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空心板橋火災(zāi)后結(jié)構(gòu)承載能力試驗(yàn)與安全性評估

文檔作者：張亮文檔來源：上海市浦東新區(qū)公路管理署			點(diǎn) 擊數(shù)：
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124 橋梁結(jié)構(gòu) 城市道橋與防洪 2014年7月第7期
空心板橋火災(zāi)后結(jié)構(gòu)承載能力試驗(yàn)與安全性評估
張 亮
(上海市浦東新區(qū)公路管理署，上海市210000)
摘要：該文針對某空心板橋火災(zāi)后的技術(shù)狀況進(jìn)行了現(xiàn)場檢測與損傷評估，研究探討了火災(zāi)對中小跨徑空心板橋結(jié)構(gòu)性能的
影響。在現(xiàn)場檢測橋跨結(jié)構(gòu)火災(zāi)后技術(shù)狀況的基礎(chǔ)上，通過實(shí)橋靜載試驗(yàn)，掌握了火災(zāi)后橋梁的實(shí)際結(jié)構(gòu)受力狀況及實(shí)際承載能
力，對火災(zāi)后橋跨結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行了評估。結(jié)果表明，火災(zāi)后部分板梁實(shí)際承載能力降低，已不具備承受預(yù)定設(shè)計(jì)荷載的強(qiáng)度。
關(guān)鍵詞：空心板橋；火災(zāi)溫度；技術(shù)狀況；檢測；綜合評定
中圖分類號(hào)：U441~．4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009-7716(2014)07—0124—03
0 前言
2011年10月23日12：50左右，上海市某空心板
跨線橋發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間約40 min?；馂?zāi)
造成部分橋跨受損非常嚴(yán)重。為了解橋梁的實(shí)際
結(jié)構(gòu)受力狀況，判斷其實(shí)際承載能力，對其進(jìn)行
了詳細(xì)的承載能力試驗(yàn)與安全性評估，為跨線橋
上部結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。橋梁火災(zāi)后
的承載能力試驗(yàn)與安全性評估主要包含兩個(gè)方面
的內(nèi)容：(1)靜載試驗(yàn)；(2)橋梁結(jié)構(gòu)安全性評估。
1 工程背景
某跨線橋主線分上、下行兩幅設(shè)置，單幅橋
寬15 19 m，上部結(jié)構(gòu)采用先張法預(yù)應(yīng)力空心板
梁，梁高為0．9 m，梁寬0．99 m。下部結(jié)構(gòu)采用柱
樁式橋墩，蓋梁為鋼筋混凝土矩形蓋梁，基礎(chǔ)為
鉆孔灌注樁?？缇€橋的設(shè)計(jì)荷載為：汽車一超20
級(jí)、掛車一120?；馂?zāi)源位于跨線橋第KZ24、KZ25
孔(墩號(hào)PZ24～PZ26)正下方的倉庫。受火災(zāi)影響
的橋跨結(jié)構(gòu)的立面圖見圖1所示。經(jīng)初步判斷，各
空心板梁混凝土表面火災(zāi)溫度500～700oC，部分墩
柱、蓋梁表面火災(zāi)溫度大于800％t 】。
1894 ． 2196 一． 1996 ． 1996
KZ 凸 KZ 凸 Kz24 Kz 26凸
PZ22 PZ23 PZ24 PZ25 PZ26 PZ27
煙熏 煙熏 火災(zāi) 火災(zāi) 未受火災(zāi)影響
圖1 火災(zāi)~ KZ22一 6立面圖(單位：cm)
2 靜載試驗(yàn)
2．1 試驗(yàn)荷載
根據(jù)靜力荷載效率要求及主要控制斷面的設(shè)
收稿日期：2014—03—08
作者簡介：張亮(1980")，男，上海人，工程師。從事公路、橋
梁工程管理工作。
計(jì)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，再考慮加載車輛的特性，選用
了6輛單車滿載總重約32 t的四軸載重車作加載車
