后張預應力節段拼裝橋墩研究進展

明楊

摘 要 本文以節段拼裝橋墩的拼裝類型和受力特點為基礎，總結了近年來國內學者在此方面的研究進展和實際工程應用。從抗震性能和施工技術兩個角度出發，論述了接縫形式、耗能鋼筋以及預應力等方面對結構抗震性能的影響，以及新興建筑材料的加固對于拼裝橋墩整體性能的提升。

關鍵詞 節段裝配橋墩 拼裝類型 抗震性能 施工技術

1節段拼裝橋墩的類型

節段拼裝橋墩因接縫構造方式不同可以分為承插式、鋼筋錨固、焊接、扣環式、法蘭盤和后張預應力等。接縫類型有整體接縫和分段接縫，整體接縫是將節段部分預制成整體結構，然后再對接縫進行處理，分段接縫則是將節段部分進行分段預制，通過干接縫或者濕接縫處理后，用預應力鋼筋將節段連為整體。

2后張預應力節段拼裝橋墩研究進展

目前，國內對于節段拼裝橋墩的研究仍較少，試驗分析整體滯后于施工技術研究。田琪和陳沖興等人進行了最早的裝配橋墩接頭的力學性能研究，試驗重點在于柱和帽梁之間的聯結接頭，最終試驗結果表明，預應力接頭在水平承載能力方面比插入式高14%-20%左右。

2008年，葛繼平、劉豐等在同濟大學進行了節段拼裝預應力橋墩的力學性能研究試驗，同年葛繼平又進行了PSC振動臺試驗研究，試驗表明：就整體現澆橋墩而言，墩底塑性鉸區域混凝土破壞較明顯，且隨著輸入增加，墩底接縫張開，出現了整體搖擺現象；裝配橋墩在滯回性能方面要強于現澆構件。2009年，辛克貴等人提出了自復位橋墩理論體系，對墩柱內外施加耗能裝置，增加了耗能能力，同時顯示出明顯的自復位特點，最終得到了橋墩的“三步自復位設計理論”。包龍生等人進行了后張節段橋墩的擬靜力試驗，針對目前工程應用較多的環形截面墩柱，得到結論：耗能鋼筋配筋率在0.5%～0.75%之間時，對于提高構件的抗震性能有明顯效果；預應力大小對于構件抗震能力并無較大影響。

2013年，張冬杰等人針對FRP材料加固矩形空心墩柱展開了研究，盡管約束條件下的構件在水平承載力方面沒有明顯提升，但耗能能力有很明顯的增強。2015年，高聰制作了帶有連接鍵的節段拼裝混凝土橋墩試件，模擬結果的荷載—位移曲線和試驗基本保持一致，在曲線的下降段有一定偏差，極限承載力和試驗所測較相近，也證明了使用ABAQUS模擬節段拼裝橋墩的擬靜力試驗具有可行性。蔡忠奎對基于榫卯接縫的節段橋墩進行了數值分析研究，通過使用榫卯接縫，可以使墩身破壞先于接縫破壞，極大提高了整體結構了抗剪切性能；CFRP管的設置提高了構件的延性；當初始預應力的軸壓比在0.05～0.1之間時，墩柱具有良好的自復位性能，且承載力和整體性能也有很大提升。

自2000年之后，節段預制拼裝橋墩才得到推廣，且更多在跨海橋梁中使用。2005年，東海大橋非通航道的670個橋墩都使用了節段預制裝配技術。2016年9月27日，港珠澳大橋主體橋梁正式貫通，其橋墩施工使用了干接縫匹配預制技術，通過干接縫模具技術提高接縫接觸面的匹配程度，同時提高預應力鋼筋的設置精度，從而降低了上下對接的技術難度。

大量實際工程證明了采用橋墩預制可以減少相當一部分的海上作業，保證施工計劃和縮短施工工期，國內學者的研究范圍也逐漸廣泛，但是目前關于空心橋墩的相關試驗很少，需要進行大量研究加深對其抗震性能的了解，為實際工程提供可靠的施工依據。

3結語

節段拼裝橋墩的整體性較差，所以關于其接縫構造受力性能的研究尤為重要，我國目前的橋梁建設中大部分使用干接縫構造，對于濕接縫的施工技術應用和研究較少，豐富對各種接縫構造的認識可以提高建造水平，為實際施工提供更為清晰的指導；對新興建筑材料的研究和使用，可以提高墩柱的整體強度。

參考文獻

[1] 田琪，陳興沖，朱東生，虞廬松，王春芬.拼裝式橋墩接頭的承載能力與滯回特性的試驗研究[J].工程力學， 1999，16（02）：107-113 .

[2] 葛繼平，王志強.干接縫節段拼裝橋墩振動臺試驗研究[J].工程力學， 2011，28（09）：122-128

[3] 郭佳，辛克貴，何銘華，虎良.自復位橋墩的抗震性能及試驗研究[J].工程力學，2012，446（449）.

[4] 包龍生，王娟，于玲.后張無粘結預應力裝配式橋墩抗震性能分析[J].沈陽建筑大學學報（自然科學版），2014.

[5] 張冬杰. FRP布約束RC矩形空心橋墩抗震性能試驗研究[D].北京：北京工業大學，2013.

[6] 高聰.節段預制拼裝混凝土橋墩靜力行為研究[D].北京交通大學，2015.

[7] 蔡忠奎.榫卯接縫節段拼裝橋墩抗震性能數值分析[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2014.

[8] 陸斌，姚龍，楊志君.東海大橋海上中高墩分節預制海上拼裝施工[J].中國市政工程，2010（03）.

[9] 孫業發.港珠澳大橋墩柱干接縫結構匹配預制技術[J].中國港灣建設，2015（08）.