節段預制拼裝橋梁研究綜述

彭華春,張康康,時 松,何 偉

(1.中鐵第四勘察設計院集團有限公司,武漢 430063； 2.華北水利水電大學,鄭州 450045；3.許昌建設投資有限責任公司,河南許昌 461000)

1 概述

節段預制拼裝橋梁由于具有高質量、高效益、更環保等優點，體現了當今社會綠色、低碳、可持續的發展理念，應用日趨廣泛[1]。節段預制拼裝橋梁技術的基本思想是“先化整為零，后化零為整”，即將橋梁整體劃分為多個節段，在工廠預制完成后再運至施工現場進行組裝，最后施加預應力。在預應力與剪力鍵共同作用下，接縫傳遞剪力和彎矩，最終使預制節段梁成為一個整體。節段預制拼裝技術最早出現在法國，1946年地處法國的Luzancy橋是首座采用節段預制拼裝技術的橋梁；1962年同樣是地處法國的Choisy-le-Roi橋首座采用了短線法的節段預制橋梁，隨后在解決了預應力筋的腐蝕問題后，節段預制拼裝技術在世界各地得到迅速發展。在國內，20世紀60年代成昆鐵路舊莊河1號橋采用了節段預制拼裝技術建造，但由于施工設備和技術落后，導致該技術未能在國內得到推廣應用。直到20世紀90年代后期，隨著我國橋梁和相關科學技術的發展，節段預制橋梁拼裝技術才開始在國內諸多領域推廣應用，如蘇通大橋、黃韓候芝水溝大橋和新瀏河大橋等，如圖1～圖3所示，更多國內采用節段預制拼裝法典型橋梁如表1所示。但從整體來看，采用節段預制拼裝技術的橋梁占我國每年所建橋梁總量的比例極少，應用范圍與其技術優勢完全不匹配，關于節段預制拼裝橋梁技術的研究在國內依然不夠成熟[2]。

圖1 蘇通大橋

圖2 黃韓候鐵路芝水溝大橋

圖3 新瀏河大橋

表1 國內采用節段預制拼裝法典型橋梁

近年來，關于節段預制拼裝橋梁研究國內外有較豐富的研究成果，張立青等[2]、JOHN J·Sun[3]、陳彪[4]、王春明[5]先后對節段預制拼裝橋梁技術進行了研究。本文主要為短線法節段預制橋梁上部結構的整體受力性能、接縫性能、施工關鍵技術和施工仿真分析等方面的研究成果綜述。

2 節段預制橋梁整體性能研究

節段預制拼裝橋梁具有質量高、施工工期短、施工條件廣、對交通影響小等優點，但與傳統橋梁相比其整體性較差[6]。目前，國內外關于節段預制拼裝橋梁整體性能的研究主要集中在耐久和疲勞性能研究、彎剪扭及彎剪扭復合作用研究、抗裂性能研究和力學性能等方面。

在耐久和疲勞性能研究方面，2005年張燕飛等[7]對國內外節段預制拼裝橋梁腐蝕問題及耐久性設計研究情況進行了探討；2009年CLIFFORD[8]研究了大跨度節段拼裝橋梁的耐久性；2012年羅鳴等[9]針對節段梁接縫和預應力筋耐久性設計進行了研究，提出了耐久性設計關鍵技術，研究表明，接縫數量和位置、剪力鍵設計、環氧樹脂膠性能均會對接縫耐久性造成影響，體內預應力橋梁應嚴格控制預應力孔道灌漿制梁，體外預應力橋梁應進行減振和防腐設計；2019年鄭萬成[10]也做了耐久性設計相關的研究；鄭強[11]研究了節段預制膠接拼裝橋梁的疲勞性能，結果表明，節段預制膠接拼裝橋梁在循環荷載作用下的疲勞破壞，是由于預應力筋率先疲勞斷裂導致的受彎脆性破壞；適當提高預應力水平，能夠在一定程度上避免疲勞裂縫的開展及延伸，并采用ABAQUS建立了有限元模型，有限元計算結果與試驗結果較吻合。

