火灾后混凝土连续箱梁桥桥墩承载能力研究

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400000)

一、工程概况

大滨路三期伏牛溪大桥第8联箱梁为3×40m+31.5m预应力混凝土连续箱梁，主梁顶板厚25cm，底板厚22cm，腹板厚50cm，横桥向设置两个单墩，墩身为1.8×1.8m的正方形桥墩，基础为直径2.5m圆形人工挖孔桩。桥面设双向横坡，由结构找坡。桥梁设计荷载为：城-A级、人群荷载3.5kN/m2。

2018年10月1日晚7点15分左右，在大滨路三期伏牛溪大桥第8联桥下第P14#墩处违规进行汽油分装，使1辆油罐车和6辆长安面包车起火燃烧，导致大滨路三期伏牛溪大桥第8联遭受火灾，20时15左右大火基本被扑灭。经检查，上部结构主要病害为：第1、2、3跨箱梁底板均有烟熏痕迹，烟熏区域的大致范围见下图1。在P14#墩附近的第1跨和第2跨箱梁和腹板均有混凝土剥落。对于支座并未产生损伤，P14#和P15#墩上的支座均被熏黑，支座钢板防锈层被损伤。桥墩受损情况：主要受影响的是P14#和P15#墩，P14-1#墩表面混凝土剥落，墩角混凝土脱落后可见桥墩箍筋，未见纵筋。P14-2#墩表面混凝土剥落，未发现裂缝和露筋。

图1 箱梁烟熏区和混凝土剥落范围示意图(单位：cm)

二、计算原理与应用

(一)曲线方程推导

1)桥墩大偏心受压时(ξ≤ξb)时：

(1)

(2)

当不考虑偏心增大系数时，ea=0，故：

(3)

将(3)代入(2)式得：

(4)

将(1)代入(4)式得：

(5)

图2 N-M相关曲线图

根据上式可得，在大偏心受压情况下，弯矩与轴力呈二次抛物线关系，即图2中AB段，弯矩随着轴力的增大而增大，当N=Nb=α1fcξbh0b时达到界限状态，弯矩达到最大值Mb。

2)桥墩大偏心受压时(ξ>ξb)时：

(6)

(7)

将(6)代入(7)式得：

(8)

将(3)、(8)代入(2)式得：

(9)

由上式可知，弯矩M与轴力N是二次函数关系，如图6的BC段。

(二)工程应用

图3 火灾前后P14-1#墩的N-M曲线图

三、结论

(1)经计算大滨路三期伏牛溪大桥第8联火烧后P14-1#墩截面承载力较原截面最大降低 18.52%，需要对桥墩进行加固，应凿除P14-1#墩火烧位置剥落的混凝土，采用高强度混凝土进行维修处治。

(2)经过理论推导，得出一个可供桥梁检测人员快速计算火灾后桥墩承载力变化的公式，经实际检验是可行的，一定程度上可以满足实际工程要求。