后張預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩研究進(jìn)展

明楊

摘 要 本文以節(jié)段拼裝橋墩的拼裝類型和受力特點(diǎn)為基礎(chǔ)，總結(jié)了近年來(lái)國(guó)內(nèi)學(xué)者在此方面的研究進(jìn)展和實(shí)際工程應(yīng)用。從抗震性能和施工技術(shù)兩個(gè)角度出發(fā)，論述了接縫形式、耗能鋼筋以及預(yù)應(yīng)力等方面對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，以及新興建筑材料的加固對(duì)于拼裝橋墩整體性能的提升。

關(guān)鍵詞 節(jié)段裝配橋墩 拼裝類型 抗震性能 施工技術(shù)

1節(jié)段拼裝橋墩的類型

節(jié)段拼裝橋墩因接縫構(gòu)造方式不同可以分為承插式、鋼筋錨固、焊接、扣環(huán)式、法蘭盤和后張預(yù)應(yīng)力等。接縫類型有整體接縫和分段接縫，整體接縫是將節(jié)段部分預(yù)制成整體結(jié)構(gòu)，然后再對(duì)接縫進(jìn)行處理，分段接縫則是將節(jié)段部分進(jìn)行分段預(yù)制，通過(guò)干接縫或者濕接縫處理后，用預(yù)應(yīng)力鋼筋將節(jié)段連為整體。

2后張預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩研究進(jìn)展

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于節(jié)段拼裝橋墩的研究仍較少，試驗(yàn)分析整體滯后于施工技術(shù)研究。田琪和陳沖興等人進(jìn)行了最早的裝配橋墩接頭的力學(xué)性能研究，試驗(yàn)重點(diǎn)在于柱和帽梁之間的聯(lián)結(jié)接頭，最終試驗(yàn)結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)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(jì)大學(xué)進(jìn)行了節(jié)段拼裝預(yù)應(yīng)力橋墩的力學(xué)性能研究試驗(yàn)，同年葛繼平又進(jìn)行了PSC振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究，試驗(yàn)表明：就整體現(xiàn)澆橋墩而言，墩底塑性鉸區(qū)域混凝土破壞較明顯，且隨著輸入增加，墩底接縫張開(kāi)，出現(xiàn)了整體搖擺現(xiàn)象；裝配橋墩在滯回性能方面要強(qiáng)于現(xiàn)澆構(gòu)件。2009年，辛克貴等人提出了自復(fù)位橋墩理論體系，對(duì)墩柱內(nèi)外施加耗能裝置，增加了耗能能力，同時(shí)顯示出明顯的自復(fù)位特點(diǎn)，最終得到了橋墩的“三步自復(fù)位設(shè)計(jì)理論”。包龍生等人進(jìn)行了后張節(jié)段橋墩的擬靜力試驗(yàn)，針對(duì)目前工程應(yīng)用較多的環(huán)形截面墩柱，得到結(jié)論：耗能鋼筋配筋率在0.5%～0.75%之間時(shí)，對(duì)于提高構(gòu)件的抗震性能有明顯效果；預(yù)應(yīng)力大小對(duì)于構(gòu)件抗震能力并無(wú)較大影響。

2013年，張冬杰等人針對(duì)FRP材料加固矩形空心墩柱展開(kāi)了研究，盡管約束條件下的構(gòu)件在水平承載力方面沒(méi)有明顯提升，但耗能能力有很明顯的增強(qiáng)。2015年，高聰制作了帶有連接鍵的節(jié)段拼裝混凝土橋墩試件，模擬結(jié)果的荷載—位移曲線和試驗(yàn)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(yàn)所測(cè)較相近，也證明了使用ABAQUS模擬節(jié)段拼裝橋墩的擬靜力試驗(yàn)具有可行性。蔡忠奎對(duì)基于榫卯接縫的節(jié)段橋墩進(jìn)行了數(shù)值分析研究，通過(guò)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(jié)構(gòu)了抗剪切性能；CFRP管的設(shè)置提高了構(gòu)件的延性；當(dāng)初始預(yù)應(yīng)力的軸壓比在0.05～0.1之間時(shí)，墩柱具有良好的自復(fù)位性能，且承載力和整體性能也有很大提升。

自2000年之后，節(jié)段預(yù)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(gè)橋墩都使用了節(jié)段預(yù)制裝配技術(shù)。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(yù)制技術(shù)，通過(guò)干接縫模具技術(shù)提高接縫接觸面的匹配程度，同時(shí)提高預(yù)應(yīng)力鋼筋的設(shè)置精度，從而降低了上下對(duì)接的技術(shù)難度。

大量實(shí)際工程證明了采用橋墩預(yù)制可以減少相當(dāng)一部分的海上作業(yè)，保證施工計(jì)劃和縮短施工工期，國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究范圍也逐漸廣泛，但是目前關(guān)于空心橋墩的相關(guān)試驗(yàn)很少，需要進(jìn)行大量研究加深對(duì)其抗震性能的了解，為實(shí)際工程提供可靠的施工依據(jù)。

3結(jié)語(yǔ)

節(jié)段拼裝橋墩的整體性較差，所以關(guān)于其接縫構(gòu)造受力性能的研究尤為重要，我國(guó)目前的橋梁建設(shè)中大部分使用干接縫構(gòu)造，對(duì)于濕接縫的施工技術(shù)應(yīng)用和研究較少，豐富對(duì)各種接縫構(gòu)造的認(rèn)識(shí)可以提高建造水平，為實(shí)際施工提供更為清晰的指導(dǎo)；對(duì)新興建筑材料的研究和使用，可以提高墩柱的整體強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)

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