中圖分類號： U443.22 最近更新：2024-11-22 DOI： 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.132

摘要

基于相關工程案例，對裝配式橋墩的結構體系進行介紹；從結構受力性能、耐久性、施工便利性等角度，對不同類型裝配式橋墩的優(yōu)缺點進行分析比較。通過分析既有研究成果發(fā)現：既有研究大多集中于橋墩的抗震性能，涉及裝配式RC橋墩的抗壓、抗剪性能等研究較為少見，《公路裝配式混凝土橋梁設計規(guī)范》（JTG/T 3365-05—2022）雖提出了裝配式混凝土橋墩的結構計算方法，但尚未根據不同類型裝配式橋墩的拼接構造特征提出相應的局部構造的極限承載力驗算方法；《公路裝配式混凝土橋梁設計規(guī)范》（JTG/T 3365-05—2022）、《公路裝配式混凝土橋梁施工技術規(guī)范》（JTG/T 3654—2022）規(guī)定了部分類型裝配式橋墩的構造要求、施工工藝，一些地方標準已涉及裝配式橋墩的抗震設計、施工、驗收等，可用于指導部分類型的裝配式橋墩的設計與施工，但內容不全面。在此基礎上提出裝配式橋墩在結構設計、施工、質量管控等方面存在的不足以及今后的發(fā)展方向。

關鍵詞

橋梁工程; 裝配式RC橋墩; 連接方式; 工程應用; 研究進展

橋墩是橋梁關鍵構件之一，截至2021年底，中國公路橋梁已建成96.11萬座[1]，其中超過90%的橋墩采用傳統的整體現澆施工方法，不僅施工周期長，而且對現有的交通及環(huán)境影響很大。為解決這些問題，推動裝配式橋墩的工業(yè)化發(fā)展至關重要。美國得克薩斯州于20世紀70年代就在Corpus Christi跨JFK堤道公路橋首次使用了節(jié)段裝配式RC橋墩。此后美國一些非震區(qū)、低烈度地區(qū)的橋墩也逐漸采用這種快速建造方法。與傳統的現澆橋墩相比，裝配式橋墩的施工周期較短，適合于在海洋等惡劣環(huán)境下施工，且對現狀交通影響較小[2]，符合建筑工業(yè)化發(fā)展方向，具有廣闊的應用前景。近年來，裝配式橋墩在中國的一些城市橋梁和跨海大橋得到一些應用，但尚未得到全面推廣。

裝配式RC橋墩結構體系大致可分為“等同現澆”“非等同現澆”“混雜型”三大體系[3-6]?！暗韧F澆”結構體系通過在預制橋墩節(jié)段之間的拼接部位采用強連接，使得拼接后的橋墩的受力性能達到或接近于整體現澆橋墩；“非等同現澆”結構體系一般在預制橋墩節(jié)段之間的拼接縫處采用弱連接，使之具備開合或錯動能力，并通過在拼接后的橋墩施加預應力，從而使得裝配式橋墩具備一定的耗能能力和自復位能力；而“混雜型”結構體系是在“等同現澆”結構體系相關構造的基礎上，通過對裝配式橋墩采取施加預應力等措施，進一步提高“等同現澆”結構體系的抗震性能。裝配式RC橋墩結構設計的關鍵是采用合適的連接構造[7]，并采用合適的施工方法，提高拼接部位的受力性能。

學者們針對不同結構體系的裝配式RC橋墩的受力性能開展大量試驗研究和理論分析，相關單位在大量工程實踐和開展大量科研工作的基礎上，編制出一些技術規(guī)范、規(guī)程，如《公路裝配式混凝土橋梁設計規(guī)范》（JTG/T 3365-05—2022）[8] 、《公路裝配式混凝土橋梁施工技術規(guī)范》（JTG/T 3654—2022）[9]等。項貽強等[10]、Khan[11]等針對快速橋梁施工，在規(guī)劃、設計、施工方法等方面進行全盤考慮，通過構件的工廠化預制，采用一些專門的運輸設備將構件運至現場進行安裝，以加快橋梁現場建設速度。為此，筆者在收集不同類型裝配式橋墩工程案例的基礎上，結合相關科研成果，從裝配式橋墩的受力性能、施工便利性、耐久性等方面出發(fā)，系統分析不同結構體系的優(yōu)缺點、工程適用性。

