對橋梁、隧道受火后進(jìn)行各種檢測、試驗(yàn),查明結(jié)構(gòu)受火災(zāi)損傷的情況,并根據(jù)損傷后的材料特性、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算、分析,綜合評估損傷對結(jié)構(gòu)的影響,評定結(jié)構(gòu)的安全性。
2 檢測內(nèi)容
橋梁檢測評估的主要內(nèi)容:
(1)結(jié)構(gòu)歷史情況調(diào)查;
?。?)火災(zāi)情況調(diào)查;
?。?)結(jié)構(gòu)各部件外觀特征及開裂狀況的檢查;
?。?)構(gòu)件變形檢測;
?。?)構(gòu)件碳化深度檢測;
(6)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度檢測;
?。?)構(gòu)件表面損傷層超聲檢測;
?。?)構(gòu)件鉆孔取芯檢測;
(9)預(yù)應(yīng)力筋(管道)檢測;
(10)芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn);
?。?1)芯樣混凝土抗?jié)B試驗(yàn);
?。?2)芯樣微觀檢測; 根據(jù)以上檢測結(jié)果,對火場溫度及各過火構(gòu)件的灼著溫度、混凝土強(qiáng)度折減系數(shù)、混凝土彈性模量及粘結(jié)強(qiáng)度折減系數(shù)、鋼筋強(qiáng)度折減系數(shù)、預(yù)應(yīng)力損失程度等指標(biāo)進(jìn)行評定。
?。?3)對橋梁進(jìn)行靜、動載試驗(yàn),評價結(jié)構(gòu)在等效活載作用下的承載能力及橋梁的剛度狀況;
?。?4)結(jié)合實(shí)際檢測到的材料狀況、截面尺寸狀況、預(yù)應(yīng)力損失狀況以及靜、動載試驗(yàn)結(jié)果,對橋梁的承載能力進(jìn)行全面驗(yàn)算,對現(xiàn)狀橋梁的安全性進(jìn)行評定,并提出有針對性的處理建議、加固方法和實(shí)施注意事項(xiàng)。
隧道檢測評估的主要內(nèi)容:
(1)火災(zāi)前隧道狀況調(diào)查。
?。?)火災(zāi)現(xiàn)場初步調(diào)查。
?。?)結(jié)構(gòu)安全性初步鑒定。對火損嚴(yán)重的區(qū)域的襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步安全鑒定。
?。?)火災(zāi)場景初步判斷 (最高溫度、持續(xù)時間)。
(5)檢測分析未火損區(qū)域襯砌混凝土的數(shù)據(jù)。
(6)表面特征觀測法評估受火溫度。根據(jù)襯砌混凝土表面顏色、裂紋、爆裂疏松、小錘敲擊等觀測手段快速推定火損區(qū)域受火溫度,初步得到火災(zāi)溫度場分布。
?。?)回彈法檢測混凝土強(qiáng)度損失和評估受火溫度。
?。?)鉆芯取(小)樣法檢測混凝土強(qiáng)度損失和評估受火溫度。
?。?)超聲法檢測混凝土強(qiáng)度損失、火損深度和評估受火溫度。
(10)雷達(dá)法檢測混凝土襯砌的密實(shí)度。
(11)綜合分析各方法的檢測結(jié)果,給出火損襯砌混凝土的強(qiáng)度損失、損傷深度和受火溫度的結(jié)論。
?。?2)根據(jù)檢測結(jié)果綜合評定不同火損區(qū)域襯砌結(jié)構(gòu)的受損程度。作出災(zāi)后檢測評估報(bào)告。
3 檢測方法
3.1 橋梁
現(xiàn)場檢測項(xiàng)目中,構(gòu)件碳化深度檢測、構(gòu)件變形檢測等方法同常規(guī)檢測方法相同。但超聲檢測、構(gòu)件混凝土強(qiáng)度檢測、取芯檢測的基本要求雖然與常用方法基本一致,但根據(jù)過火后橋梁的特點(diǎn),這些方法有一些值得注意的地方。
檢測區(qū)域劃分
檢測時,宜將起火部位的構(gòu)件劃分為:
混凝土損傷區(qū)(因火災(zāi)構(gòu)件混凝土脫落或開裂的區(qū)域);