在彎剪扭作用研究方面，2003年李學斌等[12]通過對節段拼裝橋梁建立ANSYS三維有限元模型，研究了體外預應力混凝土橋梁受力特征和正截面彎曲破壞形態；分析了預應力筋尺寸和布置位置對節段預制拼裝橋梁的影響等。

2007年李國平等[13-15]分別做了體外預應力混凝土簡支梁橋和連續梁橋的剪切、彎曲性能試驗研究和抗剪承載力計算，以接縫形式、配箍率、剪跨比和體內外預應力配筋比為變量，給出了模型梁應力和撓度隨荷載的變化規律，以及破壞過程及形態，并推導了接縫截面抗剪承載力計算公式。同年，柳慧芬等[16-17]又進行了三跨和不同施工方法下預應力混凝土連續梁彎曲性能試驗研究，研究表明：在加載時會發生應力重分布，其方向均朝向加載跨反方向，且最大值并非在破壞時出現；不同施工方法雖然會影響其應力重分布規律，但對最終破壞模式沒有影響。

2010年JIANG等[18]對節段預制體外預應力拼裝橋梁進行了力學分析。該研究采用類似體內預應力結構的分析方法，對體外預應力混凝土橋梁進行了彎曲和剪切性能研究。2011年NGUYEN等[19]研究了體外預應力筋混凝土梁的抗剪性能，研究表明：體外預應筋彎折段比直線段的抗剪承載力高；整梁不僅受接縫的影響還受體外預應力筋錨固位置影響。

2020年盧文良等[20]通過研究節段預制膠接拼裝構件的彎折強度，結果表明：構件的彎折破壞是脆性破壞；彎折強度在4.8～6.0 MPa之間。該研究可為節段預制膠接拼裝橋梁抗裂設計提供參考。

2020年YAN等[21]提出了一種新的高效數值模型，用于分析節段預制拼裝橋梁在各種彈塑性加載狀態下的抗彎性能。該模型是由混凝土箱梁節段單元、鋼筋單元和接縫單元等三部分組成的梁-筋單元混合模型。作者推導了有限元計算公式，并提出了修正方法，通過比較幾個足尺模型的實驗結果，結果表明，該模型具有較好的適用性和計算效率。

在彎剪扭復合作用方面，2003年黃真等[22]研究了節段預制無黏結預應力混凝土箱梁在彎剪扭復合作用下的計算模型和破壞機理。結果表明：在純彎和純扭作用下節段預制梁比整體澆筑梁的極限承載能力分別降低15%和8%；提出了節段預制橋梁在彎扭剪作用下的計算模型和極限承載力計算公式。

2013年袁愛民等[23]根據對1:10縮尺橋梁模型進行試驗，研究了節段預制預應力混凝土箱梁在彎剪復合作用下的橋梁變形、裂縫等問題。結果表明：彎剪復合作用下節段梁與整體澆筑梁具有明顯的不同破壞模式；配束比不同的試件破壞模式也有明顯差別，配束多的是以剪切為主的彎剪破壞，配束少的是以彎曲為主的彎剪破壞，均屬延性破壞。2015年他和吳聞秀等[24]根據對3根不同配束比試件的極限承載能力試驗，研究了配束比對節段預制橋梁受彎性能的影響。

2018年文暢霆[25]研究了節段預制拼裝橋梁在以剪切為主的彎剪復合作用下的受力性能。該研究通過使用ABAQUS軟件對橋梁進行有限元數值模擬，并將模擬結果與試驗結果相比較，結果表明數值模擬結果與實驗結果符合較好；剪跨比、正應力水平、預應力類型等都會對橋梁的受力性能造成影響；接縫處混凝土彈性模量越小，橋梁結構越不安全。

在抗裂性能研究方面，2005年MOON等[26]研究了節段預制箱形橋梁在施工中的裂縫控制。通過對在底板處出現裂縫的某節段預制橋梁進行研究，參數化分析了預應力張拉順序、底板厚度、預應力束位置對橋梁截面的影響。研究結果表明：裂縫是由于節段拼裝時臨時預應力張拉過度造成的；底板厚度和預應力束的位置對橋梁截面影響較大，與預應力張拉順序無關；并提出了預防裂縫產生的施工方法。2016年曹增華[27]根據現有規范提出了節段預制拼裝橋梁抗裂性計算公式，研究發現斷面處理方法和清理程度對橋梁抗裂性能具有一定影響。