1 裝配式橋墩主要結構體系

1.1 等同現澆結構體系

1.1.1 現澆濕接縫連接

現澆濕接縫連接通過在橋墩預制節(jié)段與承臺之間（或橋墩預制節(jié)段之間），預留一段現澆混凝土濕接縫，實現構件之間的連接，如圖1所示。中國已建成的杭州灣跨海大橋、東海大橋、港珠澳大橋等工程的橋墩均采用這種連接方法。采用現澆濕接縫的連接方法將預制構件連接后整體性與現澆方式基本相同，一般認為受力性能可靠，針對這類的試驗研究較少，文獻[12]進行現澆濕接縫裝配式橋墩的擬靜力試驗，將現澆段布置在塑性鉸區(qū)，試驗結果表明：該柱抗震性能接近于整體現澆橋墩，具有良好的側向剛度、延性和等效耗能能力，是可靠的連接構造。

然而在海洋環(huán)境中，由于濕接縫的存在，橋墩施工周期較長，其后澆的濕接縫混凝土的施工質量容易受到強風、波浪等影響；施工期間，橋墩預制節(jié)段在強風、波浪等作用下，需要采取一定的防側翻措施；橋墩預制節(jié)段、承臺之間也需要采用一些臨時鎖定的措施，避免二者間隙受到強風、波浪等影響。中國較早對杭州灣跨海大橋[13]中部分橋墩采用了現澆濕接縫的連接方式，且橋墩采用的是整體吊裝，隨后又對港珠澳大橋[14]等工程的部分橋墩采用該連接方式。但是由于這種拼接方式的施工難度較大，目前已較少采用。

1.1.2 灌漿套筒連接和灌漿波紋管連接

灌漿套筒連接采用環(huán)氧樹脂砂漿、普通砂漿、結構膠等作為混凝土的界面粘結材料，其橋墩預制節(jié)段與承臺之間的鋼筋，則通過采用灌漿套筒或灌漿波紋管進行連接。灌漿套筒連接構造如圖2所示，通過將預埋在橋墩預制節(jié)段、承臺內的預埋鋼筋，插入金屬套筒內，然后將灌漿料充填金屬套筒，依靠灌漿料與鋼筋、金屬套筒的筒壁間的粘結作用，實現橋墩預制節(jié)段受力鋼筋和承臺受力鋼筋的連接，鋼筋與灌漿料和灌漿料與套筒內壁之間的粘結作用由材料粘附力、表面摩擦力和結合面之間的機械咬合力構成，相對閉合的套筒可有效約束灌漿料，增強結合面處的粘結錨固作用，確保灌漿套筒的傳力能力[15]。灌漿套筒連接已經在跨海大橋和城市高架橋得到廣泛的應用，例如，美國佛羅里達州Edi-son海灣橋、佐治亞州Interstate 85 interchange橋梁、I-5 Grand Mount to Maytown I/C2-Span Precast Girder Bridge、上海S6高速公路、上海嘉閔北二段高架、上海S26高速公路延伸段、上海S3高速公路、上海S7高速公路等。

與采用灌漿套筒連接的橋墩類似，灌漿金屬波紋管連接也采用環(huán)氧樹脂砂漿、普通砂漿、結構膠等作為混凝土的界面粘結材料。通過預先在承臺或蓋梁內埋置金屬波紋管，并在金屬波紋管內灌注高強砂漿，然后將預制墩身節(jié)段的外露主筋植入金屬波紋管之中，從而使得預制墩身節(jié)段的外露主筋與承臺或蓋梁形成整體，如圖3所示。

總體而言，灌漿金屬波紋管連接的工作原理和施工方式與灌漿套筒連接存在類似之處，不過灌漿金屬波紋管的長度比套筒增大較多，且承臺或蓋梁內一般不設伸入灌漿金屬波紋管的預埋鋼筋。灌漿金屬波紋管連接已經在國內外得到較多應用[16]，如，美國得克薩斯州Lake Ray Hubbard橋、華盛頓州Lake Belton Hubbard橋和5號州際公路橋以及上海安波路匝道工程等。

與采用濕接縫連接的橋墩相比，采用灌漿套筒或灌漿波紋管連接的裝配式RC橋墩，其橋墩預制節(jié)段與承臺之處可以實現直接接觸，二者之間不需要采用作為臨時支承的墊塊，施工相對較為便捷。但在灌漿套筒內的灌漿料強度尚未形成之前，為防止橋墩預制節(jié)段在強風等作用下出現側翻，施工時仍需要采取一些措施對橋墩預制節(jié)段進行約束。從工程管理的角度，由于橋墩預制節(jié)段的每根受力主筋均需要配套的灌漿套筒或灌漿波紋管，其現場灌漿工作量較大，且套筒內部的灌漿質量的檢測手段仍不完善，這也成為限制其推廣應用的主要原因之一。

