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摘要：以云南某高速过火桥梁为例，现场勘察及静动载实验数据为依据，分别从外观损伤、混凝土强度、预应力损失、承载能力等多方面探讨过火预应力T形梁桥的损伤情况，以期为同类型问题桥梁提供相应参考。
关键词：过火桥梁；预应力T梁；损伤评估；
随着我国高速公路建设的飞速发展，需维护运营的桥梁数量也在快速增加，同时，运维期间桥梁遭受火灾的概率也在逐渐增大，有关桥梁火灾的新闻报道也越来越多。桥梁火灾后损伤评估也成为桥梁运管单位需要面对的新问题[1]。目前针对桥梁火灾后的损伤评估资料还较少，国内权威的损伤评估鉴定研究主要针对工业及民用建筑，工民建与的桥梁所采用结构形式及荷载种类存在一定区别，工民建主要以普通钢筋混凝土为主，桥梁结构则大量采用预应力结构，因此，直接采用工民建火灾后结构鉴定对桥梁结构进行评估还存在一定局限性。
以云南某高速过火桥梁为例，现场勘察及静动载实验数据为依据，分别从外观损伤、混凝土强度、预应力损失、承载能力等多方面探讨过火预应力T形梁桥的损伤情况。
1 概况
云南省某高速公路按四车道山岭重丘区高速公路标准建设。上部结构形式为6-20m预应力混凝土T形梁桥，墩柱形式为钢筋混凝土圆形双柱墩，设计荷载为汽车-超20级，挂车-120。2017年6月某日下午02时33分，一装载23吨原料油的油罐车在桥址处失控单方肇事后起火，事故发生后两小时扑灭明火，火灾导致桥梁桥面系、上部结构、下部结构不同程度受损，为查明桥梁受损情况，按《公路桥梁技术状况评定标准》[2]、《公路桥梁承载能力检测评定规程》[3]等相应标准，对过火桥梁损伤情况进行现场勘察及相关荷载试验。
2 检测评估情况
通过桥梁外观检查、静力荷载试验、动力荷载试验及桥梁结构的计算与分析，评定桥梁结构的实际工作状态。
2.1 外观损伤
过火后T梁呈浅黄色，表面起鼓，且棱角处严重脱落，参考《火灾后建筑结构鉴定标准》（CECS 252-2009）[4]附录B混凝土表面颜色、裂损剥落、锤击反应与温度的关系，推测T梁表面混凝土过火温度在900℃~1000℃。过火后T梁如图2.1.1所示：
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图2.1.1过火后T梁图
2.2 钻芯检查
2-2#梁竖向对称裂缝位置采取钻芯检测，芯样厚度3.4cm，芯样较为完整，裂缝深度未超过芯样厚度。
2.3 过火混凝土强度结果
灼烧严重区域T梁腹板混凝土回弹强度均小于混凝土未剥落区域的混凝土回弹强度，且小于设计强度，见表2.4.1所列。
表2.4.1 T梁灼烧严重区域与混凝土未剥落区域混凝土回弹强度对比明细表
3 静动载试验评估分析
为了解火灾对桥梁结构的损伤，确定火灾后桥梁上部结构的具体影响，对受火灾影响最严重的第1跨至第4跨进行静动载试验，确定结构承载能力、挠度等指标是否满足原设计要求。
3.1 静载试验评估
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图3.1.1 应变、挠度测点布置示意图
静载试验主要针对结构应变、挠度、裂缝进行。试验控制荷载按设计荷载等级汽车-超20级进行计算确定，采用Midas Civil 8.05有限元软件计算。静载试验荷载效率控制在0.95~1.05，由于篇幅所限，仅将部分典型挠度、应变数据进行损伤分析。
表3.1.1第3跨跨中最大弯矩工况（左偏载）挠度观测结果
桥梁动力特性测试得到一阶面内（竖向）振动频率为7.699Hz，大于相应的理论计算值4.676Hz，受检桥跨的实测动力特性满足原设计要求。
3.3 试验结果评估分析
在设计荷载等级（汽车-超20级）等效试验荷载作用下，过火桥梁第1~4跨跨中截面实测挠度值均小于其对应的理论计算值，挠度校验系数在0.24～0.95之间，表明结构整体刚度满足设计要求；但有8片T梁卸载后的相对残余变位大于20%，表明结构弹性工作状态损失较大；其中2-2#梁、3-4#梁跨中截面实测应变值大于理论计算值，应变校验系数在0.26～1.19之间，承载能力已不满足相应规范要求。试验过程中，在试验截面及其附近未发现结构混凝土构件有明显新增裂缝。
根据实际荷载试验结果，T梁因火灾导致部分强度及刚度降低，主要原因分析为以下两方面：
过火T梁因受大火灼烧，混凝土失水，灼烧部分混凝土强度急剧下降并导致表层开裂剥落，最终导致T梁截面惯性矩减小，截面抗弯刚度削弱；按荷载试验数据，灼烧严重的T梁挠度校验系数均较灼烧轻微的T梁提高。
其次，表面混凝土因灼烧导致的混凝土跳壳，弹性模量严重降低，且钢绞线因在高温作用下的高温松弛会引起预应力损失，均会导致试验结果应变超出相关规定要求，按荷载试验数据及工程经验数据，预应力损失可达25%。
4 结论
（1）预应力在桥梁结构的大量使用，火灾导致的预应力损失是不可以忽略的重大影响，直接关系到桥梁结构的安全性。
（2）T梁桥在公路桥梁应用范围广，遭遇火灾风险更高，国内外对空心板、箱梁火灾承载能力及刚度均有相应的研究，均以理论计算偏多，通过现场损伤评估，灼烧严重的T梁挠度校验系数均较灼烧轻微的T梁提高，且预应力损失可达25%。
（3）动载试验是判定结构整体刚度的重要数据支撑，实际应采用静载试验和动载试验相结合的分析方法，对过火结构进行损伤评估，为后续处治提供理论依据。
（4）想更精确的获取过火T梁的预应力损失情况，需要对各温度工况下的预应力损失进行研究，为过火桥梁的受损评估提供更为详细的数据支撑。
参考文献：
[1] 张宏，邵永军.火灾后混凝土桥梁损伤评估方法与应用[J].四川建筑科学研究，2011（37）：95-99
[2] 《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21-2011）
[3] 《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）
[4] 《火灾后建筑结构鉴定标准》（CECS 252-2009）
[5] 杨国栋.预应力砼梁板火灾后力学性能与承载力评价[D].济南：山东交通学院，2018
[6] 郑学松.桥面火灾对大跨径预应力混凝土箱梁桥力学性能影响研究[D].西安：长安大学，2018