在結構力學性能研究方面，1995年HINDI等[28]研究了節段預制拼裝橋梁體內預應力灌漿與否對橋梁造成的影響。對按等比例縮小的三跨節段箱梁橋模型進行試驗研究，結果表明，在對體內預應力鋼束進行灌漿后能夠保護預應力筋，避免預應力筋被腐蝕，提高橋梁的強度。

2016年楊樹民等[29]提出了通過分析模型試驗梁的靜力反應和應力狀況，以驗證節段預制膠拼鐵路橋梁在正常使用和施工時是否滿足設計要求，結果表明，梁體抗彎承載力、抗剪承載力、撓跨比、梁端轉角、自振頻率滿足規范要求，實測豎向抗彎剛度比計算剛度小7.2%。

2018年石雪飛等[30]對全體外預應力節段預制拼裝連續梁橋足尺模型試驗研究，全面研究了該結構“1跨+1/3跨”試驗梁設計方案的施工全程的受力性能，研究表明：該設計方案能較好地展現連續梁的結構性能，節段梁在施工時處于彈性狀態，體外束與體內束箱梁的縱向應力分布相差較大，體外束箱梁的跨中斷面縱向應力更均勻。2020年馬祖橋等[31]根據試驗梁足尺模型研究了在不同工況下橋梁變形、關鍵截面和轉向塊受力狀態，研究結果表明，該類型橋梁具有良好的抗裂性能，各部件在使用狀態下受力狀態良好。

2020年桂水榮等[32]對節段預制拼裝連續剛構橋力學性能進行了研究；2020年蘇偉等[33]在對鐵路節段膠接拼裝橋梁的研究中，對梁體剛度計算按0.9的系數進行了折減，提出了剛度、抗裂計算等技術指標建議。

在關于節段預制拼裝橋梁整體性能方面的研究，實際上接縫邊緣的環氧樹脂膠長時間隨環境變化會發生老化，從而引起其力學性能退化或與混凝土之間粘結失效，因而，對結構膠老化和膠-混界面老化問題需進行一定研究。

3 節段預制橋梁接縫研究

節段預制拼裝橋梁接縫是整個橋梁的關鍵環節，也是最為薄弱的部位，接縫的類型有平接縫、干接縫、濕接縫和膠接縫等，美國AASHTO[34]規范認為在接縫處由剪力鍵和摩擦力來共同傳遞剪力，抗剪承載力計算式為

(1)

式中，Ak為剪力鍵根部面積；Asm為接觸部分混凝土面積；fck為混凝土標準抗壓強度；σn為接縫面平均壓應力水平。

在節段預制拼裝橋梁接縫抗剪性能方面，1983年KOSEKI等[35]研究了節段預制橋梁接縫的抗剪性能，對多種類型接縫進行了系統試驗研究，結果表明，膠接縫試件和整體現澆試件的抗剪性能大致相同，試件破壞形式為腹板或支座處混凝土受壓破壞；干接縫試件抗剪性能低于整體澆筑式，試件破壞形式為接縫處發生滑移或剪力鍵剪斷破壞。

1990年BUYUKOZTURK等[36]在對節段預制拼裝橋梁抗剪強度的研究基礎上又增加了對接縫處變形性能的研究。根據不同預應力、接縫類型、膠接縫厚度等一系列試件試驗結果，可以看出：試件的抗剪能力隨預應力增大而增強；干接縫抗剪強度低于膠接縫抗剪強度；膠接縫的強度和剛度受所涂環氧樹脂厚度影響較小。并且根據試驗數據結果和抗剪設計規范，提出了不同類型接縫的抗剪強度計算公式。

