當(dāng)前預(yù)制裝配混凝土橋梁現(xiàn)狀熱點(diǎn)作為結(jié)構(gòu)性能需求，正常使用性能與耐久性也很重要。相對(duì)而言，預(yù)制裝配混凝土橋梁的正常使用性能與耐久性研究還略顯不足，這有可能會(huì)制約預(yù)制裝配混凝土橋梁的應(yīng)用范圍。以鐵路橋梁為例，由于列車行車安全性和旅客乘車舒適度的需要，無(wú)論是普速鐵路還是高速鐵路，均對(duì)橋梁梁體與墩臺(tái)的變形與剛度有較高的要求。開(kāi)展鐵路預(yù)制裝配混凝土橋的正常使用性能研究是推動(dòng)預(yù)制裝配工藝在鐵路橋梁的應(yīng)用的必然要求。作為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，在復(fù)雜環(huán)境中，經(jīng)歷漫長(zhǎng)的服役期，預(yù)制裝配節(jié)點(diǎn)的性能劣化機(jī)制與特點(diǎn)，無(wú)損檢測(cè)方法與相應(yīng)的加固技術(shù)，是保障預(yù)制裝配混凝土橋梁耐久性且有待解決的重要問(wèn)題。梳理2019年度國(guó)內(nèi)外預(yù)制裝配混凝土橋梁的研究進(jìn)展。對(duì)于裝配式橋，2019年國(guó)內(nèi)主要有同濟(jì)大學(xué)，西南交通大學(xué)，大連理工大學(xué)，武漢理工大學(xué)、北京交通大學(xué)等學(xué)校的學(xué)者進(jìn)行了較為深入的研究。其中，同濟(jì)大學(xué)在預(yù)制裝配式橋墩動(dòng)力性能和抗震方面研究較多。而國(guó)外則主要有得克薩斯大學(xué)、華盛頓大學(xué)、布法羅大學(xué)等學(xué)校的學(xué)者，研究?jī)?nèi)容以單軸力學(xué)性能、循環(huán)力學(xué)性能和新型連接形式為主。

對(duì)于裝配式橋面板，近幾年來(lái)，清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、西南交通大學(xué)、湖南大學(xué)、北京交通大學(xué)等學(xué)校的學(xué)者都進(jìn)行了較多的研究，主要集中在組合結(jié)構(gòu)剪力連接件和組合梁橋的抗震性能等方面。一、橋墩的預(yù)制裝配

與上部結(jié)構(gòu)的預(yù)制裝配而言，混凝土橋梁的下部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝工藝發(fā)展相對(duì)較晚。但橋墩作為下部結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件，一直是橋梁設(shè)計(jì)和施工的關(guān)注重點(diǎn)。橋墩預(yù)制裝配化也是橋梁全預(yù)制裝配的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。隨著近年來(lái)橋梁工程中對(duì)預(yù)制拼裝橋墩的需求的提高，學(xué)術(shù)界對(duì)預(yù)制拼裝橋墩的研究逐漸增加。2019年度，預(yù)制拼裝混凝土橋墩的研究主要有這4類：預(yù)制墩柱的連接工藝與節(jié)點(diǎn)性能、預(yù)制裝配橋墩的抗震性能、高性能與新材料的應(yīng)用、新型預(yù)制裝配橋墩體系。1預(yù)制墩柱的連接工藝與節(jié)點(diǎn)性能

預(yù)制墩柱的連接工藝研發(fā)與性能改進(jìn)是預(yù)制裝配橋墩研究的首要問(wèn)題。連接節(jié)點(diǎn)或相應(yīng)構(gòu)造的力學(xué)性能也是后續(xù)開(kāi)展預(yù)制裝配橋墩抗震研究的基礎(chǔ)。

