中小跨径桥梁装配式模块化墩柱设计研究陈玉宏王博摘要：中小跨径桥梁全装配化有利于节约资源能源、减少施工污染、提升劳动生产效率以及质量安全水平，成为我国桥梁建造模式的主流趋势。G3京台高速方兴大道至马堰改扩建项目建设中，以模块化理念开发了一种新型装配式墩柱，提高了墩柱标准化程度，降低墩柱的制造与安装难度，文章对模块化墩柱的概念设计方法、技术要点等方法进行研究，为此类结构的装配化设计提供参考。关键词：桥梁工程;下部结构;装配式;预制墩柱;概念设计;结构设计：U442.5文献标志码：A：2095-2945（2019）12-0065-03引言在桥梁工程高速发展的时代，如何缩短施工周期、减少施工对既有交通的影响、控制现场施工质量及减少环境等因素对施工进度的影响成为主要面临的难题。桥梁装配式模块是解决问题的有效手段，具有降低对交通的干扰、提高施工质量、缩短工程工期、绿色环保等优点。装配式墩柱应用探索开始的时间较早，1975年建造的兰西大桥，使用砌块式拼装墩台，节约了近四分之一的材料，同时加快了桥梁的建设速度。砌块式墩台的合理设计能够具有一定自锁功能，块体内的钢筋可以增强结构的抗震性及延性。接缝方面，KvleP.Steuck等人研究了大直径锚固钢筋灌浆孔连接的相关性能，分析了结构的受力性能以及破坏模式。淮河特大引桥下部结构采用预制圆心空心截面墩，马会天对该桥进行研究分析得出，通过设置定位墩实现预制墩柱准确定位，通过预制墩柱底侧的剪力纹，加强了墩柱与承台的整体连接，提高了墩柱的抗震能力。林信武指出，装配式桥墩抗震性能的关键是连接处的易损性。灌浆套筒连接具有良好的延性破坏性态，并且可以保证施工精准度，材料强度是钢筋的1.5倍，可以转移连接的薄弱环节，在地震作用下提供良好的抗弯抗剪能力，但是弊端同样明显，抗延性有限，不适用于高地震带桥墩建造。从应用现状来看，预制桥墩一般针对某工程进行设计，构型与尺寸并不统一，不利于大规模建造推广。为提高标准化程度，G3京台高速方兴大道至马堰改扩建项目建设中，以模块化概念开展新型装配式墩柱的设计。该墩柱体系可通过更换盖梁模块适应不同上部结构，增设横梁模块适应不同墩高尺寸，契合桥梁工程的工业化建造趋势。本文对其概念设计以及性能分析方法进行研究，为此类结构型式的推广提供助力，为装配式墩柱的进一步发展提供借鉴。1工程概况本项目依托G3京台高速方兴大道至马堰改扩建项目，该工程项目起点顺接京台高速公路方兴大道互通立交，起点桩号为K1049+748，向南经严店、丰乐、杭埠、金牛、万山至庐江，终点位于京台高速与合安高速公路交叉的马堰互通立交，终点桩为号K1102+872，全程53.124公里。本工程桥梁以中小跨径为主，由于为改扩建项目，应尽量减少对现状道路的扰动，因此对建造效率要求较高。经研究采用全预制拼装桥梁体系，上部结构采用了较为成熟的T梁、小箱梁以及双工字钢板组合梁，下部结构则开发一种便利拼装的模块化桥墩，该桥墩主体为PHC管桩，管端设置法兰连接，并辅以预制盖梁或者承台等结构。2概念设计2.1构件的受力与拆分桩柱式桥墩由整体式盖梁、多墩柱体系、整体式承台以及多桩基体系组成。盖梁的主要功能为传力构件，其上布置支座可承担主梁上部结构的自重以及各类活载效应;墩柱为主要受力构件，起到传递竖向荷载的作用;承台作为横向联系，起到提高桥墩体系横向刚度的作用;桩基为基层支撑构件，由土壤的摩擦力以及端部的支承力提供相应的支承力。由于各构件的形状差异较大，墩柱的装配化习惯上将各构件单独拆解开，采用预埋套筒的方式进行连接，构件拆解如图1所示。构件拆解已经基本上完成了预制部件的划分，然而部分宽幅盖梁、超高墩的预制、运输与安装并不便利，在此基础上需要对构件本身进行切分，对于横向构件横向分块，对于竖向构件竖向分节;分块或者分节接缝的设置则遵循受力最小原则，例如盖梁、承台在受弯相对较小的位置进行分块，见图2。本项目侧重于对盖梁、墩柱以及承台设计结构的研究。2.2T型及方型模塊化桥墩概念设计T型模块化桥墩是一种通过提高墩柱本身强度，并采用钢横梁进行横向连接以满足横向受力需求，这样可以将盖粱以及承台中间...