1997年汪雙炎等[37]根據節段預制拼裝橋梁剪力鍵模型試驗，研究了剪力鍵不同連接方式的受力特點，對比了不同多鍵齒的抗剪性能。2004盧文良[38]采用ANSYS有限元分析軟件對其試驗進行了仿真分析，分析結果與試驗吻合較好。

2005年ZHOU等[39]根據試驗結果提出，在使用AASHTO規范公式計算多齒鍵接縫抗剪承載力時應對其進行折減，但沒有詳細介紹折減機理和折減系數計算方法；2013年ALCALDE等[40]根據數值分析結果，得到增加剪力鍵的數量會降低接縫抗剪承載力，并推導了抗剪承載力回歸公式；2015年JIANG等[41]根據試驗發現，剪力鍵的布置形式會影響接縫抗剪承載力。從以上研究可知，在多齒剪力鍵中存在剪力分布不均勻現象。2019年沈殷等[42]研究了考慮剪力分布不均勻情況下節段預制橋梁接縫剪力鍵抗剪性能，提出了多齒鍵根部剪應力分布的不均勻系數，并對AASHTO抗剪強度計算公式進行了修正，根據與有限元計算結果對比，驗證了公式的準確性，修正公式與試驗結果誤差在5%以內。

2010年JIANG等[18]在考慮體外預應力二次效應的基礎上，提出了接縫承載力計算公式，并采用ANSYS進行數值模擬，驗證了公式的合理性。后又對干接縫以及具有鋼纖維混凝土的干接縫性能進行了研究。2018年又研究了剪跨比、接縫類型(整體式、干接縫和膠接縫)、接縫數量和接縫位置對接縫剪切性能的影響[43]。

2012年ASKAR等[44]對節段預制拼裝橋梁接縫的抗剪強度和變形進行了試驗研究，考慮了混凝土節段試件之間的滑移、剪力鍵的破壞模式以及試件之間的水平移動，研究表明，增加剪力鍵的數量能降低試件撓度和節段之間的滑移，當預應力水平增加時，承載能力也會增加。

2019年AHMED等[45-46]以節段預制箱梁橋為研究對象，對不同類型接縫直剪作用下的抗剪性能、裂紋擴展和變形進行了試驗研究。結果表明，圍壓和剪力鍵數量增加，可提高橋梁的剛度和延性，環氧樹脂可使接縫缺陷最小化，并使剪應力均勻分布，膠接縫的抗剪承載力始終高于干接縫，膠接縫破壞表現為突發性和脆性，AASHTO設計準則高估了多鍵干接縫的抗剪承載力。

2020年WRAYOSH[47]研究了箱形節段梁受彎時不同類型接縫的力學性能，在循環荷載和靜荷載下試驗結果顯示，干接縫的破壞主要發生在接縫處，膠接縫和碳纖維、鋼纖維加固的接縫破壞主要發生在鄰近接縫處。

2011年李國平[48]提出了預制節段式預應力混凝土橋梁抗剪承載力計算方法，根據預制節段式橋梁不同接縫的接縫截面破壞形式，分別給出計算假定和計算圖示，并推導出兩種不同接縫的截面抗剪承載力計算公式。該方法在進行預制節段式預應力混凝土橋梁抗剪承載力計算方面，計算速度快，具有良好的實用性。2013年又研究了接縫在受剪切和彎曲復合作用時力學性能，根據試驗結果，分析了荷載位于接縫附近時干接縫和膠接縫的彎剪復合機理。此外，還提出了干接縫和膠接縫在彎剪復合作用下的破壞模式，在此基礎上，推導出接縫發生破壞時承載力計算公式，為剪力和彎曲復合作用下接縫承載力提供了合理的預測方法[49]。

2014年袁愛民等[50]研究了剪力鍵鍵齒深和和鍵齒距對節段預制橋梁剪切性能的影響。結果表明：破壞類型屬于脆性破壞，剪力鍵鍵齒深和鍵齒距對節段預制橋梁剪切性能無直接影響，主要與直剪破壞面積有關。為減小節段預制、拼裝難度，可增大鍵齒間距。2018年他和符俊東等[51]研究了配筋剪力鍵剪切性能的影響，研究表明：對鍵齒進行配筋可提高剪力鍵抗剪承載能力，并可有效避免剪力鍵的脆性破壞，同時提出了剪力鍵直剪承載力公式。明確了膠接縫的破壞模式，且可以預估其極限承載能力，但作者只進行了直剪試驗研究，未進行彎剪復合作用下的力學性能研究。