常用的預(yù)制墩柱連接工藝有：灌漿套筒連接，灌漿波紋管連接，承插式連接，插槽式連接，現(xiàn)澆濕接縫連接，后張預(yù)應(yīng)力連接與法蘭盤(pán)連接等。由表1可以看出，目前套筒灌漿作為一種在預(yù)制裝配式橋墩中應(yīng)用較為廣泛的連接方式，國(guó)內(nèi)外各學(xué)者對(duì)這一連接方式的研究比較熱門。

對(duì)于灌漿套筒的力學(xué)性能，有幾位學(xué)者對(duì)于不同方面進(jìn)行了研究。考慮關(guān)鍵套筒連接中鋼筋對(duì)中的施工偏差，西南交通大學(xué)的XuTengfei等人從粘結(jié)滑移關(guān)系出發(fā)，解釋了鋼筋連接套筒的約束作用對(duì)鋼筋與灌漿料間粘結(jié)強(qiáng)度的增強(qiáng)機(jī)理，考慮實(shí)際裝配過(guò)程中鋼筋在灌漿套筒中的偏心效應(yīng)，提出了鋼筋與灌漿套筒粘結(jié)滑移本構(gòu)[1]。LuZhiwei研究了楔形灌漿套筒和楔形螺紋灌漿套筒這種新型套筒形單軸拉力下的力學(xué)性能，給出了鋼筋在接頭中所需嵌入長(zhǎng)度約為接頭鋼筋直徑的6-6.4倍。同時(shí)，認(rèn)為接頭的抗拉能力隨著接頭桿錨固長(zhǎng)度增加以及套管兩端的楔形的長(zhǎng)度和斜率的增加而增加，且螺紋不會(huì)顯著提高套筒的抗拉能力[2]。同濟(jì)大學(xué)的匡志平等人通過(guò)人為控制灌漿料含量,研究了實(shí)際工程中灌漿不足的缺陷對(duì)灌漿套筒連接的性能的影響。套筒灌漿連接承載力取決于灌漿料含量；且隨著鋼筋與灌漿料間黏結(jié)承載力和鋼筋抗拉承載力的相對(duì)大小的變化會(huì)產(chǎn)生鋼筋拔出和鋼筋拉斷的破壞模式。2預(yù)制拼裝橋墩抗震

作為橋梁的主要承重和抗側(cè)力構(gòu)件，預(yù)制裝配橋墩的抗震性能一直以來(lái)都是學(xué)術(shù)界與工程界關(guān)心的重點(diǎn)。裝配式橋墩在非震區(qū)、低烈度區(qū)中已得到較廣泛應(yīng)用，但因?qū)ζ淇拐鹦阅苋狈Τ浞终J(rèn)識(shí)，導(dǎo)致預(yù)制橋墩體系在中高烈度區(qū)的應(yīng)用受到限制。特別是，我國(guó)幅員遼闊，地震帶多且頻繁。如果無(wú)法具有良好的抗震性能，預(yù)制裝配橋墩在我國(guó)的應(yīng)用將大大受限。因此，采用各種連接方式的預(yù)制裝配式橋墩在地震作用下的極限承載力、變形與耗能能力、結(jié)構(gòu)韌性以及這些性能的改進(jìn)方法均是此類研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。2019年度發(fā)表的文獻(xiàn)圍繞著：鋼筋連接形式[3]、灌漿套筒埋置位置[4]、承插式橋墩插入深度和側(cè)向剪力的影響[5-6]、預(yù)應(yīng)力連接的預(yù)應(yīng)力度[7-8]展開(kāi)了相關(guān)的抗震性能研究。

在灌漿套筒方面，樊澤等人研究了灌漿套筒位置的影響，認(rèn)為：在合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下套筒預(yù)埋在基礎(chǔ)的預(yù)制橋墩與套筒預(yù)埋在墩身的預(yù)制橋墩的抗震性能均能滿足要求

