预制装配式桥墩连接方式抗震性能研究综述

预制装配式桥墩连接方式抗震性能研究
综述
摘要：预制装配式桥墩采用预制场预制，现场拼装的施工方式，拥有施工高效、墩身质量可控性好、施工过程对环境影响小的特点。

预制装配式桥墩的受力性能很大程度上由其连接方式决定，选择合理的连接方式对预制装配式桥墩至关重要。

本文将重点介绍承插连接、预应力连接、灌浆套筒连接和灌浆波纹管连接的构造特点和预制装配式桥墩抗震性能研究，并对预制装配式桥墩的发展进行展望。

关键词：预制装配式桥墩连接方式抗震性能
引言：桥梁工程发展至今，桥梁结构的设计和施工理念正在向着在保证结构安全性的前提下，施工速度快、机械化施工、对环境影响小的方向进行发展。

桥梁快速施工技术（Accelerated Bridge Construction，ABC）是一种采用工厂预制构件，利用大型运输车辆将构件输送到现场进行拼装的现代化建桥手段。

由于桥梁快速施工技术采用工厂预制的手段，相比于现场现浇的方式可以更好地控制桥梁构件的质量。

同时，由于摒弃了现浇的方式，桥梁快速施工技术施工更快，可以节约出大量的时间成本。

大型施工机械可以减小人工成本的投入，很大程度上保证了施工的安全性。

更重要的是，预制拼装的方式减少了现场施工的同时也减小了施工废料的排放，降低了对桥梁工程周围的生态环境的污染[1]。

符合国家要求“人与自然和谐共生”的发展理念。

预制装配式桥墩与传统现浇桥墩不同，结构由各部分构件通过合理的连接措施（如：承插连接[2]、预应力连接[3]、灌浆套筒连接[4]和灌浆波纹管连接[5]等）拼装而成，其抗震性能很大程度上受连接方式影响。

为了加深对预制装配式桥墩的墩身与盖梁、墩身节段与节段、墩身与承台之间的连接方式的认识。

本文将分别概述承插连接、预应力连接、灌浆套筒连接和灌浆波纹管连接这四种连接方式的结构特点，以及各种连接方式的研究内容。

一、预制装配式桥墩连接方式
（一）承插连接方式
承插连接是拼接部位的墩柱通过其插入其目标连接构件（承台、盖梁等）的
预留孔道达到连接目的的连接方式。

承插式连接方式的破坏模式主要由三种，即桥墩弯曲破坏、承台冲切破坏和
桥墩的拔出破坏，理想的破坏模式是桥墩的弯曲破坏。

为保证桥墩结构按照理想
的模式破坏。

需要对结构的各参数进行分析设计。

其主要的参数为承插深度、键
齿的设置、嵌缝材料和嵌缝尺寸、钢筋的配置、目标连接件尺寸等。

承插深度影
响着结构的破坏模式，若是桥墩的承插深度不足，会导致目标构件成为发生破坏
的构件，从而使得墩身在为产生塑形铰前脱离目标构件，其抗震性能和承载力会
大大降低。

（二）预应力连接方式
预应力连接是通过预应力钢筋或者精轧螺纹钢穿过预制构件中预留孔道，并
施加预应力将预制构件进行连接的施工方式。

由于预应力钢筋的使用，使得预制
拼装桥墩具有自复位能力。

目前国内外对预应力连接装配式桥墩的研究主要集中在接缝处的受力性能和
耗能能力等方面。

对预应力节段拼装桥墩来说，预应力钢筋是结构的关键性构件，预应力钢筋和耗能钢筋的用量比值、预应力钢筋的配筋率，以及预应力钢筋的布
置对预应力节段拼装桥墩的力学性能很大影响。