2015年KIM等[52]對預制節段梁隨養護時間變化時剪力鍵的性能進行了試驗研究，分析了剪力鍵的開裂破壞行為，并對剪力鍵的抗剪強度特征和荷載-豎向位移關系進行了對比分析。研究表明：隨著養護時間延長，剪力鍵的抗壓強度和抗拉強度均增大，剪切鍵的破壞模式會隨著養護時間延長而發生變化。研究結果為確定節段橋梁適當裝配時間提供了必要的基礎數據。

SHAMASS[53]、LIANG[54]和閆澤宇[55]等均對膠接縫剪切性能進行了有限元數值分析，2016年SHAMASS模擬了單鍵和多鍵膠接縫，研究發現，混凝土抗拉強度對接縫的抗剪能力和極限荷載下的位移有顯著影響，并修正了以往的單鍵膠接縫抗剪強度經驗公式。2017年LIANG等在該分析中將環氧樹脂看作是線彈性材料，將有限元分析結果與試驗結果相比較，并通過改變環氧樹脂的彈性模量和預應力來評估接縫的剪切性能，結果表明：接縫的有限元分析結果與試驗結果吻合較好。2019年閆澤宇采用ABAQUS軟件模擬了膠接縫的受力情況，研究表明：UPHC單鍵抗剪承載力高于平接縫抗剪承載力，膠接縫剪力鍵破壞屬于脆性破壞。前兩者研究發現當環氧樹脂彈性模量超過混凝土的25%后，接縫極限抗剪強度將不再改變，后兩者研究發現正應力水平越大，接縫抗剪承載能力越高。

在接縫其他性能研究方面，2007年ISSA等[56]通過常溫固化型和低溫固化型環氧樹脂膠接試件模型進行試驗研究，并采用有限元分析方法進行數值模擬，兩者結果比較吻合，研究表明：常溫固化型試件比低溫固化型試件的膠接縫抗剪承載能力高28%；疲勞荷載對預應力筋的受力性能影響較小；并提出了AASHTO公式低估了單鍵齒的抗剪強度。

2006年張新等[57]以蘇通大橋為背景對節段預制拼裝接縫密封性能進行了研究，結果顯示采用真空輔助壓漿工藝可有效避免漿體收縮產生空隙的風險。

2016年隋國嵩等[58]對沿海地區不同膠接縫膠接材料和孔道密封性能進行了研究。研究表明：膠接縫宜用西卡雙面涂膠，塑料波紋管成孔，孔道宜用不開槽發泡聚乙烯密封。同年李學斌等[59]研究了節段拼裝橋梁膠接縫環氧樹脂的抗拉強度，提出了通過軸向抗拉試驗研究膠接縫的抗拉極限強度的方法。

2019年盧文良等[60]研究了節段預制拼裝橋梁的膠接縫厚度對橋梁的影響。根據某節段預制橋梁施工工藝，預設了不同膠縫厚度的試驗構件，試驗結果表明，過厚的膠接縫會降低橋梁的整體剛度，且會增大預應力損失。

已有研究顯示，在進行橋梁接縫抗剪性能研究時，不考慮鍵齒剪應力分布不均，計算橋梁抗剪承載力時會產生一定誤差。因此，實際工程中不應忽略多鍵齒剪力分布不均勻造成的影響，在后續研究中應加大對接縫在彎曲及彎剪復合作用下的力學性能研究。

4 節段預制橋梁施工關鍵技術研究

與傳統橋梁相比，節段預制拼裝橋梁的施工工藝更為復雜，且對工程施工質量要求更高。節段預制拼裝技術是一種在城市建設施工過程中，能夠實現零污染、零排放、低噪聲的關鍵技術。節段預制拼裝橋梁關鍵技術主要包括節段預制、節段拼裝和線形控制。節段梁預制有2種施工工藝，分別為長線法和短線法，當前適用性最廣的為短線法施工。本節主要介紹采用短線法的節段預制拼裝橋梁相關研究。