在結構耐久性方面，采用灌漿套筒或灌漿波紋管連接的裝配式RC橋墩的拼接縫多采用平縫，且一般采用傳統的界面粘結材料進行拼接面的粘結，其水平抗剪能力不如整體現澆橋墩，因此，在水平地震、汽車制動力、溫度變化等作用下，拼接縫將不可避免地出現開合和錯動，導致空氣、雨水對橋墩鋼材進行腐蝕，存在一定安全隱患。

1.1.3 承插式連接

承插式連接一般用于橋墩和蓋梁（或承臺）間的連接（見圖4），具體連接構造是在蓋梁（或承臺）內設置預留孔，施工時將預制墩身直接嵌入蓋梁（或承臺）內，然后在二者間隙注入混凝土或砂漿，使之形成整體。為提高連接效果，一般對交界面處的預制構件表面進行粗糙處理。

與濕接縫連接和漿錨連接不同，采用承插式連接的墩柱和蓋梁（或承臺）之間，并沒有鋼筋連接。承插式連接已在美國華盛頓州5號州際公路橋、美國得克薩斯州Redfish Bay橋、美國愛荷華州Boone County IBRC Project橋、中國上海嘉閔高架北二段、中國淮河特大橋引橋等工程中得到應用。承插式連接的優(yōu)點[17]在于對施工精度的要求較低，現場濕作業(yè)量少，施工速度較快；但要求設置預留孔的構件在預留孔四周應具有足夠的強度，以便抵抗預制橋墩在地震作用下發(fā)生水平變形時所引起的撬起力。然而，采用在承臺進行大范圍開孔進行拼接的裝配式橋墩，難免對承臺的強度、完整性有一定的削弱，而且在拼接間隙的灌漿料強度未形成之前，還存在墩身和蓋梁（或承臺）之間的臨時約束問題。

1.1.4 鋼筋插槽式連接

鋼筋插槽式連接用于墩柱與蓋梁、墩柱與承臺之間的連接（見圖5），其具體的連接構造是在承臺（或蓋梁）內設置預留槽孔，墩身節(jié)段預留外露鋼筋，連接時將預制節(jié)段插入槽孔，將粘結材料灌入槽孔，將預制節(jié)段和承臺（或蓋梁）連接形成整體。該連接方式已在美國Redfish Bay橋、美國愛荷華州Boone Country IBRC Project橋、浙江省寧波市機場快速路南延（鄞州大道—岳林東路）部分橋墩中得到應用。

1.1.5 混合式連接

混合式連接是以“等同現澆”體系為基礎，通過組合“等同現澆”體系多種的構造措施形成新的連接方式（見圖6），以追求裝配式橋墩在抗震性能上等同或優(yōu)于現澆橋墩。

為改善預制拼裝RC橋墩拼接縫的受力性能和耐久性，提高拼裝效率和施工安全性，文獻[18-21]提出了鋼管混凝土榫卯-灌漿套筒混合連接的新型連接方式。

采用鋼管榫卯-灌漿套筒混合連接的裝配式RC橋墩，其預制橋墩與承臺之間的混凝土采用普通砂漿進行粘結，由于拼接縫處的砂漿強度遠低于混凝土的強度，因此，在結構后期受力過程中，拼接縫仍然是易損壞位置，橋墩結構中的拼接縫處的鋼筋非常容易受到海洋性氣候的腐蝕，直接影響到橋墩整體結構的耐久性。為此，文獻[22]進一步提出采用現澆UHPC-RC凸榫的榫卯混合連接的新型裝配式橋墩接頭構造，在橋墩的拼接位置采用現澆UHPC實現預制橋墩與承臺之間的拼接，現澆段的預制橋墩鋼筋與承臺預埋鋼筋采用焊接連接，如圖7所示。

1.2 非等同現澆體系

后張拉預應力連接是通過鋼絞線穿過橋墩各節(jié)段、承臺和蓋梁，然后張拉預應力筋形成整體的裝配連接方式（見圖8），預制構件間接縫可以采用濕接縫、干接縫或環(huán)氧樹脂膠等方式處理，使得預制橋墩在地震作用下的非線性轉動主要集中在搖擺節(jié)點，從而保證預制構件部分基本保持彈性[23]。該連接構造可有效避免地震作用下橋墩墩底產生的非線性轉動，取而代之的是墩底的張開與閉合，預制橋墩墩底的受拉損傷能得到有效降低，而且后張預應力筋為預制橋墩提供了較強的自復位能力，其殘余位移接近于零，但橋墩接縫在重復的張開與閉合作用下會產生混凝土的局部開裂、剝落以及在接縫位置附近的混凝土壓碎等現象。這種連接方式在國外較為常用，例如，美國科羅拉多州Vail Pass橋、美國佛羅里達州Sunshine Skyway橋、美國紐約州I-287高架橋置換工程等；中國也有一些工程應用案例，例如，新澳氹大橋、港珠澳大橋、廈門二通道工程等。