耗能钢筋可以提高桥墩结构的耗
能能力，但是桥墩结构的残余位移也会耗能钢筋的配筋率的增大而增大。

（三）灌浆套筒连接方式
灌浆套筒连接方式是通过采用灌浆套筒将装配式桥墩相邻部位的构件进行连
接的方式。

灌浆套筒在插入钢筋后灌入无收缩高强灌浆料，待高强灌浆料硬化相
邻模块形成有效的整体。

目前对灌浆套筒连接预制装配式桥墩的主要研究集中在桥墩结构的抗弯承载力、耗能能力、抗震性能以及抗剪性能上。

控制灌浆套筒连接预制装配式桥墩的
以上性能的主要参数是灌浆套筒的放置位置、灌浆料的材料性能、灌浆套筒尺寸
和接缝形式等。

由于灌浆套筒的引入，在接缝处试件的局部刚度会发生改变，从
而会导致塑性铰位置向上或向下移动，桥墩的耗能性能和延性也会因此发生改变。

这种由于使用灌浆套筒而导致塑性铰位置发生改变的现象可以被利用于预制装配
式桥墩抗震。

可以通过灌浆套筒转移预制装配式桥墩的塑性铰位置，从而达到降
低塑性铰长度、减小桥墩损伤的目的。

（四）灌浆波纹管连接方式
灌浆波纹管连接是指将预制装配式桥墩墩身伸出的纵筋插入在盖梁或者承台
中内置的波纹管中，再灌入灌浆料，当灌浆料硬化后桥墩各构件之间形成可靠的
整体的连接方式。

目前采用灌浆波纹管连接方式的预制装配式桥墩抗震性能的研究包括采用新
材料，如采用UHPC对桥墩结构的抗震性能的影响；结构参数，如金属波纹管的
锚固长度、灌浆料厚度、钢筋直径等因数对其力学性能的影响。

采用波纹管—UHPC槽连接方式可以在保证结构承载力的前提下，可减小拼接界面处参与连接的
纵筋数目、锚固长度，同时可以减少波纹管的数量，适用于高配筋率墩柱。

在其
他条件相同的情况下，灌浆料的性能对结构的抗震性能有较大影响。

二、发展前景与展望
（一）新材料、新装置的使用
积极使用新材料、新装置，如使用UHPC在灌浆波纹管连接方式中作为灌浆
料使用，可以提高与钢筋的粘结性能，降低锚固长度的要求。

外置耗能器和SMA
应用与装配式桥墩可以提高结构的耗能能力，并且可以提高其在地震后的可恢复性。

（二）多灾耦合的研究
目前对预制装配式桥墩的研究主要是集中在对桥墩结构构件参数对桥墩抗震性能的影响上。

随着我国国民经济的日益增长，道路车流量也随着不断增加。

同时考虑到预制装配式桥墩与整体现浇桥墩在结构上的差异性。

应当提高对预制装配式桥墩在多灾耦合情况下结构受力性能的研究。

（三）健康检测
预制装配式桥墩由于采用的是拼装的方式将各构件进行连接，所以有着天然的贯穿墩身截面的接缝。

长期使用过程中，容易受到环境腐蚀，其结构性能可能会因此降低，所以需要定期对其进行健康检测。

三、结论
（一）预制装配式桥墩采用不同的连接方式结构的抗震性能也是存在着差异的。

针对不同抗震需求的情况下，应当根据经济性采用不同的连接方式、耗能措施。

（二）预制装配式桥墩由与传统整体现浇桥墩构造的差异性，导致两者力学性能上存在较大差异。

因此要针对预制装配式桥墩设计合理的抗震、隔震手段，完善该类桥墩的抗震设计方法。

（三）积极地在预制装配式桥墩中使用新材料、新装置，采用更先进的健康检测手段对预制装配式桥墩的应用将会起到有力的推动作用。

参考文献
[1]项贻强,竺盛,赵阳.快速施工桥梁的研究进展[J].中国公路学
报,2018,31(12):1-27.
[2]丁世聪,韩艳,王江江,黄志明.承插式预制桥墩抗震性能研究综述[J].安徽建筑,2020,27(10):59-61.
[3]路文发,王毅娟,王健,张振华. 新式自复位单柱桥墩抗震设计研究[C].土木工程新材料、新技术及其工程应用交流会论文集（下册）,2019:593-597.
[4]逯艳东,李士友,胡兴安,李晓鹏,许坤.灌浆套筒连接预制拼装桥墩抗剪强度设计方法[J].市政技术,2020,38(05):103-108+113.
[5]张升旺,宋彦臣,韩强.新型波纹管-UHPC槽连接预制拼装桥墩抗震性能数值模拟分析[J].市政技术,2021,39(10):58-63+78.
作者简介：岳良培（1997-），男，汉族，重庆人，重庆交通大学硕士研究生，研究方向：结构工程。