節段拼裝方法有逐跨拼裝法和懸臂拼裝法[61]。在節段預制與拼裝技術方面，公路橋梁應用中，2009年陳鈺晶[62]、金任興[63]、張振華[64]和陳禮忠[65]等以上海長江隧橋工程為背景，分別研究了節段梁短線法預制施工工藝、懸臂拼裝施工工藝、架橋機技術參數與施工工藝和臨時固結與合龍施工技術。2012年彭德運等[66]研究了采用逐跨拼裝法施工的節段梁預制和架橋機架設關鍵技術。2013年王敏等[67]結合廈漳跨海大橋，研究了采用上行式雙導梁架橋機對曲面箱梁進行拼裝施工關鍵技術。

在鐵路橋梁應用中，2007年侯建軍[68]以包西鐵路黃河特大橋為背景，研究了箱梁設計參數選定，提出了施工關鍵技術，并進行了結構驗算、濕接縫拉彎試驗、管道摩阻試驗和雙球面減震支座等研究。研究發現，節段預制拼裝技術在保證橋梁結構質量的同時，也能夠減少工期，降低成本。2009年海占忠[69]結合廣州市軌道交通四號線連續梁橋，研究了預制節段懸臂拼裝施工工藝，介紹了架橋機組裝、合龍施工技術，以及膠接縫、濕接縫拼裝施工技術。2010年馮延明[70]研究了上行式移動支架造橋機，介紹了一種上行式支架造橋機懸臂施工工藝、結構構造、關鍵技術和施工特點。2013年歷付[71]以大馬鐵路七里溝特大橋為背景，介紹了節段預制拼裝橋梁的結構設計、施工工藝，并采用BSAS軟件對施工和運營階段進行了計算分析，為同類工程工期控制提供了借鑒。2016年楊樹民[72]研究了在節段拼裝橋梁膠接法施工梁段預制關鍵技術，以黃韓侯鐵路芝水溝特大橋為研究背景，分別對預制方案的選擇、預應力孔道定位、線性控制、混凝土隔離劑配比設計等多項關鍵技術進行了系統研究。2019年施威[73]、張雷[74]等對節段預制膠拼橋梁建造技術進行了研究，兩者均對其結構設計、拼裝工藝和結構驗算等進行了研究，研究發現通過增加跨中和邊跨等高段長度，能夠便于施工，降低成本。前者同時研究了結構預應力布置和工程參數，節段之間采用喇叭狀異形波紋管密封，確保完全密封，便于施工；采用節段預制拼裝法的預應力含量高于懸臂澆筑法。后者提出了半聯滿掛的拼裝工藝，并研制了用于雙線簡支梁和連續梁橋架設拼裝的節段拼裝造橋機；采用MIDAS Civil軟件進行驗算，提出了新的節段預制拼裝橋梁構造措施、驗算標準和拼裝要求。在此基礎上，對節段預制懸臂拼裝和懸臂澆筑的經濟性進行對比，研究表明，在橋長大于1 km時采用節段預制懸臂拼裝方法經濟性更高。

線形控制在橋梁施工過程中主要包括節段預制線形控制、節段拼裝線形控制和預應力張拉后線形控制。在線形控制技術方面，2008年方蕾等[75]采用直接調整法，提出了在局部坐標系下誤差調整的方法；2016年周凌宇等[76]基于空間坐標變化基本原理，提出了在整體坐標系下誤差分析和修正的計算方法；2014年侍剛等[77]提出了基于非線性最小二乘法的短線匹配節段預制誤差修正方法；2014年張興偉等[78]通過采用線形控制網來進行節段架設拼裝階段的線形控制；2017年劉海東等[79]基于三維空間坐標系，對大曲率短線匹配連續剛構橋線形控制，提出了幾何線形的調整和計算方法；2018年陳昊等[80]采用固定端模中心為基準點，三角高程法進行高程控制的方法提高了匹配測量的效率；2020年謝兵林等[81]提出了節段拼裝線形偏差預測直接法、斜率法和可視化法，并研發了基于MATLAB的節段拼裝線形控制系統。