學者們對后張拉預應力連接預制橋墩的抗震性能進行了大量的研究。文獻[24-26]通過試驗研究了干接縫無粘結預應力獨柱墩的抗震性能及震后恢復性能，發(fā)現預應力裝配式RC橋墩具有較強的自復位能力、較小的殘余位移、墩身的損傷較小等優(yōu)點，初始應力和預應力配筋率都對自復位能力存在影響，采取這類連接方式的結構對震后的墩柱采用補張預應力筋、修復墩身混凝土的措施，就可以及時地在震后搶險中使用。文獻[27-29]對采用有粘結和無粘結的預應力筋進行連接的裝配式RC橋墩進行擬靜力試驗，相比于整體橋墩，采用無粘結預應力筋的橋墩具有更高的水平極限承載能力、更小的水平滑移、更好的橋墩自復位能力；采用有粘結的橋墩，其耗能更好，橫向剛度大，但是在加載后期由于粘結部位鋼筋開裂，會出現預應力較大的損失，以至于產生較大的殘余位移。文獻[30]進行了低周往復試驗，通過研究提出了水平力-位移骨架曲線解析計算方法；文獻[31]對預應力連接預制空心墩進行了振動臺試驗研究，在試驗的基礎上提出了一種計算水平力-位移骨架曲線的解析方法。文獻[32]根據集中塑性鉸理論和剛體摩擦變位分析方法，對預應力裝配式橋墩的工作機制及結構耗能進行分析，建立預應力裝配式橋墩在不同荷載作用下結構的位移和內力關系式。

與“等同現澆”結構體系相比，“非等同現澆”結構體系具有更強的自復位能力。其拼接縫雖然采用一些淺槽式凹凸剪力鍵加強接縫處的水平抗剪能力，但在水平荷載作用下仍不可避免地出現開合和錯動，接縫處的材料破壞后，雨水、腐蝕氣體等會通過接縫進入墩身，因此，其橋墩預應力鋼材同樣容易受到腐蝕?！胺堑韧F澆”結構體系在拼接縫處不采用灌漿套筒，省去了大量套筒的灌漿操作，然而，由于該橋墩體系在墩身設置預應力，其工程造價明顯高于整體現澆RC橋墩和“等同現澆”裝配式RC橋墩。

1.3 混雜型連接體系

后張拉預應力預制橋墩有很好的自復位能力，但是耗能能力較差，近年來大多數學者主要的研究方向為提高后張拉預應力預制橋墩的耗能能力，期望得到的預制橋墩抗震性能能夠兼有良好的耗能能力和自復位能力，于是逐漸形成混雜型連接體系裝配式橋墩，如圖9所示。

混雜型連接體系以預應力連接為基礎，再結合其他連接方式，期望裝配式橋墩兼具多種連接方式的優(yōu)點，來提高裝配式橋墩的抗震性能。文獻[33-37]通過在預應力連接的裝配式RC橋墩中添加耗能構件，例如，鋼管、剪力鍵、耗能鋼筋等，可以有效地增加試件耗能能力，減少構件的殘余位移，減小其地震響應，有利于控制接縫張開，并且減小墩底曲率。目前中國已有這類連接方式的工程運用，如和若鐵路的部分橋墩、成都市羊犀立交的部分橋墩?；祀s型連接體系包含了預應力和其他連接方式，在力學性能上有較大的優(yōu)勢，但由于存在多種連接方式，施工工藝較為復雜，施工周期相對較慢。

在實際工程應用中一般應考慮結構的自復位性能和耗能能力之間的平衡。文獻[38]在節(jié)段接縫處設置了凹凸剪力連接鍵或榫卯剪力鍵，同時對裝配式橋墩施加后張預應力，通過試驗發(fā)現剪力鍵能顯著提高裝配式橋墩的水平抗剪能力、結構整體性、自復位能力?？梢娀祀s型連接體系的構造細節(jié)與其他裝配式橋墩差異較大，研究主要在抗震性能上，對其抗壓、抗剪性能研究較少，不同連接構造對橋墩整體力學性能的影響不夠明確，且尚未提出較系統的結構設計方法。

