后张预应力节段拼装桥墩研究进展

明杨

摘 要 本文以节段拼装桥墩的拼装类型和受力特点为基础，总结了近年来国内学者在此方面的研究进展和实际工程应用。从抗震性能和施工技术两个角度出发，论述了接缝形式、耗能钢筋以及预应力等方面对结构抗震性能的影响，以及新兴建筑材料的加固对于拼装桥墩整体性能的提升。

关键词 节段装配桥墩 拼装类型 抗震性能 施工技术

1节段拼装桥墩的类型

节段拼装桥墩因接缝构造方式不同可以分为承插式、钢筋锚固、焊接、扣环式、法兰盘和后张预应力等。接缝类型有整体接缝和分段接缝，整体接缝是将节段部分预制成整体结构，然后再对接缝进行处理，分段接缝则是将节段部分进行分段预制，通过干接缝或者湿接缝处理后，用预应力钢筋将节段连为整体。

2后张预应力节段拼装桥墩研究进展

目前，国内对于节段拼装桥墩的研究仍较少，试验分析整体滞后于施工技术研究。田琪和陈冲兴等人进行了最早的装配桥墩接头的力学性能研究，试验重点在于柱和帽梁之间的联结接头，最终试验结果表明，预应力接头在水平承载能力方面比插入式高14%-20%左右。

2008年，葛继平、刘丰等在同济大学进行了节段拼装预应力桥墩的力学性能研究试验，同年葛继平又进行了PSC振动台试验研究，试验表明：就整体现浇桥墩而言，墩底塑性铰区域混凝土破坏较明显，且随着输入增加，墩底接缝张开，出现了整体摇摆现象；装配桥墩在滞回性能方面要强于现浇构件。2009年，辛克贵等人提出了自复位桥墩理论体系，对墩柱内外施加耗能装置，增加了耗能能力，同时显示出明显的自复位特点，最终得到了桥墩的“三步自复位设计理论”。包龙生等人进行了后张节段桥墩的拟静力试验，针对目前工程应用较多的环形截面墩柱，得到结论：耗能钢筋配筋率在0.5%～0.75%之间时，对于提高构件的抗震性能有明显效果；预应力大小对于构件抗震能力并无较大影响。

2013年，张冬杰等人针对FRP材料加固矩形空心墩柱展开了研究，尽管约束条件下的构件在水平承载力方面没有明显提升，但耗能能力有很明显的增强。2015年，高聪制作了带有连接键的节段拼装混凝土桥墩试件，模拟结果的荷载—位移曲线和试验基本保持一致，在曲线的下降段有一定偏差，极限承载力和试验所测较相近，也证明了使用ABAQUS模拟节段拼装桥墩的拟静力试验具有可行性。蔡忠奎对基于榫卯接缝的节段桥墩进行了数值分析研究，通过使用榫卯接缝，可以使墩身破坏先于接缝破坏，极大提高了整体结构了抗剪切性能；CFRP管的设置提高了构件的延性；当初始预应力的轴压比在0.05～0.1之间时，墩柱具有良好的自复位性能，且承载力和整体性能也有很大提升。

自2000年之后，节段预制拼装桥墩才得到推广，且更多在跨海桥梁中使用。2005年，东海大桥非通航道的670个桥墩都使用了节段预制装配技术。2016年9月27日，港珠澳大桥主体桥梁正式贯通，其桥墩施工使用了干接缝匹配预制技术，通过干接缝模具技术提高接缝接触面的匹配程度，同时提高预应力钢筋的设置精度，从而降低了上下对接的技术难度。

大量实际工程证明了采用桥墩预制可以减少相当一部分的海上作业，保证施工计划和缩短施工工期，国内学者的研究范围也逐渐广泛，但是目前关于空心桥墩的相关试验很少，需要进行大量研究加深对其抗震性能的了解，为实际工程提供可靠的施工依据。

3结语

节段拼装桥墩的整体性较差，所以关于其接缝构造受力性能的研究尤为重要，我国目前的桥梁建设中大部分使用干接缝构造，对于湿接缝的施工技术应用和研究较少，丰富对各种接缝构造的认识可以提高建造水平，为实际施工提供更为清晰的指导；对新兴建筑材料的研究和使用，可以提高墩柱的整体强度。

参考文献

[1] 田琪，陈兴冲，朱东生，虞庐松，王春芬.拼装式桥墩接头的承载能力与滞回特性的试验研究[J].工程力学， 1999，16（02）：107-113 .

[2] 葛继平，王志强.干接缝节段拼装桥墩振动台试验研究[J].工程力学， 2011，28（09）：122-128

[3] 郭佳，辛克貴，何铭华，虎良.自复位桥墩的抗震性能及试验研究[J].工程力学，2012，446（449）.

[4] 包龙生，王娟，于玲.后张无粘结预应力装配式桥墩抗震性能分析[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2014.

[5] 张冬杰. FRP布约束RC矩形空心桥墩抗震性能试验研究[D].北京：北京工业大学，2013.

[6] 高聪.节段预制拼装混凝土桥墩静力行为研究[D].北京交通大学，2015.

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