白山立交橋火燒跨檢測評估

陳一寧

(沈陽市市政工程設計研究院,遼寧沈陽 110005)

1 橋梁概況

白山立交橋（二環(huán)黃河大街立交橋）建于1998年，為四層定向式立交。2013年10月，第三層的黃河大街直行橋第1聯(lián)（18 m+5×21 m+18 m）的第1跨和第2跨由于橋下堆積的雜物起火而遭到火燒，梁體和橋墩均有不同程度的損傷，其中2跨損傷較為嚴重。

第三層的黃河大街直行橋，共29跨，橋長585m，橋寬25.5 m，局部寬18 m。上部結構為等截面鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，梁高1.1 m，采用30#混凝土現(xiàn)場澆筑，橫向為單箱雙室和單箱多室截面，箱兩側懸臂分別為2.5 m，下部結構為1.5 m×0.8 m矩形橋墩，樁基礎均為挖孔樁，橋臺為鋼筋混凝土一字型橋臺。荷載等級為汽車-20級，掛車-100。

2 外觀檢查及無損檢測結果

（1）第1聯(lián)第2跨東半幅箱梁底板、腹板及翼緣板混凝土存在大面積破損露筋現(xiàn)象；

（2）第1聯(lián)箱梁內側翼緣板被熏黑；

（3）東半幅C1#墩墩頂內側支座受火災影響，支座發(fā)生明顯色變，支座下方混凝土存在破損現(xiàn)象，但支座本身未發(fā)生明顯變形和開裂現(xiàn)象；

（4）第1聯(lián)C0#臺、C1#墩、C2#墩被熏黑；

（5）第1、2跨箱梁的混凝土強度推定值分別為27.9 MPa和28.2 MPa，推定強度勻質系數分別為0.93和0.94，平均強度勻質系數分別為1.07和1.08。

通過外觀檢查及無損檢測結果可以推斷，經過火燒以后，第2跨梁體和C1#橋墩混凝土損傷較為嚴重，被火燒傷的混凝土強度出現(xiàn)了小幅度的下降，且低于設計強度。

3 荷載試驗目的及評價方法

本次試驗的主要目的是測試火燒事故后橋梁的抗彎承載能力是否能滿足設計要求，以此評價火燒事故對橋梁造成影響的程度。

評價方法為對比法，即通過第1聯(lián)的第1跨和第2跨的實測數據與理論計算數據的對比，評價火燒事故后橋梁的抗彎承載能力是否能滿足設計要求；通過第1聯(lián)的第1跨和第2跨的實測數據與最后一聯(lián)的第28跨和第29跨的實測數據對比，評價火燒事故對橋梁造成影響的程度。

考慮到此前從未對火燒梁跨進行過荷載試驗，無法對第1聯(lián)的第1跨和第2跨火燒前后的實測數據進行對比分析，那么退而求其次，能否找到與第1聯(lián)梁體的跨徑、構件尺寸、結構形式、每聯(lián)的梁跨數量等參數均相同的兩跨作為試驗跨，以此試驗數據作為第1聯(lián)的第1跨和第2跨火燒前的試驗數據進行對比分析。經過仔細篩選后，完全符合條件的試驗跨最終確定為第4聯(lián)的第28跨和第29跨。

4 荷載試驗

本次靜載試驗依據《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG/J21-2011）的相關規(guī)定進行。根據現(xiàn)場實際情況，采用三軸載重汽車進行加載。

試驗控制截面選擇的第1跨、第2跨、第28跨和第29跨跨中最不利截面以及C1#墩和C28#墩支點截面[1，2]，此外，在火燒損傷最嚴重的第2跨增加一個測試截面（3-3截面）。采集的試驗數據為上述跨中最不利截面的應變和撓度、3-3截面的應變以及支點截面的應變。為保證試驗數據的準確性，在設置混凝土應變測點的同時，還設置了鋼筋應變測點，見圖1、圖2。