2 裝配式RC橋墩受力性能研究

2.1 等同現澆結構受力性能

2.1.1 灌漿套筒和灌漿波紋管連接性能

文獻[39-40]在試驗的基礎上，進行灌漿波紋管連接裝配式橋墩擬靜力試驗，結果表明裝配式橋墩的抗震能力接近于整體現澆橋墩，灌漿波紋管連接安全可靠，為灌漿套筒連接裝配式橋墩在實際橋梁工程中得到推廣應用提供理論基礎。

文獻[41]基于裝配式橋墩的雙向擬靜力試驗，指出在雙向壓彎作用下的橋墩截面的P-MX-MY三維屈服面能夠較準確地校核節(jié)段拼裝墩的極限承載能力；文獻[42-43]進行了裝配式雙柱墩的單向、雙向擬靜力試驗，結果表明裝配式雙柱墩的極限承載能力小于現澆墩，且抗震性能略差于現澆墩，但兩者破壞模式較為接近。相關研究可為工程技術人員進行裝配式橋墩的雙向受力分析提供參考借鑒。

文獻[44-46]進行了多組的灌漿波紋管的鋼筋拉拔試驗，分析了鋼筋錨固長度、孔徑比和螺旋箍筋約束等因素對灌漿連接錨固性能的影響，提出了可以反映粘結應力分布變化的粘結-滑移本構關系簡化模型。文獻[15，47]對裝配式橋墩的試驗過程進行損傷評估，發(fā)現灌漿波紋管連接的預制拼裝立柱的損傷主要集中在柱底接縫處及塑性鉸區(qū)域處。上述研究為今后開展裝配式橋墩的局部受力分析、損傷評估等奠定基礎。

王志強等[47]、葛繼平等[23， 48]開展了2段式預應力預制拼裝混凝土橋墩和整體現澆混凝土橋墩試件的擬靜力試驗，結果表明預應力拼裝橋墩的殘余位移只有整體現澆橋墩的44%，但耗能能力只有整體現澆橋墩的1/3，并進行了整體現澆RC橋墩和采用灌漿波紋管連接的拼裝RC橋墩的單、雙向擬靜力試驗，研究了預制拼裝橋墩在雙向荷載作用下的耦合效應。上述研究表明，預應力連接裝配式橋墩的抗震性能低于灌漿套筒連接裝配式橋墩。

2.1.2 承插連接性能

文獻[49-51]所開展的擬靜力試驗研究表明：采用承插式連接的裝配式RC橋墩在抗震性能上可以等同現澆橋墩，并基于試驗結果對不同承插深度的裝配式RC橋墩給出了設計建議。文獻[52-55]推導了承插式連接受力計算模型，提出了較可行的OpenSEES數值模擬，并研究了承插的合理深度。文獻[56]提出在承插式連接裝配式RC橋墩的承臺設置U形抗沖切鋼筋，通過研究表明U形抗沖切鋼筋可有效地改善承臺受力，避免承臺發(fā)生局部的沖切破壞。目前承插式連接裝配式橋墩在實際工程應用不多，其承臺預留凹槽的工作機理、預制橋墩與承臺之間的界面受力性能，以及承插構造的設計方法等，還有待今后進一步開展系統深入的研究。

2.1.3 混合式連接性能

文獻[20]設計了整體現澆橋墩試件、傳統灌漿套筒連接試件、鋼管剪力鍵連接試件，進行擬靜力試驗。結果表明：3類試件均具有良好的吸收和耗散地震能量的能力，同時試件無明顯的剛度退化，構件損傷過程和最終的破壞形態(tài)相近。與整體現澆試件相比，采用鋼管剪力鍵的混合連接試件的極限承載力和位移延性系數有明顯的提高，其滯回曲線也呈現飽滿的紡錘形。

文獻[21]設計了整體現澆構件、CFST榫卯-灌漿套筒混合連接試件，開展了擬靜力試驗，研究結果表明，這兩類混凝土橋墩試件累積耗能能力接近，均無明顯的剛度退化，鋼管榫卯-灌漿套筒混合連接構件與整體現澆構件的水平峰值荷載接近，與整體現澆構件和灌漿套筒構件相比，鋼管榫卯-灌漿套筒混合連接構件的極限位移和位移延性系數均有明顯的提高。

文獻[57]對預埋位置灌漿套筒進行數值模擬試驗。結果表明：灌漿套筒預埋在基礎試件與現澆試件破壞形態(tài)、承載力相近；而灌漿套筒預埋在墩身的試件損傷集中在有無套筒的交接部位，主要是試件的剛度大于無套筒部位，導致塑性鉸位置上移，同時其承載力優(yōu)于預埋在基礎和現澆試件；3類試件的抗震性能相近，但預埋灌漿套筒的試件延性不如現澆試件。