。

承插式連接與灌漿套筒和灌漿波紋管等拼接構(gòu)造相比施工精度要求較低，同時(shí)與現(xiàn)澆濕接縫，預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼接等構(gòu)造相比現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)少，是一種較為簡(jiǎn)便的連接方式。對(duì)這種連接方式，徐艷等研究了承插深度對(duì)整個(gè)橋墩抗震性能的影響。他們認(rèn)為在良好施工的情況下，承插深度對(duì)于橋墩總體的抗震性能影響不大；并給出了可以利用嵌巖樁嵌入基巖的深度計(jì)算最小合理承插深度的方法[5]。同時(shí)ZhaoCheng等人認(rèn)為承插式連接中的側(cè)向抗剪機(jī)制可以提供顯著的阻力，從而有利于大垂直載荷的傳遞。

預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝橋墩因無(wú)需考慮接縫區(qū)鋼筋和不同齡期混凝土的存在對(duì)橋墩整體性能的影響，目前在低烈度區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用，而在中高烈度區(qū)由于性能尚不明確，目前應(yīng)用較少。禹智濤等人基于預(yù)應(yīng)力連接裝配式橋墩力學(xué)性能尚不明確的現(xiàn)狀，分析了不同預(yù)應(yīng)力軸壓比對(duì)節(jié)段拼裝式橋墩的力學(xué)性能的影響,提出了軸壓比在10%~20%的結(jié)構(gòu)擁有較好的力學(xué)性能的觀點(diǎn)[7]。包龍生等人通過(guò)有限元模擬和擬靜力試驗(yàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力度對(duì)節(jié)段拼裝橋墩抗震性能的影響進(jìn)行了研究。給出了隨著預(yù)應(yīng)力度的增大，承載力、屈服力和耗能能力有所增強(qiáng)，但對(duì)延性及殘余位移影響不大的觀點(diǎn)；同時(shí)他們建議在節(jié)段間榫卯以提高抗滑移作用。

此外，TinV.Do等人則研究了預(yù)制混凝土分段橋墩和普通混凝土橋墩抗撞擊的性能。研究發(fā)現(xiàn)預(yù)制混凝土分段橋墩的破壞在最底部，而普通混凝土橋墩破壞分布廣泛。提出了預(yù)制混凝土分段橋墩在抗剪切滑移和沖擊力方面具有更好的性能的觀點(diǎn)。同時(shí)，考慮到動(dòng)力系數(shù)和與沖擊波引起的應(yīng)力在墩柱中傳播引起的軸向力增加，提出了一種估算節(jié)段接頭所需的彎矩和極限彎矩的方法。3高性能新材料的應(yīng)用

高性能新材料的使用是提高結(jié)構(gòu)性能的重要途徑。然而，高性能新材料通常伴隨著高成本，這又限制了其大規(guī)模應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)中。預(yù)制裝配工藝設(shè)計(jì)與施工相對(duì)靈活，可以在預(yù)制構(gòu)件中使用傳統(tǒng)材料，在連接構(gòu)造上使用高性能新材料。一方面利用高性能新材料改善連接節(jié)點(diǎn)性能，另一方面降低高性能新材料的使用率，獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。

目前，應(yīng)用于預(yù)制裝配式橋墩的新材料主要有超高性能混凝土、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、形狀記憶合金等。

