预制节段拼装混凝土桥墩综述

摘要：预制节段拼装混凝土施工技术凭借对现有交通干扰小、质量容易控制、建设工期短等优点，逐渐成为桥梁工程施工技术的主要发展趋势之一。从预制节段拼装混凝土桥墩的实际工程应用出发，详细介绍了其在国内外的研究进展，对其抗震性能、节段接头、耗能装置等进行分析，并对研究方向进行了展望。

关键词：预制节段拼装；混凝土桥墩；抗震性能；节段接头；耗能装置

加快高速公路网规划建设以及城市化进程的同时，桥梁施工建设将面临不断增多的挑战。预制节段拼装混凝土施工技术凭借其在施工质量、施工周期等方面的优势，逐渐成为桥梁工程施工技术中最为理想的选择。

1 预制节段拼装混凝土桥墩的应用

20世纪60年代以来，欧美地区将预制节段拼装桥梁下部结构在实际工程中广泛应用。国内于20世纪50年代开始应用这项技术，其中修建于20世纪90年代的北京积水潭试验工程的5座桥梁均采用承插式预制钢筋混凝土桥墩，随后在杭州湾跨海大桥、港珠澳大桥的建设中都采用了这项施工技术。

2 研究进展

2.1 国外方面

Mander和Cheng研究了无粘结后张预应力桥墩的抗震性能及损坏后的加固措施。[1]研究表明，桥墩的侧向承载力和抗剪承载力主要取决于重力和预应力，试件的残余位移为零。

1999年到2004年间，Billington等提出了应用于非抗震设防区的中小跨径规则桥梁下部结构的节段拼装体系，以及能应用于抗震区的预制拼装桥墩体系。[2，3]应用于非抗震设防区的结构体系不仅能加快桥梁建造速度，还能减少对正常交通的干扰。

Hewes和Priestley对采用无粘结预应力筋连接的节段拼装混凝土试件进行了循环加载试验研究。[4]研究结果表明，节段拼装混凝土试件采用无粘结预应力筋连接时残余位移小，节段接缝处的剪力主要依靠摩擦进行传递。

2.2 国内方面

林健全、杨宙燕对预制节段中、短墩柱界面间不同剪力传递的影响进行了试验研究。[5]试件采用通过后张预应力组装的中空矩形混凝土节段，节段界面设计包含实心剪力榫等。

葛继平、刘丰、赵宁等在进行拟静力试验和振动台试验时采用现浇、承插和节段拼装的预应力混凝土桥墩[6]，影响预应力混凝土桥墩抗震性能的因素主要有以下几个方面：桥墩中是否设置预应力钢筋、是否设置附加耗能装置等。

赵宁、魏红一、王志强[7]对采用不同参数的节段拼装桥墩试件进行拟静力试验，对试验结果进行总结分析，弥补了国内在相关领域研究的不足。

3 总结

3.1 抗震性能

采用整体现浇的钢筋混凝土桥墩在地震作用下，墩身将出现等间距的贯通裂缝，局部混凝土被压碎，外侧纵向钢筋断裂。当墩身采用合适的配筋率时，混凝土压溃和纵向钢筋拉断几乎发生在同一时刻，钢筋的承载力在被拉断前无明显下降。

地震作用下，预应力混凝土节段拼装桥墩的裂缝主要出现在墩柱附近，桥墩整体损伤较小，自复位能力好，但其耗能能力差。

3.2 节段接头

节段拼装混凝土桥墩的接头主要指节段与承台间的接头以及节段间的接头。节段与承台间有3种连接方式，即现浇式、承插式和节段式。这三种连接方式中承插式施工工艺最为复杂，其接头性能和预制构件的插入长度密切相关。

节段拼装混凝土桥墩采用现浇式或承插式连接时，其破坏形式主要为弯曲破坏，其中承插式桥墩的塑性铰有上移的趋势。节段拼装混凝土桥墩采用节段式連接时，其破坏集中在接缝处，承台处接缝表现最为明显。实际工程中，地震区高墩主要采用现浇式连接方式，中短墩主要采用承插式、节段式连接方式；非地震区主要采用节段式连接方式。

节段间的连接方式有匹配筑造、环氧接头、剪力榫结构等3种。实际工程中，非地震区或低烈度地区主要采用匹配筑造或环氧接头连接方式，地震区主要采用剪力榫结构连接方式。

3.3 耗能装置

节段拼装混凝土桥墩的耗能装置分为两大类，即内部耗能装置和外部耗能装置。增设消能钢筋能增加桥墩的消能能力，但是桥墩配筋率的提高增加了结构的残余变形。

4 结语

目前，国内外针对预制节段拼装桥墩的抗震性能已开展了较多研究，但是对影响其抗震性能的因素尚无明确认识和成熟理论，这将是今后一段时间内的研究重点。

参考文献：

[1]Mander J B， Cheng C T.Seismic resistance of bridge piers based on damage avoidance design.New York：National Center for Earthquake Engineering Research，State University of New York at Buffalo， NCEER970014，1997.

[2]Kwan W P，Billington S L.Unbonded post tensioned concrete bridge piers l：Monotonic and cyclic analyses[J].Journal of Bridge Engineering，2003，8（2）：92101.

[3]Kwan W P，Billington S L.Unbonded post tensioned concrete bridge piers ll：Seismic analyses[J].

Journal of Bridge Engineering，2003，8（2）：102111.

[4]Hewes J T.Seismic design and performance of precast concrete segmental bridge columns. California：Universityof California，San Diego.2002.

[5]陈塑文.使用不锈钢钢筋或部分无握裹传统钢筋的预铸节段桥柱反覆载重行为[D].台北：国立台湾科技大学，2010.

[6]葛继平.段拼装桥墩抗震性能试验与理论分析[D].上海：同济大学，2009.

[7]赵宁.预制节段拼装空心混凝土桥墩拟静力试验和分析研究[D].上海：同济大学，2009.

作者简介：吴俊葶（1994），女，汉族，重庆人，学生，硕士，结构工程。