?、谟绊憛^(qū)(構(gòu)件受明顯煙熏的區(qū)域)以及
③未受影響區(qū)(未見明顯煙熏區(qū)域)。
必要時分不同的區(qū)域進(jìn)行對比檢測或取樣分析。
?。?)外觀檢測 檢測橋面系如鋪裝層、伸縮縫、泄水管、欄桿等火災(zāi)后受高溫的影響程度,記錄熏黑的面積、出現(xiàn)破損、坑槽、縱向或橫向裂縫的面積、長度、位置等,使用鋼尺、卷尺、激光測距儀等儀器; 檢查梁體被火灼燒后破損程度,檢查梁體的裂縫并判明裂縫的性質(zhì);支座:對各墩柱支座的被火灼燒碳化、變形等情況進(jìn)行檢查; 蓋梁:檢查蓋梁被火灼燒的破損程度,檢查裂縫及露筋現(xiàn)象。 橋墩:檢測橋墩柱被火灼燒的破損程度,檢測混凝土強(qiáng)度、墩柱身的裂縫、露筋現(xiàn)象等。
?。?)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度檢測 構(gòu)件混凝土強(qiáng)度檢測可采用回彈法結(jié)合鉆芯法進(jìn)行。采用回彈法對比檢測混凝土剝落區(qū)、影響區(qū)及未受影響區(qū)域的混凝土強(qiáng)度,推定因火災(zāi)引起的混凝土質(zhì)量衰退區(qū)域。回彈法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程JGJ/T23一2001規(guī)定回彈法不適用于表層與內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異或內(nèi)部存在缺陷的混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的檢測,同樣該規(guī)程不適用于火災(zāi)后混凝土的檢測。但該法的原理完全可以借鑒,遭受火災(zāi)的混凝土表面的硬度是能夠反映其遭受火災(zāi)損傷的程度的。
?。?)混凝土強(qiáng)度取芯檢測及芯樣微觀分析 宜分別在混凝土剝落區(qū)及周邊影響區(qū)選擇若干位置取芯,與回彈法檢測混凝土強(qiáng)度進(jìn)行互相驗(yàn)證。取芯前,先量測取樣點(diǎn)混凝土表面與未剝落區(qū)混凝土表面的距離,然后鉆孔取樣?;炷列緲討?yīng)在取樣后馬上進(jìn)行干燥并迅速送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和微觀分析。
?。?)混凝土芯樣抗?jié)B性檢測 每個芯樣截取成3塊試樣,,每個試樣直徑100mm、高度50mm,進(jìn)行氯離子滲透系數(shù)試驗(yàn),將每個芯樣按外、中、內(nèi)三部分測試的數(shù)據(jù)取平均數(shù)。
?。?)混凝土損傷層超聲檢測 超聲法檢測混凝土損傷層時,在火災(zāi)主要影響區(qū)表面及混凝土剝落區(qū)域選擇若干區(qū)域,將表面打磨平整。然后發(fā)射探頭固定始終不動,將接收探頭沿一直線距發(fā)
?。?)預(yù)應(yīng)力筋(管道)檢測 取芯時,采用小直徑鉆頭從T梁外壁鉆至預(yù)應(yīng)力筋管道,對預(yù)應(yīng)力管道下方混凝土、預(yù)應(yīng)力管道及管道內(nèi)漿體分別取樣進(jìn)行分析。 通過對預(yù)應(yīng)力管道下方混凝土、預(yù)應(yīng)力管道及管道內(nèi)漿體分別取樣分析有助于評估預(yù)應(yīng)力筋(管道)受損狀況。根據(jù)檢測經(jīng)驗(yàn),混凝土與管道內(nèi)漿體芯樣顏色無異常;預(yù)應(yīng)力筋管道芯樣完整,外壁光滑,仍可見整齊的模具壓痕時,可以認(rèn)為火災(zāi)對鋼絞線的影響可不考慮,但不能判定火災(zāi)是否引起了T梁預(yù)應(yīng)力損失及其影響程度。如要判定火災(zāi)是否引起了箱梁預(yù)應(yīng)力損失,最好的方法還是進(jìn)行荷載試驗(yàn)。