文獻[22]通過現澆UHPC-RC凸榫混合連接裝配式橋墩擬靜力試驗發(fā)現，采用現澆UHPC-RC凸榫混合連接的裝配式橋墩延性性能和耗能能力較強，與整體現澆橋墩相比，二者的破壞特征一致，剛度退化率接近，水平承載能力稍大，但其自復位能力稍差一些。

文獻[18]分別進行整體現澆試件、灌漿套筒連接試件、CFST榫卯拼裝試件、灌漿套筒和CFST榫卯混合連接試件的受壓極限承載力試驗，結果表明：在大、小偏壓荷載作用下，試件的破壞模式和損傷過程與整體試件在總體上相近，小偏壓狀態(tài)下表現為受壓側混凝土壓碎破壞，在大偏壓狀態(tài)下表現為受拉側鋼筋屈服破壞；CFST榫卯拼裝試件的受壓極限承載力最低；灌漿套筒連接試件的極限承載力稍低于整體現澆試件；CFST榫卯混合連接試件的受壓極限承載力最高。

上述研究表明：混合連接裝配式橋墩的抗震能力與抗壓性能均優(yōu)于傳統的裝配式橋墩（含灌漿套筒連接、承插式連接、預應力連接等）。與灌漿套筒連接裝配式橋墩相比，混合連接裝配式橋墩的榫卯構造能夠對預制橋墩進行約束，可避免預制橋墩在施工過程中由于受到風荷載等作用，可能出現的側翻事故；與承插式裝配式橋墩相比，混合連接裝配式橋墩不需要在承臺設置預留凹槽，因此，不會影響承臺的受力；與預應力連接裝配式橋墩相比，混合連接裝配式橋墩不需要進行張拉預應力等施工步驟，在施工便利性方面具有明顯的優(yōu)勢?；旌线B接裝配式橋墩兼具施工便利、受力性能好等優(yōu)點，有望在今后的橋梁工程中得到推廣應用。

2.2 非等同現澆結構受力性能

文獻[33]通過所開展的雙向擬動力試驗研究表明：“非等同現澆”裝配式RC橋墩在雙向地震作用下，橋墩混凝土開裂和壓碎集中在接縫區(qū)域，其骨架曲線沒有強度穩(wěn)定階段，預應力束會出現脆斷現象，破壞模式不夠理想，其受力性能不如“等同現澆”裝配式橋墩。因此，“非等同現澆”裝配式RC橋墩一般不宜用于地震烈度較高的地區(qū)。

2.3 混雜型連接受力性能

文獻[58]進行采用無粘結后張拉預應力和滑動接縫的大尺寸混合搖擺-滑移（Rocking-Sliding）橋墩的準靜態(tài)循環(huán)荷載試驗，結果表明：滑動體系提供了一定的能量耗散能力，通過上部節(jié)段在接縫處的滑移來實現摩擦耗能。文獻[59-61]通過擬靜力試驗研究發(fā)現，采用后張預應力筋與灌漿套筒連接或后張預應力筋與灌漿波紋管連接的混雜連接形式的預制橋墩具有較好的耗能能力，無粘結后張預應力有利于減小殘余變形，使試件各方面性能更接近現澆墩。文獻[62-63]研究預應力連接與承插式的混雜連接形式，提高初始預應力能夠使橋墩屈服荷載和屈服后剛度提高，增大不銹鋼鋼筋配置率使水平承載力和耗能能力的提升較為明顯，但也造成殘余位移的增大。

混雜型連接裝配式橋墩整合了“等同現澆”裝配式橋墩、“非等同現澆” 裝配式橋墩的連接構造，通過進行合理設計，其在抗震性能上能接近于整體現澆橋墩，且具有更強的自復位能力。然而，混雜型連接裝配式橋墩的整體構造較為復雜，與混合連接裝配式橋墩相比，其工程造價較高，且施工較為麻煩。

3 裝配式RC橋墩標準化建設

在實際工程中，橋梁建設者一般在參照相關研究資料的基礎上，以相關規(guī)范或技術規(guī)程作為工程設計、施工質量控制等實施依據。如果缺乏系統的規(guī)范或技術規(guī)程作為技術支撐，勢必影響到裝配式RC橋墩在實際工程中的推廣應用。因此，推動裝配式RC橋墩的標準化建設，是促進橋梁工業(yè)化施工的關鍵[64]。裝配式RC橋墩和現澆橋墩在施工工藝、抗震設計方法存在根本性的差異，因此目前現澆橋墩的施工、設計規(guī)范不能直接套用到裝配式RC橋墩。

