近几年来，国家的政策倾向于建筑产业现代化，这有利于装配式结构的应用提速^[1]。城市高架在城市路网建设中占据了很大一部分，城市高架桥梁自下而上，逐渐形成预制拼装产业链，从桩基、桥台、立柱、盖梁、上部结构、防撞墙均实现预制装配化，但是桥梁承台仍然采用现浇结构，因此如何实现承台预制化成为当下研究的热点和难点。

预制拼装技术在城市高架桥梁主要实现在上部结构，对于下部结构的应用相对较少^[2]。尤其是关于桥梁预制承台连接方面研究较少，在不同类型桥梁以及不同环境因素的影响下，目前有一些学者在装配式桥墩的抗震性能进行了试验研究，Palermo等^[3]介绍了控制结构地震反应的简单设计方法和建模方法，并对5个1：3的比例的桥墩试件的拟静力循环试验结果进行了报道和讨论。Wang等^[4]指出现有的预制节段混凝土桥柱的滞回能耗不理想并且提出了新的高架桥立柱预制节段施工方法，以提高立柱的滞回能耗和侧向强度。研究表明在桥墩墩底处是最容易破坏的地方，所以在城市高架桥改造中对于桥墩承台的连接处是一个关键部位。姜海西^[2]指出承插式适用于桥墩与承台基础连接，它最大的特点在于施工精度要求相对较低，施工工序比较简单，现场作业量少。由于预制连接构造在地震中极具有脆弱性，并且研究了从传统的预制施工到预制连接构造在地震荷载作用下的影响。Canha等^[5]采用两个均有光滑界面的试件，分析了具有光滑界面的承插式基础中预制柱基础的受力性能。

一些学者对于桩基和承台的连接的力学特性进行了研究，Barros^[6]和Chan^[7]分别采用试验和数值模拟方法分析相同尺寸的预制空心现浇混凝土承台和整体浇筑承台的受力性能，得到了两个承台具有相近的力学特征的结论。对于动力荷载下承台力学特性，李国平^[8]按照1/3的缩尺比设计制作两个预制承台-桩连接构造试件和一个现浇承台-桩连接构造试件，进行往复加载试验与非线性数值分析。吴启和^[9]依托港珠澳大桥埋置式承台足尺模型工艺试验项目，采用理论计算分析与原位试验监测相结合的方法对埋置式承台与桩的波流作用动力响应进行研究。王乾隆^[10]通过有限元软件ABAQUS 模拟了墩柱在循环荷载作用下的变形，并将计算结果和试验进行对比。杨志坚^[11]基于试验的基础上，采用OpenSees对预应力混凝土管桩与承台连接节点进行了有限元分析。

目前关于桥梁的预制承台在地震作用下的受力变形研究较少，本文结合济阳路(卢浦大桥—闵行区界)快速化改建工程高架桥路段，采用FLAC3D软件对地震作用下高架分块预制承台进行分析，为以后提供工程经验。

本次模拟主要针对济阳路(卢浦大桥—闵行区界)快速化改建工程2标项目。由于该项目地下作业部分涉及基坑开挖、围护、承台施工及回填，周期较长，管线影响比较大，基坑安全风险比较高，故考虑采用预制桥梁承台施工以期规避风险，实现城市快速化施工，这样可以极大的减少土方开挖和外运，减少环境污染，符合绿色环保工艺要求，而且可以减少对相邻管线的破坏和对周边建筑物、构筑物的影响。

此外，本次项目由于承台尺寸较大，重量较大，约250 t，结合实际交通运输条件，按照高度<3 m，长度<30 m，宽度<4 m，重量<200 t作为承台划分原则，将承台划分为3块，承台尺寸为5.7×7.7 m²，高度2.2 m，立柱尺寸1.5×2 m²，立柱净距为2 m，中分带宽度为8m，尺寸详见下图，而且承台中采用了剪力键，防止界面处二者水平相互滑移和分离，增强了整体的稳定性，承台分块平面图、剖面图如图1和图2所示。承台分块之间采用企口连接，承台整体性采用预应力予以保障，暂拟定设置3×2道预应力孔道，预应力管道采用深锚方式。

图1 承台分块平面示意图
Fig.1 Schematic diagram of pile caps in block

图2 承台分块断面示意
Fig.2 Schematic diagram of pile caps in cross section

为了研究预制的分块承台在地震作用下的受力及变形特性，同时分析承台配筋率及承台相对刚度等的影响，本文用FLAC3D数值分析软件建立了三维模型进行模拟分析。三维模型图如图3所示，带剪力键局部模型图如图4所示，由图可知，两个立柱位于两块拼装承台上面，下部为均布的桩基，桩基中心距为2 m。在计算过程中软件定义的边界条件如下：四周固定，约束变形，地下施加地震荷载。模型设置的x方向长度为20 m，y方向长度为20 m，z方向长度为50 m。

图3 整体模型图
Fig.3 Overall model diagram

图4 剪力键局部模型图
Fig.4 Partial model of shear key

由于上海地区的抗震设防烈度Ⅶ度，根据建筑抗震设计相关规范中指出，地震烈度为Ⅶ度时，根据地震峰值加速度与烈度对照见表1，地面运动峰值加速度在0.15~0.2 m/g²之间^[12]。以El-Centro波加速度时程作为地震荷载，加速度持续时间为10 s，如图5所示。以局部阻尼作为三维动力模型的力学阻尼，表达式如下：

β_L=ΠS(1)

式(1)中：β_L和S分别表示局部阻尼系数和临界阻尼比。

表1 地震峰值加速度与烈度对照
Table 1 Comparison of earthquake peak acceleration and intensity

图5 地震波加速度时程曲线
Fig.5 Acceleration time history curve of seismic wave

为了分析拼装界面的受力和位移情况，在计算的过程中需要设置一些监测点，由于分块承台是用剪力键进行连接的，还要检测桩顶的受力情况，因此监测点设置了8个，分别在预制承台中心轴处四个，承台最左端处监测点距离承台边侧面0.7 m，距离下侧1.1 m，4个间距为2.1 m。以及桩顶处4个，桩顶最左端处监测点距离左端0.7 m，距离下侧0.19 m，具体位置如图6所示。记录在地震作用下桩顶位置以及拼装界面的受力以及位移大小。

图6 预制承台断面监测点布置图(单位：m)
Fig.6 Layout of monitoring points of precast cap section (unit： m)

本文采用FLAC^3D软件建模时对于立柱、桩基和预制承台选用弹塑性模型进行计算，钢筋本构关系采用线性强化弹塑性模型。所用混凝土均采用C35混凝土，模型的基本材料物理力学参数如表1所示；此外，地基土层从上到下分为：填土高度5 m，粉质粘10 m，淤泥质粉质粘土15 m，粘质粉土20 m，土层选用Mohr-Coulomb模型进行计算，土层模型的参数如表3所示。

表2 模型物理力学参数
Table 2 Parameters of test model

表3 土层参数
Table 3 parameters of soils

(1)拼装预制承台的整体性较好，预制拼接承台的沉降一致，左右两半沉降均相同，而在预制承台与立柱接触面位移较大。

(2)桩基受力整体呈现出了角桩>边桩>中桩的刚性承台桩顶受力分布规律。

(3)3%承台配筋率对拼接处水平力和位移的影响效果较好，桩径并非越大和越小对承台拼接处受力性能越好，要选用合适桩径。