(8)芯樣微觀檢測 對構(gòu)件芯樣,首先進(jìn)行外觀檢查和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),然后對芯樣采用X 衍射和掃描電鏡等方法進(jìn)行微觀檢測,以分析芯樣的過火特征溫度。
(9)混凝土保護(hù)層厚度測試 檢測采用鋼筋位置探測儀進(jìn)行,檢測方法為電磁法。其基本原理為電磁感應(yīng)。當(dāng)探頭探測面靠近鋼筋或其他鐵磁物質(zhì)時,探頭輸出的電信號增加,該信號被放大及補(bǔ)償處理后,由探測儀直接顯示檢測結(jié)果。
(10)構(gòu)件混凝土力學(xué)與材料性能評估 構(gòu)件混凝土力學(xué)與材料性能評估包括混凝土強(qiáng)度折減系數(shù)評定、混凝土彈性模量折減系數(shù)評定、混凝土粘結(jié)強(qiáng)度折減系數(shù)評定、鋼筋強(qiáng)度折減系數(shù)評定等方面。 構(gòu)件混凝土力學(xué)與材料性能評估在構(gòu)件火災(zāi)溫度場評定的基礎(chǔ)上進(jìn)行。根據(jù)構(gòu)件表面及內(nèi)部過火時的溫度場,可參考相關(guān)文獻(xiàn)評定構(gòu)件混凝土力學(xué)與材料性能。
?。?1)靜載試驗(yàn) 根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果對梁體主要受力部位進(jìn)行靜載測試。采用試驗(yàn)加載車等效加載,使各主控位置達(dá)到設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢驗(yàn)荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力或應(yīng)力,并測試 。
?。?2)動載試驗(yàn) 測試該橋在大地脈動下的結(jié)構(gòu)自振特性,以及車輛荷載作用下的動力特性。通過動載試驗(yàn)分析該橋結(jié)構(gòu)的自振特性(自振頻率、阻尼比、振型)、判斷其總體結(jié)構(gòu)剛度和動態(tài)特性。
(13)橋梁復(fù)核計(jì)算 通過有限元程序進(jìn)行計(jì)算分析,采用實(shí)測各種數(shù)據(jù)及靜載試驗(yàn)、動載試驗(yàn)對橋梁工作特性的檢驗(yàn),對橋梁進(jìn)行復(fù)核計(jì)算,分析其承載能力能否滿足設(shè)計(jì)荷載的要求。
3.2 姑隧道
?。?)火災(zāi)前隧道狀況調(diào)查。這方面的調(diào)查應(yīng)在評估檢測人員進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場之前展開,應(yīng)當(dāng)收集隧道的存檔資料和運(yùn)營記錄,包括調(diào)查隧道圍巖的水文地質(zhì)狀況、詳細(xì)的設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)備情況、設(shè)備運(yùn)行記錄、通風(fēng)狀況、車輛運(yùn)行情況和位置等。
?。?)火災(zāi)現(xiàn)場初步調(diào)查。主要包括:起火的時間、起火點(diǎn)位置、起火原因初步判斷、火的走向、主要燃燒物、火災(zāi)持續(xù)時間、火災(zāi)的燃燒程度、滅火方式、災(zāi)后殘留物狀態(tài)、過火區(qū)域、火災(zāi)時通風(fēng)狀況等。
(3)火損區(qū)域劃分。這一步驟應(yīng)與火災(zāi)現(xiàn)場初步調(diào)查同時進(jìn)行。觀察記錄襯砌結(jié)構(gòu)表面的損壞狀況,包括混凝土顏色、裂紋裂縫、爆裂剝落、疏松、鋼筋外露、結(jié)構(gòu)變形以及小錘敲擊現(xiàn)象等。運(yùn)用前述表面特征觀測法、火損簡單分級表,結(jié)合火損現(xiàn)象記錄,劃分火損區(qū)域。