美國AASHTO發(fā)布的Guide Specifications for Design and Construction of Segmental Concrete Bridges對裝配式RC橋墩的設計和施工進行了一些規(guī)定，但近年來中國裝配式橋墩的拼接構造與以往存在較大差異，需要進一步研究。在設計方面，《公路裝配或混凝土橋梁設計規(guī)范》（JTG/T 3365-05—2022）對不同連接方式（含鋼筋灌漿套筒、鋼筋灌漿波紋鋼管、構件承插式、鋼筋插槽式、濕接縫式、預應力鋼筋等）的裝配式混凝土橋墩的適用位置進行規(guī)定[8]，但尚未針對不同類型的裝配式橋墩的適用范圍進行規(guī)定；對采用灌漿套筒連接和承插式連接的裝配式橋墩的構造要求進行規(guī)定，但未涉及其他類型的裝配式橋墩；提出了裝配式混凝土橋墩的結構計算方法，但尚未根據不同類型的裝配式橋墩的拼接構造特征，提出相應的局部構造的極限承載力驗算方法。在施工方面，《公路裝配式混凝土橋梁施工技術規(guī)范》（JTG/T 3654—2022）對采用灌漿套筒連接、灌漿波紋管連接、預應力連接、濕接縫連接的裝配式橋墩的施工工藝進行規(guī)定，尚未涉及其他類型的裝配式橋墩。中國一些地區(qū)還發(fā)布了裝配式RC橋墩的地方標準，如《四川省城市橋梁預制拼裝橋墩生產、施工與質量驗收技術標準》（DBJ51/T 120—2019）；內蒙古《市政橋梁裝配式混凝土結構施工及質量驗收規(guī)程》（DBJ/T 03-86—2018）等標準對灌漿套筒、灌漿波紋管、預應力等連接方式做了相應的施工、驗收要求；上?！额A制拼裝橋墩技術規(guī)程》（DG/TJ 08-2160—2015）、山東省《城市軌道交通橋墩預制拼裝技術規(guī)程》（DB37/T 5100—2017）、吉林省《裝配式混凝土橋墩技術標準》（DB22/T 5013—2018）、廣東省《裝配式市政橋梁工程技術規(guī)范》（DBJ/T 15-169—2019）等標準，對不同連接方式（含灌漿套筒、灌漿波紋管、預應力等連接）提出裝配式RC橋墩的抗震設計、施工、驗收等要求。相關研究可為裝配式橋墩在實際工程的推廣應用提供參考借鑒，但其內容尚未全面涉及在實際工程中已得到應用的各種類型的裝配式橋墩，有待進一步補充完善。

4 存在問題與未來研究方向

2020年7月3日，住房和城鄉(xiāng)建設部等部門聯合印發(fā)了《關于推動智能建造與建筑工業(yè)化協同發(fā)展的指導意見》，為橋梁工程建造指明了方向。橋梁工業(yè)化及智能建造是建筑業(yè)轉型升級的重要組成部分，加快橋梁工業(yè)化升級、裝配式構造創(chuàng)新、BIM技術的全過程實施，有助于形成設計、生產、施工、服務一體的產業(yè)鏈體系。

大量工程實踐證明，跨海橋梁、城市橋梁采用裝配式RC橋墩，可明顯縮短建造周期，減少現場作業(yè)和勞動力數量，且對城市現狀交通、生態(tài)環(huán)境的影響較小，符合中國建筑行業(yè)目前提倡的建筑工業(yè)化、智能建造的發(fā)展方向。一般情況下，裝配式RC橋墩的造價會略高于現澆橋墩，但是當橋梁長度達到5 km時，裝配式RC橋墩和現澆橋墩兩者的造價相當。

目前常用的裝配式橋墩結構體系的拼接構造在結構耐久性、施工便利性、經濟性、方便質量管控等方面均存在一定的提升空間。近年來隨著裝配式橋墩在實際工程的推廣應用，大量工程建設者將進一步探討在橋墩的拼接位置采用新型構造和新材料，提高拼接構造的受力性能和耐久性，并提升施工安全性和施工效率，現存的這些問題將隨著裝配式RC橋墩的持續(xù)性工程應用，逐步得到解決。