YuyeZhang等人提出了一種超高性能纖維混凝土（UHFRC）應(yīng)用于預(yù)制分段橋墩的墩柱底部的新型結(jié)構(gòu)（圖2），并對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗震性能研究。他們的研究表明（1）具有UHPFRC底部的預(yù)制分段橋墩比具有普通混凝土底部的預(yù)制分段橋墩具有更大的側(cè)向承載力、更小的殘余位移和更小的混凝土損傷。（2）在相對(duì)較高的側(cè)向位移下，具有UHPFRC底部的預(yù)制分段橋墩比其他橋墩具有更強(qiáng)的耗能能力。（3）UHPFRC底部節(jié)段的空心率對(duì)預(yù)制分段橋墩的側(cè)向能力的影響有限。（4）具有UHPFRC底部的制分段橋墩的側(cè)向承載能力和耗能能力隨著底部段高度的增加而提高[10]。WeidingZhuo等人將高強(qiáng)鋼筋用于預(yù)制分段式橋墩連接（圖3），并進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，與采用傳統(tǒng)鋼筋的預(yù)制墩相比，采用高強(qiáng)度鋼筋的預(yù)制墩具有更大的側(cè)向強(qiáng)度，自復(fù)位能力和耗能能力[11]。TengTong等人將無(wú)粘結(jié)筋和H型高強(qiáng)度耗能鋼筋混合物應(yīng)用于預(yù)制混凝土橋墩加固中（圖4），對(duì)H形耗能鋼筋和L形耗能鋼筋的橋墩進(jìn)行了比較。他們認(rèn)為H形耗能鋼筋與L形耗能鋼筋相比，對(duì)分段預(yù)制橋墩的準(zhǔn)彈性行為有利，并且增強(qiáng)了延性。同時(shí)，H形耗能鋼筋可以提高承載能力并增強(qiáng)剛度比。并且H形耗能鋼筋有效減少墩的殘余位移并提高每個(gè)循環(huán)的耗能能力[12]。2.4新型預(yù)制拼裝橋墩體系

自復(fù)位橋墩是“非等同現(xiàn)澆”的新型抗震橋墩體系。在地震作用下，可以利用節(jié)點(diǎn)接縫的張開(kāi)與閉合實(shí)現(xiàn)橋墩的轉(zhuǎn)動(dòng)能力，避免了結(jié)構(gòu)損傷；同時(shí)，后張預(yù)應(yīng)力提供了預(yù)制橋墩震后恢復(fù)初始位置的自復(fù)位能力。CancanYang等人為了研究初始張拉力和界面摩擦特性對(duì)地震響應(yīng)的影響，對(duì)預(yù)制自復(fù)位橋墩建立滯回模型。同時(shí)，將滯回模型結(jié)合能力需求，預(yù)測(cè)了具有不同特性的墩的地震響應(yīng)。通過(guò)研究，他們認(rèn)為具有較低摩擦系數(shù)的界面材料將增強(qiáng)耗能能力，減小剛度和減小自復(fù)位能力；選擇較低的初始張拉力會(huì)降低剛度；摩擦系數(shù)和初始張拉力的增加始終會(huì)增加最大基礎(chǔ)抗剪能力需求[13]。QiangHan提出了一種自復(fù)位雙柱墩（圖5）。試驗(yàn)表明這種結(jié)構(gòu)良好的耗能和自復(fù)位性能，且即使發(fā)生超過(guò)預(yù)期的嚴(yán)重?fù)p壞也可以較為便捷的修復(fù)[14]。MustafaMashal等人在裝配式橋墩底部采用搖擺連接（圖6），DCR結(jié)合了無(wú)粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力筋和外部的金屬耗散器，分別為橋梁提供了自復(fù)位和耗能的功能。擬靜力測(cè)試表明這種結(jié)構(gòu)損傷較低。經(jīng)過(guò)多次大位移循環(huán)后，沒(méi)有彎曲損壞或殘余位移[15]。

除了自復(fù)位橋墩，也有一些混合體系橋墩被提出：MustafaMashal等人提出了一種墩柱和承臺(tái)采用承插式連接，墩柱到墩帽采用灌漿套筒連接的橋墩形式，并對(duì)此進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)試驗(yàn)，結(jié)果表明與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比，該橋墩具有足夠的抗震性能[16]（圖7）；張于曄等人提出了一種混合體系的橋墩（圖8），即底部節(jié)段與墩底現(xiàn)澆上部采用預(yù)應(yīng)力預(yù)制拼裝連接方法的橋墩，以提高裝配式橋墩的抗震能力。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)此混合體系橋墩在初始彈性剛度、延性與耗能等方面的優(yōu)勢(shì)較為明顯；但應(yīng)控制底部節(jié)段長(zhǎng)細(xì)比和初始預(yù)應(yīng)力[17]。丁怡宣等人提出了預(yù)制混凝土橋墩內(nèi)嵌式法蘭拼裝方案（圖9）。通過(guò)研究法蘭位于不同區(qū)域的性能，得出法蘭位于墩柱塑性鉸區(qū)以外時(shí)，墩柱力學(xué)性能與現(xiàn)澆墩柱性能較為一致的結(jié)論。二、上部結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配

