預制立柱蓋梁之間的抗震連接

封文琦

(石家莊市公路管理處養護管理中心)

1 概述

在龐大的公路橋梁群體中，約有1/4的橋梁已經老化過時或功能缺失。也就是說，有成千上萬的橋梁需要維修、加固或更換。橋梁的改造升級，從長遠考慮無疑是件好事，是必要的;但從當下考慮，它會給日常交通帶來極大麻煩。斷交、繞道不但會造成交通混亂，而且還會造成用戶延誤時間和不必要的燃料消耗，經濟損失巨大。因此，在橋梁加固改建過程中，應盡量縮短工期，最小限度的干擾交通。

采用預制安裝方法施工無疑比現澆更能加快工程進度，減少現場操作時間，這是早已得到證實的結論。預制安裝工藝可以平行作業，大量工作在工廠內完成，少占用現場的空間和時間，不必長時間的關閉交通和繞道。另外，還降低了工人在混亂場面中工作的危險性。

其實，預制安裝的概念早已被人們接受，但主要是對上部構造。混凝土梁或鋼梁在工廠制作完成后，運至工地，只等墩臺蓋梁做完，就可以把梁架上去。目前，預制安裝概念正在擴展到下部構造。蓋梁和立柱開始在工廠預制，再運到工地安裝。例如，在美國的一些無地震區(如德克蕯斯州)就已經實施了這一工藝。但在一些地震多發地區，就不敢采用這種方法。

從構造上上講，立柱和蓋梁兩個構件采用預制安裝最方便。因為它們都是直桿，制作、運輸、吊裝都很簡單。但在地震地區，問題恰恰出現在兩者連接界面上。從抗震角度出發，這個界面是最關鍵部位，要求該部位要有足夠的強度和延性。而在大部分情況下，蓋梁立柱的預制安裝會造成抗震性能下降。因此，為了在地震多發區采用這種工藝，需要制定一種既安裝迅速又具有抗震能力的構造方案。

2 蓋梁立柱之間用粗鋼筋連接

在地震多發區，蓋梁和立柱之間的連接可采用一種新的構造:在蓋梁中的立柱位置上，預埋6根粗金屬波紋管，在立柱上端伸出6根粗鋼筋，在蓋梁下落時，粗鋼筋傳入波紋管套筒內，之后，在套筒內灌漿將粗鋼筋握裹住，完成連接。

按美國的工程實踐，粗鋼筋采用φ57，套筒直徑采用φ215，幾乎為鋼筋直徑的4倍。這樣的搭配在安裝時非常方便:一是粗鋼筋只有6根，好對中;二是套筒很粗，鋼筋容易插入，容許存在制作誤差。

3 三種不同組裝法

為了探索立柱蓋梁安裝后的抗震效果，采用了三種不同的組裝方法，對它們進行了抗震性能試驗，并與整體現澆的結構進行了比較。

三種做法的共同點是:在蓋梁中預埋6根金屬套筒，立柱上端相應位置伸出6根粗鋼筋。組裝時粗鋼筋對號入座，分別穿入各自的套筒內，并繼續向上延伸到橫隔梁內。

三種做法的不同之處:(1)第一種做法是，伸入套筒內的粗鋼筋全長被灰漿包裹，即套筒內的粗鋼筋與灰漿全長粘結;(2)第二種做法是，自蓋梁底面以上8 d長度范圍內的鋼筋不與灰漿粘結。做法是將該長度的鋼筋用硬PVC管包裹。將厚壁PVC管縱向劈開，把粗鋼筋纏繞起來，再用膠帶捆緊，在澆筑套筒內砼時形成“不粘結”段;(3)第三種做法與第二種做法基本相同，只是用薄壁PVC管纏繞，形成不粘結段。

4 結論

對三種不同組裝方式形成的構件進行了抗震試驗，并和整體現澆構件進行了比較，旨在探索這些組裝方法在地震多發區的適用性。對包括整體現澆在內的四組構件進行了模擬地震的循環荷載加載，觀察了它們的破壞過程，得出結論如下。

(1)采用粗鋼筋連接立柱蓋梁的方法安裝簡單，速度快，能容許較大的施工誤差。

(2)三種組裝方法形成的結構在地震力的作用下，其“力-變形”特點以及破壞過程，與整體現澆結構相似，同樣具有較好的抗震性能。

(3)預制立柱和現澆立柱的變形位置明顯不同，預制柱的變形大部分集中在立柱和蓋梁界面上，而現澆立柱的變形責均勻地分布在立柱上端。

(4)有意識地設置“不粘結”段，有減少蓋梁混凝土剝落的效果。這是由于此時的錨固點考上的緣故。

(5)粗鋼筋在8 d長度內不進行粘結，對系統的滯后性沒有影響，只是剛度稍有減小。

(6)粗鋼筋不粘結不會造成它的破斷。鋼筋破斷的主要原因是“疲勞”，所以在地震力作用下，所以剛進的破斷不是在不粘結段，而是在遠處的蓋梁內。

(7)預制安裝的立柱蓋梁結構，在設計時仍可按照整體現澆結構進行。