從工程設計角度，目前已經有一些關于裝配式RC橋墩的技術手冊或地方標準，對裝配式RC橋墩起到一定的參考借鑒作用。然而，學者們對不同連接方式裝配式RC橋墩的研究主要還聚焦在抗震性能上，且相關資料仍較為分散，缺乏系統的裝配式RC橋墩的抗震能力的分析和抗震設計計算方法，如將其用于強震區(qū)，仍有很多關鍵性的技術問題有待解決?，F有的研究對裝配式RC橋墩的抗剪、抗壓性能關注不多，有待進一步補充。為形成完整的裝配式RC橋墩結構設計體系，從結構的全壽命周期考慮裝配式橋墩的連接構造的可靠度和抗震性能，今后需要根據工程設計需求進一步開展系統性的研究。

從工程管理的角度，采用灌漿套筒、灌漿波紋管進行主要受力鋼筋連接的裝配式RC橋墩，其灌漿數量巨大，相應的工程管理成本較大，目前灌漿套筒、灌漿波紋管等灌漿質量的檢測方法主要有預埋傳感器法、預埋鋼絲拉拔法、超聲波法、X射線法[65-66]，這些方法在實際運用上存在一定的問題，有待提出較好的灌漿質量的檢測和評估方法，以及較為完善的質量控制標準和控制手段。因此，如何進行灌漿套筒、灌漿波紋管的灌漿質量管控，是今后采用灌漿套筒連接或灌漿波紋管連接等裝配式RC橋墩需要解決的一個關鍵性問題。

此外，由于中國對基礎建設的大力投資所帶來的新的發(fā)展機遇，裝配式RC橋墩在標準化設計、施工設備、智能建造技術、施工管理水平等方面均有望得到提升，相關產業(yè)配套也將進一步得到完善。已有研究表明：采用BIM技術可以有效提高橋梁的建造、養(yǎng)護、管理等一體化水平，無人機、機器人等智能檢測技術也可以提高橋墩檢測精度和效率，人工智能和5G技術的發(fā)展也為結構防災減災帶來新的思路[67]。從結構的全壽命角度，裝配式RC橋墩的建造成本和運營成本有望得到大幅下降，從而使得裝配式RC橋墩的工業(yè)化、標準化成為現實。

5 結論

1）灌漿套筒或灌漿波紋管連接的裝配式RC橋墩屬于“等同現澆”體系，在中國城市橋梁應用較多；后張預應力連接裝配式RC橋墩屬于“非等同現澆”體系，具有自復位能力較強、殘余位移較小等優(yōu)點，但是耗能能力相對較差，施工較復雜，在其他國家應用較多，在中國較為少見；“混雜型體系”已經在中國的一些跨海大橋得到應用。

2）采用榫卯和灌漿套筒混合連接的裝配式RC橋墩，與采用灌漿套筒或灌漿波紋管連接的裝配式RC橋墩相比，其施工便利性、受壓性能、抗震性能均有所提升，但如何提高接縫的耐久性仍有待進一步研究；而采用榫卯和現澆UHPC混合連接的裝配式RC橋墩，與采用榫卯和灌漿套筒混合連接的裝配式RC橋墩相比，雖然在受力性能方面較為接近且可改善接縫的耐久性，但其接縫處的現澆UHPC養(yǎng)護時間較長，在施工便利性方面不占優(yōu)勢。

3）在裝配式橋墩的受力性能研究和結構設計方面，既有研究大多集中于橋墩的抗震性能的研究，但涉及橋墩的抗壓、抗剪承載力等試驗研究較為少見；《公路裝配式混凝土橋梁設計規(guī)范》（JTG/T 3365-05—2022）等規(guī)范對裝配式橋墩的結構計算、構造要求進行規(guī)定，但尚未根據不同類型的裝配式橋墩的拼接構造特征，提出相應的局部構造的極限承載力驗算方法、構造要求、適用范圍，有待進一步補充完善。

4）在施工與質量管控方面，裝配式RC橋墩的連接構造復雜，套筒或波紋管的灌漿質量直接影響橋墩的受力性能。在進行橋墩的拼接施工時，橋墩拼接面的密貼程度、粘結劑的飽滿程度以及橋墩的垂直度等，對橋墩的承載力也有一定的影響?！豆费b配式混凝土橋梁施工技術規(guī)范》（JTG/T 3654—2022）僅針對部分類型的裝配式橋墩的施工和質量驗收要求進行規(guī)定，有待進一步補充完善。隨著建筑信息化、智能化的技術發(fā)展，將BIM技術、機器人智能檢測、人工智能、5G技術等合理運用到裝配式RC橋墩的施工，實現施工質量的有效管控，是今后重要的發(fā)展方向。

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