2010年鄭平偉等[82]以嘉紹跨江大橋為背景研究了短線法拼裝施工時線形控制影響分析，研究表明，影響拼裝線性的主要因素是節段梁自重和預應力；2019年李琪勇等[83]對影響階段預制拼裝的施工因素進行了研究，研究表明，相鄰節段梁齡期差異、環氧樹脂涂抹均勻程度和環氧樹脂涂抹厚度，以及預應力束的不對稱張拉均會對節段拼裝線形控制造成影響。

2011年黃躍等[84]通過對控制點坐標采用Excel規劃求解法、直接求解法和CAD繪圖法進行坐標轉換，再進行誤差修正，能夠精確地對節段梁匹配位置進行計算，并且對跨海大橋超高漸變段預制和安裝的線性控制技術進行了研究。2013年王敏等[85]又對空間扭曲梁預制線形控制進行了研究，采用一種逐步修正的優化調整方案對預制節段控制點誤差進行修正，并解決了由于吊裝不平衡導致的偏重問題。

2014年GUAN等[86]以某輕軌施工為例，研究了短線法預應力混凝土連續梁橋預制和懸臂架設過程中的線形控制。通過有限元軟件MIDAS對橋梁施工各個階段進行仿真分析和計算，得出了橋梁極限內力和變形值，最大變形值在誤差允許范圍內。

2018年DAI等[87]從預制拼裝誤差處理和基于結構變形參數分析的精度控制兩方面進行了研究，提高了短線法施工水平。

2020年QI等[88]提出了一種新型的四點距離控制系統，在預制階段配合水平儀和鋼帶進行線性控制，具有效率高、操作簡單、無需測量塔和目標等優點。

可以看出，現有節段預制橋梁施工技術研究，成果主要集中在節段預制、節段拼裝和線形控制等方面，其中，重點多集中在節段梁短線法預制施工工藝、懸臂拼裝施工工藝、架橋機架設施工工藝研究；在線形控制方面，主要包括節段預制線形控制、節段拼裝線形控制和預應力張拉后線形控制研究等，均已取得了實用成果，但多數注重應用性，缺少相關原理理論研究。如在節段箱梁拼裝過程中，實際上節段梁質量、混凝土彈模、存梁時長、預應力張拉、溫度變化、鋼筋松弛系數、大氣相對濕度等結構參數均有一定影響，部分參數取值主要參考類似工程或憑經驗，而與實際情況有一定誤差，因此，需進一步加強結構參數對拼裝線形的影響程度的研究，以在施工中進行控制，確保拼裝精度。

5 節段預制橋梁施工仿真研究

為保證節段梁在澆筑、堆放、吊裝和拼裝時的安全，需對節段梁堆放、吊裝等施工過程進行仿真分析，以確保節段梁處于安全狀態。目前，眾多學者結合有限元數值模擬技術對此進行了一定研究。

2014年向南等[89]以蘇通大橋為研究背景，對預制節段梁吊裝進行了受力分析，研究了吊點應力隨著起吊速度變化的影響，結果表明，對節段梁進行起吊時會在吊點處產生較大的應力集中，最大值隨著加速度增加直線增長，因此，應該加強吊點位置的構造。該文只對吊點位置進行分析，未對節段梁的其他部位進行研究分析。2019年羅甜等[90]以南京五橋為研究背景，對節段梁的堆放和吊裝進行了仿真分析。結果表明：單箱單室節段梁三層堆放滿足結構受力要求，單箱雙室三層堆放不滿足結構受力要求；單箱單室采用四點吊裝方式、單箱雙室需采用八點吊裝方式才能滿足結構受力要求，采用多層存梁方式可加快存梁臺座的周轉，提高效率，減少梁場占地，降低施工成本。2019年劉祿通[91]對節段預制拼裝橋梁全橋施工過程進行了模擬，分析主梁拼接過程及預應力束張拉過程中不同因素對接縫截面應力的影響，結果顯示，結構體系轉換引起的吊桿力減小和架橋機剛度取值過大是導致接縫截面拉應力產生的主要原因，通過加強臨時束、二次補張吊桿、調整預應力束張拉順序和分批拆除吊桿等方法進行預防。

