预制立柱盖梁之间的抗震连接

封文琦

(石家庄市公路管理处养护管理中心)

1 概述

在庞大的公路桥梁群体中，约有1/4的桥梁已经老化过时或功能缺失。也就是说，有成千上万的桥梁需要维修、加固或更换。桥梁的改造升级，从长远考虑无疑是件好事，是必要的;但从当下考虑，它会给日常交通带来极大麻烦。断交、绕道不但会造成交通混乱，而且还会造成用户延误时间和不必要的燃料消耗，经济损失巨大。因此，在桥梁加固改建过程中，应尽量缩短工期，最小限度的干扰交通。

采用预制安装方法施工无疑比现浇更能加快工程进度，减少现场操作时间，这是早已得到证实的结论。预制安装工艺可以平行作业，大量工作在工厂内完成，少占用现场的空间和时间，不必长时间的关闭交通和绕道。另外，还降低了工人在混乱场面中工作的危险性。

其实，预制安装的概念早已被人们接受，但主要是对上部构造。混凝土梁或钢梁在工厂制作完成后，运至工地，只等墩台盖梁做完，就可以把梁架上去。目前，预制安装概念正在扩展到下部构造。盖梁和立柱开始在工厂预制，再运到工地安装。例如，在美国的一些无地震区(如德克蕯斯州)就已经实施了这一工艺。但在一些地震多发地区，就不敢采用这种方法。

从构造上上讲，立柱和盖梁两个构件采用预制安装最方便。因为它们都是直杆，制作、运输、吊装都很简单。但在地震地区，问题恰恰出现在两者连接界面上。从抗震角度出发，这个界面是最关键部位，要求该部位要有足够的强度和延性。而在大部分情况下，盖梁立柱的预制安装会造成抗震性能下降。因此，为了在地震多发区采用这种工艺，需要制定一种既安装迅速又具有抗震能力的构造方案。

2 盖梁立柱之间用粗钢筋连接

在地震多发区，盖梁和立柱之间的连接可采用一种新的构造:在盖梁中的立柱位置上，预埋6根粗金属波纹管，在立柱上端伸出6根粗钢筋，在盖梁下落时，粗钢筋传入波纹管套筒内，之后，在套筒内灌浆将粗钢筋握裹住，完成连接。

按美国的工程实践，粗钢筋采用φ57，套筒直径采用φ215，几乎为钢筋直径的4倍。这样的搭配在安装时非常方便:一是粗钢筋只有6根，好对中;二是套筒很粗，钢筋容易插入，容许存在制作误差。

3 三种不同组装法

为了探索立柱盖梁安装后的抗震效果，采用了三种不同的组装方法，对它们进行了抗震性能试验，并与整体现浇的结构进行了比较。

三种做法的共同点是:在盖梁中预埋6根金属套筒，立柱上端相应位置伸出6根粗钢筋。组装时粗钢筋对号入座，分别穿入各自的套筒内，并继续向上延伸到横隔梁内。

三种做法的不同之处:(1)第一种做法是，伸入套筒内的粗钢筋全长被灰浆包裹，即套筒内的粗钢筋与灰浆全长粘结;(2)第二种做法是，自盖梁底面以上8 d长度范围内的钢筋不与灰浆粘结。做法是将该长度的钢筋用硬PVC管包裹。将厚壁PVC管纵向劈开，把粗钢筋缠绕起来，再用胶带捆紧，在浇筑套筒内砼时形成“不粘结”段;(3)第三种做法与第二种做法基本相同，只是用薄壁PVC管缠绕，形成不粘结段。

4 结论

对三种不同组装方式形成的构件进行了抗震试验，并和整体现浇构件进行了比较，旨在探索这些组装方法在地震多发区的适用性。对包括整体现浇在内的四组构件进行了模拟地震的循环荷载加载，观察了它们的破坏过程，得出结论如下。

(1)采用粗钢筋连接立柱盖梁的方法安装简单，速度快，能容许较大的施工误差。

(2)三种组装方法形成的结构在地震力的作用下，其“力-变形”特点以及破坏过程，与整体现浇结构相似，同样具有较好的抗震性能。

(3)预制立柱和现浇立柱的变形位置明显不同，预制柱的变形大部分集中在立柱和盖梁界面上，而现浇立柱的变形责均匀地分布在立柱上端。

(4)有意识地设置“不粘结”段，有减少盖梁混凝土剥落的效果。这是由于此时的锚固点考上的缘故。

(5)粗钢筋在8 d长度内不进行粘结，对系统的滞后性没有影响，只是刚度稍有减小。

(6)粗钢筋不粘结不会造成它的破断。钢筋破断的主要原因是“疲劳”，所以在地震力作用下，所以刚进的破断不是在不粘结段，而是在远处的盖梁内。

(7)预制安装的立柱盖梁结构，在设计时仍可按照整体现浇结构进行。