(4)結(jié)構(gòu)安全性初步鑒定。對火損嚴(yán)重的區(qū)域的襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步安全鑒定,判別其是否仍處于破壞變形階段,初步估計(jì)火損結(jié)構(gòu)抗力能否滿足承載力要求,是否會發(fā)生大塊混凝土掉落甚至結(jié)構(gòu)坍塌,作出是否暫時封閉現(xiàn)場以確保人員安全的決定。如能確認(rèn)現(xiàn)場人員的安全有保障后,可對災(zāi)后現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)勘查。
?。?)火災(zāi)場景初步判斷。根據(jù)起火時間、起火位置、起火時隧道運(yùn)營狀況以及災(zāi)后殘留物狀態(tài)確定火災(zāi)原因、持續(xù)時間和蔓延機(jī)理等,根據(jù)燃燒物情況計(jì)算火災(zāi)載荷,判斷初步的火災(zāi)場景(最高溫度、持續(xù)時間)。
?。?)檢測分析未火損區(qū)域襯砌混凝土的數(shù)據(jù)。隧道一般較長且其結(jié)構(gòu)一般采用同一類型的混凝土。發(fā)生火災(zāi)后,很容易找到與火損區(qū)域混凝土類型一致、工作狀態(tài)相同的原型混凝土。對未火損區(qū)域的原型混凝土進(jìn)行回彈、鉆芯取樣、超聲、密度等試驗(yàn),統(tǒng)計(jì)分析這些常溫混凝土的檢測數(shù)據(jù),作為火損襯砌混凝土的相關(guān)檢測試驗(yàn)的對比基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這樣,在火損區(qū)域的相關(guān)檢測評估時,采用檢測比值與檢測目標(biāo)的關(guān)系進(jìn)行評估判斷,可以避免或減小其他復(fù)雜因素對檢測結(jié)果的影響。
?。?)表面特征觀測法評估受火溫度。根據(jù)襯砌混凝土表面顏色、裂紋、爆裂疏松、小錘敲擊等觀測手段快速推定火損區(qū)域受火溫度,初步得到火災(zāi)溫度場分布。
?。?)回彈法檢測混凝土強(qiáng)度損失和評估受火溫度。根據(jù)火損區(qū)域劃分和火災(zāi)場景的初步判斷,確定合理的回彈測試點(diǎn)分布,進(jìn)行回彈法檢測。根據(jù)試驗(yàn)歸納的火損混凝土表面硬度與回彈值的關(guān)系、回彈值(回彈比)與強(qiáng)度損失(強(qiáng)度比)的直接關(guān)系、回彈值(回彈比)與受火溫度的間接關(guān)系,對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,判斷火損區(qū)域襯砌混凝土的強(qiáng)度損失,推定各部位最高受火溫度。
?。?)鉆芯取(小)樣法檢測混凝土強(qiáng)度損失和評估受火溫度。根據(jù)火災(zāi)損傷現(xiàn)場情況和襯砌結(jié)構(gòu)體系受力特征,確定合理的芯樣鉆取點(diǎn)分布圖,采用專門的鉆芯機(jī)鉆取圓柱形芯樣,適當(dāng)加工后在試驗(yàn)機(jī)上測定火損后殘余抗壓強(qiáng)度,并通過強(qiáng)度(強(qiáng)度比)與受火溫度的關(guān)系,推斷芯樣鉆取點(diǎn)處的最高受火溫度。
?。?0)超聲法檢測混凝土強(qiáng)度損失、火損深度和評估受火溫度。選擇能反映火損規(guī)律的測試點(diǎn)以及鉆芯取樣法鉆取的芯樣,根據(jù)試驗(yàn)歸納的超聲波速(聲速比)與強(qiáng)度(強(qiáng)度比)、受火溫度的關(guān)系,采用對測法檢測襯砌混凝土的強(qiáng)度損失和評估受火溫度。利用超聲法的損傷層檢測原理,采用平測法檢測代表部位的混凝土火損深度。
?。?1)雷達(dá)法探測混凝土襯砌的密實(shí)度。
?。?2)綜合分析各方法的檢測結(jié)果,給出火損襯砌混凝土的強(qiáng)度損失、損傷深度和受火溫度的結(jié)論。
?。?3)根據(jù)檢測結(jié)果綜合評定不同火損區(qū)域襯砌結(jié)構(gòu)的受損程度。作出災(zāi)后檢測評估報(bào)告。