橋梁上部結(jié)構(gòu)的預(yù)制裝配工藝有：預(yù)制節(jié)段拼裝混凝土、節(jié)段預(yù)制拼裝預(yù)應(yīng)力束體系，預(yù)制裝配鋼－混組合梁等。如表2所示，2019年國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)連接節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能，預(yù)制裝配橋面的整體性能，預(yù)制裝配組合梁等主題進(jìn)行了研究。1連接節(jié)點(diǎn)的性能

連接節(jié)點(diǎn)對(duì)預(yù)制裝配式橋面板的各項(xiàng)性能影響顯著，是2019年度預(yù)制拼裝橋面板的研究重點(diǎn)。

ElmiraShoushtari對(duì)鋼筋鉸槽口連接、灌漿波紋管連接、SDCL梁-蓋梁連接、梁-橋面板灌漿槽口連接、橋面板接縫UHPC連接、橋面板-蓋梁上部UHPC填充連接這6種節(jié)點(diǎn)的抗震性能進(jìn)行了評(píng)估，給出了不同節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化措施[19]。沈殷等人對(duì)節(jié)段預(yù)制拼裝混凝土橋梁腹板處多齒剪力鍵的剪應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行了推導(dǎo)，提出了多齒剪力鍵根部剪應(yīng)力分布的不均勻系數(shù)的概念[20]。GhafurH.Ahmeda等人提出了一些提高剪力件抗剪能力的方法，同時(shí)對(duì)AASHTO公式進(jìn)行了優(yōu)化[21]。ChaoHuang等人通過(guò)對(duì)UHPC連接的抗震性能研究，評(píng)估了在中高地震地區(qū)使用UHPC連接的預(yù)制橋梁的適用性。通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)力梁的動(dòng)力特性、兩個(gè)連接UHPC的預(yù)制預(yù)應(yīng)力梁的整體響應(yīng)、UHPC連接的最大應(yīng)變的研究，研究表明：即使在高水平地震的情況下，配置有短而直的鋼筋的UHPC連接也具有足夠的抗震性能[22]。JuDongLee等人分析了影響預(yù)應(yīng)力槽口的性能的因素，并給出了相應(yīng)建議[23]。張勇等人鋼板梁橋U形鋼筋濕接縫力學(xué)性能進(jìn)行了研究，他們認(rèn)為應(yīng)預(yù)防濕接縫與橋面板的施工縫開(kāi)裂。

同時(shí)，也有一些學(xué)者對(duì)增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)抗剪能力提出了一些新的方案。JiananQi等人提出了一種使用鋼筋網(wǎng)來(lái)增強(qiáng)燕尾榫UHPC接頭的方法（圖10）。通過(guò)研究表明了這種方案可以提高UHPC平板的抗彎性能且UHPC試件開(kāi)裂后仍有相當(dāng)大的承載能力；同時(shí)，在受壓區(qū)UHPC僅出現(xiàn)了局部壓潰；同時(shí)，他們認(rèn)為對(duì)鋼筋網(wǎng)所需的最小搭接長(zhǎng)度還需要進(jìn)一步研究[25]。MohamedH.Youssef等人對(duì)UHPFRC節(jié)點(diǎn)連接受彎剪性能進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)對(duì)測(cè)試結(jié)果討論和分析，給出了預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)剪切強(qiáng)度的比較、最小拼接長(zhǎng)度以及破壞的影響因素[27]。RaedTawadrous提出一種橋面板槽口連接方案（圖11），并對(duì)選擇槽口尺寸，槽口錨固和加固進(jìn)行了研究，以最大化連接能力同時(shí)保證足夠的裝配誤差[28]。邵旭東等人基于UHPC材料，提出了3類高性能裝配式橋梁結(jié)構(gòu)，并初步建立了計(jì)算理論和設(shè)計(jì)方法[29]。2預(yù)制橋面板性能

