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摘要：近年来，随着我国路桥建设事业的快速发展，有关桥梁火灾的事件日趋增多。关于火灾损伤后的桥梁，我们应给予高度重视，特别是钢筋混凝土桥梁的火损检测与加固。
关键词：钢筋混凝土；桥梁火灾损伤；加固维修
中图分类号： TU375 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
目前，随着我国路桥建设事业的快速发展，公路与桥梁数量的逐渐增多，关于桥梁火灾的事件日趋增多，桥梁的火灾损伤已成为当今众多灾害中关键的问题之一。桥梁火损在给国家带来巨大经济损失的同时，对桥梁本身也造成相应的损失。不仅埋下重大的安全隐患，而且累及运输公路的正常运行[1]。因此，针对这一情况，应采取有效可行的解决措施。
二、钢筋混凝土构造的火损特征
对于高温状态下钢筋混凝土的材料性能而言，多数中外学者已展开大量研究，并根据微观结构的实践研究，以对宏观结构产生的机理进行解释说明。下面简单介绍钢筋混凝土构造的火损特点：
1、耐久性的特征
在温度大于501℃的状态下，钢筋混凝土中游离的氢氧化钙（CaOH2）成分将进行热分解的反应，促使混凝凝土的性质变化成中性，从而降低其保护钢筋的能力，严重影响了混凝土结构的耐久性。
2、受火混凝土的性能特点
钢筋混凝土自身特有的强度与其耐火的温度、火灾持续的时间等，均是影响其构造力学性能的关键因素，其中耐火的温度影响最为显著。遭受火损后，钢筋混凝土的颜色将发生改变。并且混凝土本身也随之出现疏松、爆裂或者裂缝等现象，这些均是受到耐火温度的影响导致而成的。
3、锚固力与钢筋的性能特点
首先，对于钢筋的屈服变化，其与温度的升降幅度并无较大关系。当温度超过501℃时，钢筋的屈服应变并未呈现较大幅度，仅有稍微降低的趋势[2]。其次，钢筋的屈服强度主要随着温度的上升而逐渐降低，当温度位于1℃至200℃时，其屈服的强度变动并不显著。只有当温度超过201℃时，钢筋的强度才开始降低。最后，当钢筋的非预应力处于551℃至601℃ 时，钢筋的强度基本降低一半左右。而钢筋预应力在高温的作用下，其强度的下降速度明显快于非预应力的钢筋，并且当温度超出401℃时，其的强度至少损失55%。另外，火灾损伤后的钢筋混凝土粘结力转变，与钢筋的种类、火灾温度等因素密切相关。当温度位于351℃时，螺纹钢筋和混凝土粘结力并未呈现下降趋势，而当温度升至451℃时才降低26%。最后当温度达到701℃时，螺纹钢筋和混凝土的粘结力已下降81%左右。在高温状态下，光圆的钢筋和混凝土粘结力下降快于螺纹的钢筋，尤其是当温度高达101℃时，两者的强度下降26%。
三、钢筋混凝土桥梁火损的检测与加固措施
1、混凝土的强度与碳化深度检测
在调查桥梁外观的同时，综合考虑桥梁的结构受损程度与范围。依据混凝土结构的温度推测结果，选取回弹法进行检测不容受损区域内的混凝土碳化深度及其受损的程度[3]。相比于未受损的混凝土结构，受损区域内混凝土反弹的离散性比较大，强度也明显降低。经过仔细的检测后，发现受火区域内桥梁碳化的深度高达3.0mm，而未受损区域的碳化深度则为2.5mm。
2、外观的详细调查
通常情况下，火灾多数发生于桥梁的2号桥孔，在高温以及火焰烧烤的作用下，2号孔箱梁受到火灾损伤的程度最大。对火损后桥梁外观的调查情况包括：（1）对2号箱梁的孔底板进行调查，发现在距离1号孔11至15m的区域内出现表面发白的混凝土，并且多处发生剥落现象，其中剥落的深度最大为4.0cm。（2）调查2号箱梁的翼板与孔腹板火损情况，结果在距离1号孔12至15m的区域内存有多处细小的混凝土剥落，并且存有少数的钢筋外露。而由于桥梁下方的结构距离火灾蔓延的区域较远，进而其受到的损伤较小，仅有轻微的烟熏情况发生。
3、推定火场的温度与温度分布