圖1 第1聯(lián)試驗測點布置圖

第1聯(lián)荷載試驗工況如下。

（1）工況1：對1-1斷面最大正彎矩對稱加載，加載效率95.9%。

測試內容：1-1斷面各測點的應力，第1跨跨中撓度，主要受力部位裂縫觀測。

（2）工況2：對1-1斷面最大正彎矩偏心加載。

測試內容：1-1斷面各測點的應力，第1跨跨中撓度，主要受力部位裂縫觀測。

（3）工況3：對2-2斷面最大負彎矩對稱加載，加載效率98.7%。

測試內容：2-2斷面各測點的應力，第2跨跨中撓度，主要受力部位裂縫觀測。

（4）工況4：對3-3斷面最大正彎矩對稱加載，加載效率99.9%。

測試內容：3-3斷面各測點的應力，第2跨跨中撓度，主要受力部位裂縫觀測。

（5）工況5：對4-4斷面最大正彎矩對稱加載，加載效率97.2%。

測試內容：4-4斷面各測點的應力，第2跨跨中撓度，主要受力部位裂縫觀測。

（6）工況6：對4-4斷面最大正彎矩偏心加載。

測試內容：4-4斷面各測點的應力，第2跨跨中撓度，主要受力部位裂縫觀測。

第4聯(lián)荷載試驗工況如下。

（1）工況1：對1-1斷面最大正彎矩對稱加載，加載效率95.9%。

測試內容：1-1斷面各測點的應力，第1跨跨中撓度，主要受力部位裂縫觀測。

（2）工況2：對1-1斷面最大正彎矩偏心加載。

測試內容：1-1斷面各測點的應力，第1跨跨中撓度，主要受力部位裂縫觀測。

（3）工況3：對2-2斷面最大負彎矩對稱加載，加載效率98.7%。

測試內容：2-2斷面各測點的應力，第2跨跨中撓度，主要受力部位裂縫觀測。

（4）工況4：對3-3斷面最大正彎矩對稱加載，加載效率97.2%。

測試內容：3-3斷面各測點的應力，第2跨跨中撓度，主要受力部位裂縫觀測。

（5）工況5：對3-3斷面最大正彎矩偏心加載。

測試內容：3-3斷面各測點的應力，第2跨跨中撓度，主要受力部位裂縫觀測。

5 數據分析

通過對現(xiàn)場荷載試驗數據的采集、整理和分析后，得出兩個試驗聯(lián)的測點應變校驗系數和撓度校驗系數，并以此作為評價橋梁各截面抗彎承載能力的重要指標，見表1。

根據《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG/T J21-2011）中的相關規(guī)定，第1聯(lián)梁體各工況測點應變校驗系數在0.45～0.89之間，撓度校驗系數在0.58～0.89之間，說明橋梁結構抗彎承載能力滿足設計要求[3]。

表1 檢測數據對比分析表

將第1聯(lián)測點應變和撓度校驗系數最大值與第4聯(lián)測點應變和撓度校驗系數最大值一一對比后可發(fā)現(xiàn)，各試驗工況第1聯(lián)的應變和撓度校驗系數均略大于第4聯(lián)，說明經過火燒事故后的第1聯(lián)梁體的抗彎承載能力略低于第4聯(lián)梁體[4，5]。

綜上所述，雖然經過火燒事故后的第1聯(lián)梁體的抗彎承載能力仍然能夠滿足設計要求，但受到火燒的影響，第1聯(lián)梁體的抗彎承載能力確實出現(xiàn)了小幅度的下降。

6 結語

本次橋梁檢測工程主要針對火燒事故范圍內的梁跨抗彎承載能力進行檢測，并通過對比試驗的方法，在評定梁跨抗彎承載能力是否滿足設計要求的同時，對火燒事故給梁體造成的損傷程度做出評價。

該工程中，第1聯(lián)和第4聯(lián)梁體的跨徑、結構形式等參數均相同，且荷載試驗對應工況的加載效率也相同，在對第1聯(lián)梁體的抗彎承載能力做出定性分析的基礎上，甚至可以定量得出抗彎承載能力下降的比例。這將為下一步的橋梁加固設計提供可靠且實用的數據基礎。

[1]JTG D62—2004，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范[S].

[2]JTG D60—2004，公路橋涵設計通用規(guī)范[S].

[3]JTG/T J21—2011，公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程[S].

[4]張俊平.橋梁檢測[M].北京：人民交通出版社，2002.

[5]諶潤水,胡釗芳.公路橋梁荷載試驗[M].北京：人民交通出版社，2003.