在預(yù)制橋面板性能方面，Tae-HoKoh等人對(duì)T型梁接縫的耐久性進(jìn)行了研究，他們認(rèn)為由于受拉接縫部分碳化深度的增加，使用壽命大大縮短，在維護(hù)過(guò)程中應(yīng)特別注意接縫[30]。RaedTawadrous等人開(kāi)發(fā)了在一種橫向上預(yù)張，在縱向上進(jìn)行了后張的新型預(yù)制混凝土橋面板系統(tǒng)。試驗(yàn)表明這種預(yù)制橋面板系統(tǒng)的后張有效，且橋面板和主梁結(jié)合良好。同時(shí)其施工性能，承載能力和耐久性均有所提高[31]。TuanMinhHa等人對(duì)不同粉煤灰含量的混凝土的高耐久性預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土面板進(jìn)行了彎曲和剪切試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了含有粉煤灰的橋面板與不含粉煤灰的橋面板相比，力學(xué)性能均有所提高。3預(yù)制裝配組合梁研究

組合梁可以大大提高橋梁的力學(xué)性能，并且具有極好的施工性能。將組合梁與預(yù)制裝配相結(jié)合，減少預(yù)制梁的長(zhǎng)度，有利于保證橋梁工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，降低工程造價(jià)。但是，目前對(duì)于預(yù)制裝配組合梁的受力性能和耐久性等了解仍不夠充分。由圖12可以看出，目前有關(guān)組合梁性能的研究是一大熱點(diǎn)。

DunwenHuang等人通過(guò)對(duì)預(yù)制裝配混凝土組合梁橋的長(zhǎng)期性能分析，指出：當(dāng)前的計(jì)算分析方法嚴(yán)重低估了后澆縫混凝土的徐變和收縮效應(yīng)，應(yīng)注意后澆縫與預(yù)制板之間混凝土齡期差異的影響[32]。

針對(duì)目前組合橋結(jié)構(gòu)存在的抗凍、耐腐蝕、耐疲勞和耐磨損等方面存在的不足，以及組合橋仍然現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)較多的現(xiàn)狀，有許多學(xué)者提出了一些將組合橋與預(yù)制裝配體系結(jié)合的新思路。如：

西南交通大學(xué)的趙燦暉課題組開(kāi)展了諸多卓有成效的工作。CanhuiZhao等人引入預(yù)應(yīng)力沉孔螺栓(圖13)，實(shí)現(xiàn)預(yù)制UHPC組合橋面板全干式連接，模型試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該連接工藝的有效性以及采用該技術(shù)的UHPC組合橋面板的良好力學(xué)性能[33]。為了增強(qiáng)燕尾形接頭的耐久性，CanhuiZhao等人提出了一種新型RPC混凝土燕尾形濕式接頭;研究了強(qiáng)度比和燕尾形的角度，給出了建議設(shè)計(jì)參數(shù)[34]。在板梁連接構(gòu)造上，趙燦暉等提出了埋入式螺栓的連接構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)了預(yù)制UHPC板和工字鋼的全干式連接（圖15）；足尺試驗(yàn)表明該構(gòu)造具有良好的剛度和承載力，是實(shí)現(xiàn)預(yù)制橋梁建造的有效技術(shù)手段。

KyleD.Balkos將防滑貫通螺栓剪力連接件應(yīng)用于鋼預(yù)制復(fù)合梁（圖16），靜力測(cè)試和疲勞測(cè)試結(jié)果均十分良好，沒(méi)有任何連接器失效；他們認(rèn)為還需研究螺栓