輛。實(shí)際試驗(yàn)車輛的前后軸輪距為600 cm，前軸
一中前軸輪距為175 cm，兩中軸輪距為290 cm，
中后軸一后軸輪距為135 cm左右。
2．2 測試區(qū)域、測試內(nèi)容
根據(jù)跨線橋的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)和火災(zāi)后的受損
狀況，選取Kz24孔右幅橋跨最不利的控制斷面作
為靜載試驗(yàn)的測試位置，具體位置如圖2所示。
圖2 KZ24孔右幅測試斷面示意圖(單位：cm)
測試內(nèi)容主要包括：(1)跨中斷面s1在相應(yīng)最
不利荷載作用下混凝土應(yīng)力；(2)四分點(diǎn)斷面s2在
相應(yīng)最不利荷載作用下混凝土應(yīng)力；(3)s1、s2斷
面在相應(yīng)測試工況最不利荷載作用下主梁撓度；
(4)主梁在相應(yīng)測試工況最不利荷載作用下的支
座變形。
2．3 測點(diǎn)布置
靜載試驗(yàn)中，s1、S2斷面混凝土應(yīng)力、撓度
及支座位移測點(diǎn)、編號(hào)見圖3～圖6所示。
圖3 S1、S2斷面應(yīng)變測點(diǎn)布置圖
圖4 S'斷面撓度測點(diǎn)布置圖
圖5 S1斷面撓度測點(diǎn)布置圖
2014年7月第7期 城市道橋與防洪 橋梁結(jié)構(gòu)125
圖6 PZ24#、PZ25#支座變形測點(diǎn)布置圖
2．4 加載工況與效率
靜載試驗(yàn)現(xiàn)場加載情況參見圖7所示，各工
況具體加載位置見圖8所示。各試驗(yàn)工況的荷載
效率系數(shù)介于0．85 1．05之間。
圖7 靜載試驗(yàn)現(xiàn)場加載實(shí)景
一 1000 _ ． ． 496
圖8 S1、S2斷面對稱加載車輛布置示意圈(單位：em)
3 結(jié)果分析與討論
在現(xiàn)場試驗(yàn)中，應(yīng)變片粘帖在已打磨較密實(shí)
的底板混凝土表面，為了確定密實(shí)混凝土(底板
平均打磨深度1～2 cm)的彈性模量大小，試驗(yàn)對密
實(shí)混凝土進(jìn)行了回彈值測定。回彈法測定空心板
密實(shí)混凝土的推定強(qiáng)度為55．4 MPa，混凝土強(qiáng)度
離散性小，且均大于設(shè)計(jì)值(C50)。根據(jù)混凝土回
彈測試結(jié)果，取密實(shí)混凝土彈性模量為3．45 X 104
MPa。對靜載試驗(yàn)中測量得到的應(yīng)變和變形原始
數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各測試部位在相應(yīng)試驗(yàn)荷載
下的實(shí)測應(yīng)力和變形。靜載試驗(yàn)混凝土應(yīng)力實(shí)測
結(jié)果及與理論值的比較見圖9～圖1 1所示。
火災(zāi)后靜載試驗(yàn)測試結(jié)果表明：(1)在對稱加
載及偏載工況下，除甜板梁外，跨中斷面其余板
(a)Sl斷面
空心板測點(diǎn)編號(hào)
(b)S2斷面
圈9 加載控制斷面對稱加載混凝土應(yīng)力曲線圖(單位：MPa)
(a)S1斷面
(b)s2斷面
圖10 加載控制斷面偏載混凝土應(yīng)力曲線圖(單位：MPa)
(a)對稱加載
圖11 S1斷面撓度實(shí)測值與理論值比較曲線圖(單位：mm)
梁的應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)均小于1，滿載時(shí)，主要測點(diǎn)
的應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)在0．33～0．80之間。(2)在對稱加載
工況下，跨中斷面4#板梁在加載過程中應(yīng)力始終
偏大，滿載時(shí)應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)為1．05。(3)在對稱加
載及偏載工況下，除斜、5樣、1l}≠板梁外，近
126 橋梁結(jié)構(gòu) 城市道橋與防洪 2014年7月第7期
PZ25墩1／4斷面(S2)其余板梁的應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)均