依据火灾发生的时间、桥梁外观与现场残余物的调查情况等加以推测并判定火灾的温度[4]。选取30分钟作为火灾的有效燃烧时间，依照国家标准的升温曲线、火灾发生的时间以及温度的计算等判定火灾现场的最高温度。如：T= T1+ 345×lg(8t+1)=5+345×lg(8×30+1)=827℃ 其中，公式中的T代表火灾的标准温度，单位为℃，T1表示自然界的正常温度，而t则表示火灾持续的时间，单位为min。依据桥梁外观的调查结果以及火灾最高温度的计算结果，加以推定桥梁混凝土结构的受火温度，并按温度由低至高分为四个区域，具体见图1：
图1混凝土结构受火温度的区域分布图
4、加固维修的措施
依据钢筋混凝土桥梁的火损推测数据，为确保桥梁的安全使用以及附带结构的耐久性，选取各种加固维修方法进行有效性的比较分析。具体方案主要包括：（1）對箱梁缝隙的封闭与灌注处理：选取树脂封闭进行封闭宽度小于0.16mm的箱梁缝隙，与此同时，对宽度大于0.16mm的缝隙，采用环氧的树脂胶液进行灌注处理。（2）针对存有剥落或空洞等情况的混凝土与火灾损伤的零件，彻底凿出部件表层的松散及破损混凝土后，对露出外表的钢筋进行阻锈或除锈处理，接着采用轻质的树脂砂浆加以修补破损的部位[5]。（3）对火灾损伤严重的箱梁底表面，采用碳纤维布加固维修，控制桥梁裂缝的逐步发展，并加大混凝土结构的耐久性等。
四、结语
综上所述，随着我国路桥建设事业的快速发展，以及公路与桥梁数量的逐渐增多，有关桥梁火灾的事件日趋增多，桥梁的火灾损伤已成为当今众多灾害中关键的问题之一。因此，对于钢筋混凝土桥梁的火损事件，在全面分析耐火混凝土的性能特征后，还需采取上述的检测与加固措施。只有这样，才能确保受损桥梁的重复使用。
参考文献：
[1]冯志南,陈爱萍.高速公路通道桥火灾后的检测评估[J].世界桥梁，2009(02)：102-105
[2]于志东,宋芳.公路桥梁常见病害分析与加固措施[J].黑龙江交通科技，2009(03)：446-447
[3]徐亮,吴亚平.预应力碳纤维布加固钢筋混凝土箱形简支梁的试验研究[J].公路交通科技，2012(12)：23-26
[4]黄玉萍.变截面预应力连续箱梁桥底板崩裂加固措施及施工工艺[J].福建建材，2012(11)：123-125
[5]许宏元,侯旭,刘士林.火灾后混凝土桥梁的损伤识别与状态评估[J].现代交通技术，2009(01)：78-79
关键词：钢筋混凝土；桥梁火灾损伤；加固维修
中图分类号： TU375 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
目前，随着我国路桥建设事业的快速发展，公路与桥梁数量的逐渐增多，关于桥梁火灾的事件日趋增多，桥梁的火灾损伤已成为当今众多灾害中关键的问题之一。桥梁火损在给国家带来巨大经济损失的同时，对桥梁本身也造成相应的损失。不仅埋下重大的安全隐患，而且累及运输公路的正常运行[1]。因此，针对这一情况，应采取有效可行的解决措施。
二、钢筋混凝土构造的火损特征
对于高温状态下钢筋混凝土的材料性能而言，多数中外学者已展开大量研究，并根据微观结构的实践研究，以对宏观结构产生的机理进行解释说明。下面简单介绍钢筋混凝土构造的火损特点：
1、耐久性的特征
在温度大于501℃的状态下，钢筋混凝土中游离的氢氧化钙（CaOH2）成分将进行热分解的反应，促使混凝凝土的性质变化成中性，从而降低其保护钢筋的能力，严重影响了混凝土结构的耐久性。
2、受火混凝土的性能特点
钢筋混凝土自身特有的强度与其耐火的温度、火灾持续的时间等，均是影响其构造力学性能的关键因素，其中耐火的温度影响最为显著。遭受火损后，钢筋混凝土的颜色将发生改变。并且混凝土本身也随之出现疏松、爆裂或者裂缝等现象，这些均是受到耐火温度的影响导致而成的。
3、锚固力与钢筋的性能特点
