分汽油沿桥梁泄水孔流到桥下河道中。同时，侧翻引发火灾，火焰迅速蹿高直接烧灼桥梁。火灾持续时间约1小时，最终经消防中队采用水淋方式扑灭。事后，高架桥上行线84～86孔，下行线81～83孔损坏严重。

3 病害梁体试验检测结果

3.1 上行线85孔1、2、3号箱梁、86孔1号箱梁，下行线82孔1号箱梁严重烧伤，过火温度约为700-800度，梁体表面呈现浅黄色，伴有严重砼剥落、漏筋，混凝土强度不能满足设计要求。

3.2 上行线85#墩左侧和下行线82号墩右侧中度烧伤，烧伤部位的混凝土强度不能满足设计要求。

上述构件均评为状态Ⅲ，中度烧灼尚未破坏，显著影响结构材料或结构性能，明显变形或开裂，对结构安全性或正常使用性产生不利影响，应采取加固或局部更换措施。

3.3 根据静载试验检测结果，两试验孔均受到火灾影响，强度和刚度明显下降。其中，上行线85孔损伤较86孔更为严重。该两孔承载力已不能满足设计和正常运营要求。

3.4 动载检测结果表明，上行线86孔动刚度与未过火的87孔相近，频率比分别为1.235和1.228，85孔一阶自振频率比相对较低，为1.077。下行线82孔的频率比为0.977～1.086，基本上与计算值相近。可见，火灾对动刚度造成一定的损失。

检测报告结论：该桥的承载能力和工作性能不能满足设计要求，必须进行立即加固或改建。

4 桥梁加固方案设计原则

桥梁加固设计原则：遵照原设计荷载及标准，进行相关部位结构计算，在满通部部颁有关规范及标准要求前提下，降低工程造价。

5 维修加固设计主要内容

5.1 对火烧上行线85～86孔、下行线82孔受损严重梁体梁体的修复方案进行比选：

方案一：对受损严重梁体采用组合截面结构（砼+钢板）方法进行加固。

优点：直接加固梁体，施工技术要求低。

缺点：需定期涂刷防护漆，后期养护费用较高；工程造价较高；工期较长，对交通保畅不利。

方案二：对受损严重梁体采用粘贴钢板方法进行加固。

优点：直接加固梁体，施工技术要求底；工期较短，对交通保畅有利；工程造价较低。

缺点：需定期涂刷防护漆，后期养护费用较高。

5.2 对于其它一般受损梁体梁体的修复方案进行比选：

方案三：对于其它一般受损梁体在梁底采用粘贴4片，每片15cm宽、8mm厚Q345扁钢带方法进行加固。

优点：施工技术要求底；工期较短，对交通保畅有利。

缺点：需定期涂刷防护漆，后期养护费用较高。

方案四：对于其它一般受损梁体在梁底采用钢绞线网片-聚合物砂浆方法进行加固。

优点：常规养护，后期养护费用较低。

缺点：施工技术要求高；工期较长，对交通保畅不利。

5.3 梁体计算分析：

①刚度计算结果（表1）

②强度度计算结果（表2）

经预算分析，方案一总造价460万元；方案二455万元。

火烧后梁体混凝土耐久性及强度均有不同程度的降低，由检测报告结论来看，主要试验工况挠度校验系数大于1，应变校验系数也较大，说明梁体刚度降低较严重，因此，本次加固设计针对受损严重程度的不同，采用不同的加固处理方式：对于严重受损梁体，采用钢板-混凝土组合截面加固（方案1）和粘贴钢板加固（方案2）；对于一般受损梁体，采用粘贴钢带加固（方案3）和钢绞线网片-聚合物砂浆（方案4）两种加固方案进行比较，两者在施工难易程度等方面各有优劣，造价相当，都可以有效的恢复提高梁体的各项性能指标。

经计算分析，从结构受力角度对两种方案进行比较，根据检测报告，对箱梁底板混凝土采用C15标号，模拟刚度的降低。对上行线进行计算分析，发现受损后梁体刚度只能达到原梁体的87%，而采用方案1、2加固后，两者基本均可恢复到原梁体刚度，方案1效果略好，但差别不大。对承载能力极限状态复核验算发现，两种方式增加的恒载效应均不大，在5%以内，但R抗力提高程度差别较大，方案1的R抗力比原设计提高24%，方案2则只有6%，显然方案1加固效果要好于方案2，结合其他相关影响因素综合分析得出如下结论：对于严重受损梁体推荐采用方案1进行加固，对一般受损梁体推荐采用方案3进行加固。

5.4 其它病害处理：

①对受损原横隔板进行修复。

②对其它区域污染的梁体外表面及墩柱、盖梁打磨，表面涂装。

6 加固后的荷载试验结果

6.1 梁体挠度校验系数在0.63～0.91之间，应变校验系数在0.30～0.82之间，且挠度与应变的平均校验系数均小于1，说明该桥目前满足设计要求。

6.2 主梁变形及裂缝观测：在各工况试验荷载作用下测试断面未发现裂缝，主梁未发生异常变形，混凝土与钢板无相对滑移。

6.3 动载试验：实测的振动时域曲线符合预应力混凝土连续梁桥的振动规律，振动时域、频域曲线及阻尼比合理。实测的一阶频率大于计算值，一阶频率的校验系数为0.59，小于1，说明目前该桥的整体刚度大于理论刚度，满足设计要求。

6.4 承载能力评估：本次加固设计根据受损梁体病害具体情况，有针对性的采取了组合断面和粘贴钢带两种不同的加固措施，通过加固前后结构承载能力检算表明，组合断面加固的主梁承载能力安全系数从1.15～2.00提高至1.33～2.33,粘贴钢带加固的主梁承载能力安全系数从1.16～1.99提高至1.26～2.26，未加固主梁的承载能力安全系数从1.15～1.16提高至1.19～1.24，加固后桥梁整体承载能力明显提高。

7 结束语

本文介绍了某高架桥火烧桥孔加固技术，实践证明，该桥加固后工作性能良好，达到设计指标，施工方便，对原结构不产生新的损伤，可作为同类工程的参考。

参考文献：

[1]上海市：《火灾后混凝土构件评定标准》（DBJ08-216-96）.1996.

[2]中国建筑工程标准化协会：《火灾后建筑结构鉴定标准（报批稿）》，2006.

[3]交通部.《混凝土结构加固技术规范》（中国工程建设标准化协会标准），1992.