2013年梅秀道等[92]研究了節段梁拼裝施工時吊掛系統的受力情況，研究表明，預應力張拉完成后，會引起臨時吊桿力呈跨中減小、梁端增大的分布情況，因此，臨時吊桿應從中間至兩端對稱拆卸。2015年成仲鵬[93]結合西成客運專線漢江特大橋，采用有限元分析軟件MIDAS，研究了節段梁在拼裝施工預應力張拉前后橋梁的力學性能和架設完成后的收縮徐變效應，研究表明，節段預制拼裝橋梁比整跨預制梁收縮徐變效應小。

可以看出，現有研究主要集中在節段堆放、吊裝和部分拼裝過程。實際上節段拼裝橋梁從預制到拼裝，每個階段都要對節段梁進行結構分析，以確保節段梁的安全，但對全過程施工結構模擬與仿真分析研究較少。

6 節段預制拼裝橋梁研究發展趨勢

節段預制拼裝橋梁，貫徹了“創新、協調、綠色、開放、共享”的新發展理念。使得橋梁構件質量、生產和施工效率均得到明顯增長；現場作業量和人力大幅減少，現場施工組織簡化且施工安全性提升；工地噪聲、粉塵污染等問題顯著減少，有效推動了行業的進步和創新發展，促進了傳統產業轉型升級，節約了社會資源、工程造價和工期，是一種符合低碳節能、綠色環保的施工方法，且符合國家產業政策和發展裝配式建筑的導向。近年來，國內外對節段預制膠接拼裝橋梁的研究已經取得了一定進展，節段預制拼裝橋梁在我國的應用日益廣泛，但在未來的工作中，仍需對以下工作進行更深入的研究。

(1)理論研究。目前國內外對考慮彎、剪、扭復合作用下節段預制拼裝橋梁的靜動力特性研究較少；此外，為確保橋梁在100年的設計使用年限內完成預定功能，需對接縫環氧樹脂膠耐久性及其性能進行研究；為指導并保證施工安全，對節段預制拼裝橋梁施工全過程進行更為詳細的理論分析更顯必要。因此，需進一步完善節段預制橋梁相關理論研究。

(2)規范制定。節段預制橋梁在國內的發展已有50年左右，而國內目前還缺少針對節段預制橋梁制定的序列規范，為更好地推廣節段預制橋梁在國內的應用，制定相應的規范尤為重要。

(3)節段預制橋梁設計與施工關鍵技術研究。根據橋梁使用情況、場地環境等條件差異制定不同的設計與施工方案，以達到科學、合理、經濟、可行，需加大對設計及施工關鍵技術研究。

(4)信息化管理。將節段預制拼裝技術與現代BIM技術相結合，以保證施工質量、提高工程進度和降低成本，實現全生命周期發展目標也是值得研究的。

7 結語

節段預制拼裝施工技術促進了我國傳統產業的轉型升級，推動了管理智能化、信息化，提升了環保、可持續理念，具有極大的社會效益，引領了橋梁建設的發展方向。根據節段預制橋梁的整體性能、接縫技術、施工關鍵技術和施工仿真分析等國內外研究成果進行了綜述，發現結構膠老化和膠-混界面老化，鍵齒剪應力分布不均，接縫在彎曲及彎剪復合作用下的力學性能研究不足，缺少節段預制橋梁施工技術相關原理理論研究，全過程施工結構模擬與仿真分析研究較少等問題。根據國內目前對節段預制橋梁技術研究的現狀，從完善節段預制拼裝橋梁相關理論研究；制定節段預制橋梁相應規范；加大對設計及施工關鍵技術研究；加強信息化管理，實現全生命周期發展等方面展望了節段預制拼裝技術在未來的發展趨勢，希望對節段預制拼裝橋梁研究提供參考。