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空心板橋火災(zāi)后結(jié)構(gòu)承載能力試驗與安全性評估

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，通過實橋靜載試驗，掌握了火災(zāi)后橋梁的實際結(jié)構(gòu)受力狀況及實際承載能
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)后部分板梁實際承載能力降低，已不具備承受預(yù)定設(shè)計荷載的強(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：U441~．4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：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)時間約40 min。火災(zāi)
造成部分橋跨受損非常嚴(yán)重。為了解橋梁的實際
結(jié)構(gòu)受力狀況，判斷其實際承載能力，對其進(jìn)行
了詳細(xì)的承載能力試驗與安全性評估，為跨線橋
上部結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計提供技術(shù)依據(jù)。橋梁火災(zāi)后
的承載能力試驗與安全性評估主要包含兩個方面
的內(nèi)容：(1)靜載試驗；(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。跨線橋的設(shè)計荷載為：汽車一超20
級、掛車一120。火災(zāi)源位于跨線橋第KZ24、KZ25
孔(墩號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
2．1 試驗荷載
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。
計內(nèi)力計算結(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。實際試驗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 測點布置
靜載試驗中，s1、S2斷面混凝土應(yīng)力、撓度
及支座位移測點、編號見圖3～圖6所示。
圖3 S1、S2斷面應(yīng)變測點布置圖
圖4 S'斷面撓度測點布置圖
圖5 S1斷面撓度測點布置圖
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#支座變形測點布置圖
2．4 加載工況與效率
靜載試驗現(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。各試驗工況的荷載
效率系數(shù)介于0．85 1．05之間。
圖7 靜載試驗現(xiàn)場加載實景
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)場試驗中，應(yīng)變片粘帖在已打磨較密實
的底板混凝土表面，為了確定密實混凝土(底板
平均打磨深度1～2 cm)的彈性模量大小，試驗對密
實混凝土進(jìn)行了回彈值測定。回彈法測定空心板
密實混凝土的推定強(qiáng)度為55．4 MPa，混凝土強(qiáng)度
離散性小，且均大于設(shè)計值(C50)。根據(jù)混凝土回
彈測試結(jié)果，取密實混凝土彈性模量為3．45 X 104
MPa。對靜載試驗中測量得到的應(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)試驗荷載
下的實測應(yīng)力和變形。靜載試驗混凝土應(yīng)力實測
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
空心板測點編號
(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斷面撓度實測值與理論值比較曲線圖(單位：mm)
梁的應(yīng)力校驗系數(shù)均小于1，滿載時，主要測點
的應(yīng)力校驗系數(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，滿載時應(yīng)力校驗系數(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)力校驗系數(shù)均
小于1，滿載時，主要測點的應(yīng)力校驗系數(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，
滿載時應(yīng)力校驗系數(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)力校驗系
數(shù)始終大于1，滿載時為1．12。(5)在各測試工況
下，跨中及1／4斷面所有測點的撓度校驗系數(shù)均
小于1，滿載時各斷面測點的撓度校驗系數(shù)在
O．28 0．63之間。(6)在各測試工況下，各板梁撓
度實測橫向分布與理論計算相吻合。(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
試驗荷載下，各板梁撓度實測橫向分布與理論
計算相吻合，且實測值均小于理論計算值。表
明火災(zāi)后該橋跨結(jié)構(gòu)仍具有承受預(yù)定設(shè)計荷載
的剛度。(2)靜力試驗荷載下，除4#、5#、11#板
梁外，其余空心板控制斷面的實測應(yīng)力增量小
于相應(yīng)的理論計算值，其實際強(qiáng)度滿足設(shè)計荷
載要求。(3)靜力試驗荷載下，4#、5#、11#空心
板控制斷面的實測應(yīng)力增量大于相應(yīng)的理論計
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)計荷載的強(qiáng)
度。
總的來說，試驗橋跨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)計荷載的強(qiáng)度和剛度；4#、5#、11#空心板
梁的實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)部分空心板梁的實際承載能力降低。試驗
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)計荷載的強(qiáng)度
和剛度；甜、5#、11#空心板梁的實際承載能力
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，必要時需
調(diào)整截面尺寸。
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