小于1，滿載時(shí)，主要測點(diǎn)的應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)
在0．20～0．85之間。(4)在對稱加載工況下，1／4
斷面4#、5#板梁在加載過程中應(yīng)力始終偏大，
滿載時(shí)應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)在1．03～1．34之間；偏載工
況下，1／4斷面11#板梁在加載過程中應(yīng)力校驗(yàn)系
數(shù)始終大于1，滿載時(shí)為1．12。(5)在各測試工況
下，跨中及1／4斷面所有測點(diǎn)的撓度校驗(yàn)系數(shù)均
小于1，滿載時(shí)各斷面測點(diǎn)的撓度校驗(yàn)系數(shù)在
O．28 0．63之間。(6)在各測試工況下，各板梁撓
度實(shí)測橫向分布與理論計(jì)算相吻合。(7)各控制
荷載卸載后的結(jié)構(gòu)相對殘余應(yīng)變和相對殘余撓
度均遠(yuǎn)小于20％，表明試驗(yàn)過程中橋梁一直處于
彈性工作階段。
4 橋梁結(jié)構(gòu)安全性評估
根據(jù)火災(zāi)后橋跨結(jié)構(gòu)各部件的技術(shù)狀況檢
測與承載能力試驗(yàn)結(jié)果，對火災(zāi)孔(Kz24～KZ25)
橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性評估。結(jié)果表明：(1)靜力
試驗(yàn)荷載下，各板梁撓度實(shí)測橫向分布與理論
計(jì)算相吻合，且實(shí)測值均小于理論計(jì)算值。表
明火災(zāi)后該橋跨結(jié)構(gòu)仍具有承受預(yù)定設(shè)計(jì)荷載
的剛度。(2)靜力試驗(yàn)荷載下，除4#、5#、11#板
梁外，其余空心板控制斷面的實(shí)測應(yīng)力增量小
于相應(yīng)的理論計(jì)算值，其實(shí)際強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)荷
載要求。(3)靜力試驗(yàn)荷載下，4#、5#、11#空心
板控制斷面的實(shí)測應(yīng)力增量大于相應(yīng)的理論計(jì)
算值。根據(jù)現(xiàn)行《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)
程》(JTG／T J21—2011)第8．3．1條 ，可判定4#、
5#、11#空心板不具備承受預(yù)定設(shè)計(jì)荷載的強(qiáng)
度。
總的來說，試驗(yàn)橋跨1#～3#、6#一10#、12#～15#
空心板梁的靜力性能滿足規(guī)范要求，具有承受預(yù)
定設(shè)計(jì)荷載的強(qiáng)度和剛度；4#、5#、11#空心板
梁的實(shí)際承載能力不滿足規(guī)范要求。
5 結(jié)論
火災(zāi)后，KZ24、KZ25孔結(jié)構(gòu)已產(chǎn)生損傷，橋
梁結(jié)構(gòu)部分空心板梁的實(shí)際承載能力降低。試驗(yàn)
橋跨1#～3#、6}}～l0#、12#~15#空心板梁的靜力性
能滿足規(guī)范要求，具有承受預(yù)定設(shè)計(jì)荷載的強(qiáng)度
和剛度；甜、5#、11#空心板梁的實(shí)際承載能力
不滿足規(guī)范要求。
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(上接第123頁)
極大改善頂板的受力性能。此外，注意頂板磨腳
處應(yīng)加強(qiáng)配筋或優(yōu)化。
(4)減小預(yù)應(yīng)力間距或增加鋼束特性值能在
一定程度上改變頂板受力狀態(tài)，但當(dāng)截面確定
后，預(yù)應(yīng)力效應(yīng)變化不一定能夠使頂板受力全部
趨于有利方向，應(yīng)合理布置鋼束間距，必要時(shí)需
調(diào)整截面尺寸。
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