首先，对于钢筋的屈服变化，其与温度的升降幅度并无较大关系。当温度超过501℃时，钢筋的屈服应变并未呈现较大幅度，仅有稍微降低的趋势[2]。其次，钢筋的屈服强度主要随着温度的上升而逐渐降低，当温度位于1℃至200℃时，其屈服的强度变动并不显著。只有当温度超过201℃时，钢筋的强度才开始降低。最后，当钢筋的非预应力处于551℃至601℃ 时，钢筋的强度基本降低一半左右。而钢筋预应力在高温的作用下，其强度的下降速度明显快于非预应力的钢筋，并且当温度超出401℃时，其的强度至少损失55%。另外，火灾损伤后的钢筋混凝土粘结力转变，与钢筋的种类、火灾温度等因素密切相关。当温度位于351℃时，螺纹钢筋和混凝土粘结力并未呈现下降趋势，而当温度升至451℃时才降低26%。最后当温度达到701℃时，螺纹钢筋和混凝土的粘结力已下降81%左右。在高温状态下，光圆的钢筋和混凝土粘结力下降快于螺纹的钢筋，尤其是当温度高达101℃时，两者的强度下降26%。
三、钢筋混凝土桥梁火损的检测与加固措施
1、混凝土的强度与碳化深度检测
在调查桥梁外观的同时，综合考虑桥梁的结构受损程度与范围。依据混凝土结构的温度推测结果，选取回弹法进行检测不容受损区域内的混凝土碳化深度及其受损的程度[3]。相比于未受损的混凝土结构，受损区域内混凝土反弹的离散性比较大，强度也明显降低。经过仔细的检测后，发现受火区域内桥梁碳化的深度高达3.0mm，而未受损区域的碳化深度则为2.5mm。
2、外观的详细调查
通常情况下，火灾多数发生于桥梁的2号桥孔，在高温以及火焰烧烤的作用下，2号孔箱梁受到火灾损伤的程度最大。对火损后桥梁外观的调查情况包括：（1）对2号箱梁的孔底板进行调查，发现在距离1号孔11至15m的区域内出现表面发白的混凝土，并且多处发生剥落现象，其中剥落的深度最大为4.0cm。（2）调查2号箱梁的翼板与孔腹板火损情况，结果在距离1号孔12至15m的区域内存有多处细小的混凝土剥落，并且存有少数的钢筋外露。而由于桥梁下方的结构距离火灾蔓延的区域较远，进而其受到的损伤较小，仅有轻微的烟熏情况发生。
3、推定火场的温度与温度分布
依据火灾发生的时间、桥梁外观与现场残余物的调查情况等加以推测并判定火灾的温度[4]。选取30分钟作为火灾的有效燃烧时间，依照国家标准的升温曲线、火灾发生的时间以及温度的计算等判定火灾现场的最高温度。如：T= T1+ 345×lg(8t+1)=5+345×lg(8×30+1)=827℃ 其中，公式中的T代表火灾的标准温度，单位为℃，T1表示自然界的正常温度，而t则表示火灾持续的时间，单位为min。依据桥梁外观的调查结果以及火灾最高温度的计算结果，加以推定桥梁混凝土结构的受火温度，并按温度由低至高分为四个区域，具体见图1：
图1混凝土结构受火温度的区域分布图
4、加固维修的措施
依据钢筋混凝土桥梁的火损推测数据，为确保桥梁的安全使用以及附带结构的耐久性，选取各种加固维修方法进行有效性的比较分析。具体方案主要包括：（1）對箱梁缝隙的封闭与灌注处理：选取树脂封闭进行封闭宽度小于0.16mm的箱梁缝隙，与此同时，对宽度大于0.16mm的缝隙，采用环氧的树脂胶液进行灌注处理。（2）针对存有剥落或空洞等情况的混凝土与火灾损伤的零件，彻底凿出部件表层的松散及破损混凝土后，对露出外表的钢筋进行阻锈或除锈处理，接着采用轻质的树脂砂浆加以修补破损的部位[5]。（3）对火灾损伤严重的箱梁底表面，采用碳纤维布加固维修，控制桥梁裂缝的逐步发展，并加大混凝土结构的耐久性等。
四、结语
综上所述，随着我国路桥建设事业的快速发展，以及公路与桥梁数量的逐渐增多，有关桥梁火灾的事件日趋增多，桥梁的火灾损伤已成为当今众多灾害中关键的问题之一。因此，对于钢筋混凝土桥梁的火损事件，在全面分析耐火混凝土的性能特征后，还需采取上述的检测与加固措施。只有这样，才能确保受损桥梁的重复使用。
参考文献：
[1]冯志南,陈爱萍.高速公路通道桥火灾后的检测评估[J].世界桥梁，2009(02)：102-105
[2]于志东,宋芳.公路桥梁常见病害分析与加固措施[J].黑龙江交通科技，2009(03)：446-447
[3]徐亮,吴亚平.预应力碳纤维布加固钢筋混凝土箱形简支梁的试验研究[J].公路交通科技，2012(12)：23-26
[4]黄玉萍.变截面预应力连续箱梁桥底板崩裂加固措施及施工工艺[J].福建建材，2012(11)：123-125
[5]许宏元,侯旭,刘士林.火灾后混凝土桥梁的损伤识别与状态评估[J].现代交通技术，2009(01)：78-79