预制预应力混凝土结构(建筑与管廊)受力性能研究进展
薛伟辰 张保证 陈盛扬 江佳斐 郭大鹏
同济大学土木工程学院
薛伟辰,张保证,陈盛扬,等. 预制预应力混凝土结构( 建筑与管廊) 受力性能研究进展[J].工业建筑,2024,54(10) :9-20.
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摘 要
预制预应力混凝土结构兼有预制混凝土结构和预应力混凝土结构的特点，在建筑和基础设施领域中具有良好的应用前景。系统总结了包括本课题组在内的国内外研究团队关于预制预应力混凝土框架、剪力墙和综合管廊结构受力性能的研究进展，研究对象主要包括预制预应力混凝土框架结构(预制节点核心区和现浇节点核心区两类)、预制预应力混凝土剪力墙结构和预制预应力混凝土综合管廊结构。已有研究表明：上述三种预制预应力混凝土结构均具有良好的承载力和变形恢复能力；采用现浇节点核心区的框架结构总体抗震性能“等同现浇”，而相比之下，采用预制节点核心区的预制预应力混凝土框架结构则具有典型的半刚性特征，延性和耗能稍差；预制预应力混凝土剪力墙结构在地震作用下的变形以刚体转动为主，墙体自身损伤和残余变形均较小，延性和耗能较差；预制预应力混凝土综合管廊整体结构具有良好的防水性能、较高的承载力与变形恢复能力。此外，还介绍了上述三种预制预应力混凝土结构的工程应用和技术标准现状。最后，对预制预应力混凝土结构的研究方向进行了展望。
引 言
按照施工工艺的不同，混凝土结构可分为现浇混凝土结构和预制混凝土结构两类。与现浇混凝土结构相比，预制混凝土结构具有施工速度快、节省模板和支撑、节约材料与人工、节能减排效果显著等特点，在建筑和基础设施领域得到了广泛应用。按是否施加预应力，混凝土结构可分为钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构两类。与钢筋混凝土结构相比，预应力混凝土结构具有使用性能优良、截面尺寸小、节约材料、耐久性高等特点，适用于大跨、重载结构[1-2]。将后张预应力技术应用于预制混凝土结构即形成了预制预应力混凝土结构，该结构兼有预制混凝土结构和预应力混凝土结构的特点，具有良好的应用前景。
预制预应力混凝土框架结构、剪力墙结构和综合管廊结构是三类常见的预制预应力混凝土结构。预制预应力混凝土框架结构主要通过预应力筋连接预制梁柱构件。按照节点核心区构造的不同，可分为预制节点核心区框架结构和现浇节点核心区框架结构两类。预制预应力剪力墙结构是指通过张拉竖向预应力筋使预制剪力墙构件可靠连接而形成的剪力墙结构。按照连接构造的不同，主要包括仅通过预应力筋连接的剪力墙和同时布置预应力筋和耗能元件(包括普通钢筋或其他阻尼器)连接的剪力墙两种。目前，预制拼装综合管廊纵向节段大多采用预应力筋连接，而横向采用预应力筋连接的综合管廊主要为预制槽型拼装综合管廊，该管廊中上、下两个预制槽型构件在施工现场通过张拉预应力筋连接成整体。目前，国内外针对这三类预制预应力混凝土结构的受力性能开展了较为系统的研究，已编制了相关技术标准。需要说明，目前预制预应力混凝土框架结构和综合管廊结构已在国内外有较为普遍的应用，但预制预应力混凝土剪力墙结构的工程应用仍较少。
本文系统总结了国内外有关预制预应力混凝土结构的相关研究成果，重点对包括本课题组在内的国内外研究团队关于预制预应力混凝土框架结构、剪力墙结构和综合管廊结构受力性能的研究进展、标准编制和工程应用进行了综述，并对上述三类预制预应力混凝土结构今后的研究方向进行了展望。
预制预应力混凝土框架结构
将从框架节点和整体结构两个方面进行总结，并对相关工程应用和技术标准进行简介。
1.1 受力性能研究进展
1.1.1 框架节点
预制节点核心区预制预应力混凝土框架节点多采用矩形截面预制梁和多层预制柱，梁柱间仅通过后张预应力筋连接。1971年，新西兰Canterbury大学的Park等[3]率先开展了此类预制预应力混凝土框架节点抗震性能试验研究(轴压比为0.1)。结果表明此类框架节点延性系数可达6.1~6.7，残余变形率不超过0.2。但由于梁中的普通钢筋未伸入节点核心区，梁端处无法形成塑性铰，其耗能较差。1987年，美国National Institute of Standards and Technology[4-5]的试验研究表明，在预制预应力混凝土框架节点中配置一定数量的普通钢筋形成混合连接节点(图1)能提高节点的耗能。东南大学郭正兴等的研究[6]表明，混合连接节点具有较好的位移延性和变形恢复能力，但普通钢筋的配置增大了试件的残余变形。
图1 混合连接节点及其滞回曲线[4]
1988年美日合作实施了PRESSS(PREcast Seis-mic Structure Systems)研究计划[7-8]。该计划主要针对预制节点核心区的预制预应力混凝土框架，研究参数包括预应力筋黏结构造(无黏结/部分黏结)、梁端约束构造(有无螺旋箍筋约束)以及梁中预应力筋位置(梁截面上、下侧或中部)等[9-10]，轴压比不超过0.05，典型节点试件构造及其滞回曲线如图2所示。研究表明：预应力筋对称布置于梁截面的上、下侧时，框架节点具有良好的变形能力(中节点和边节点的极限位移角可分别达到2.8%和4%)和变形恢复能力(最大残余变形率约为2.2%)；在梁端采用双螺旋箍筋的约束构造可有效防止该处混凝土在反复受力过程中提前压碎剥落[11-12]；相比于预制无黏结预应力混凝土框架节点，预制部分黏结预应力混凝土节点的耗能明显提高[13]。
图2 PRESSS计划典型框架节点及其滞回曲线[12]
预压装配式混凝土框架是另一类采用预制节点核心区的预制预应力混凝土框架结构。2005—2012年，合肥工业大学柳柄康等[14]和种迅等[15-16]的节点抗震试验(轴压比为0.2)表明：预压装配式混凝土框架(图3)承载力与现浇框架相近，结构残余变形较小，但耗能较差。预压装配式混凝土框架节点滞回曲线和骨架曲线如图4所示。
图3 预压装配式混凝土框架节点示意[15] mm
图4 预压装配式混凝土框架节点滞回曲线与骨架曲线[15]
针对现浇节点核心区框架，本课题组[17]2015年研发了一种新型预制预应力混凝土框架节点。该节点由T型叠合梁、预制柱和现浇节点核心区组成，梁中配置后张部分黏结曲线预应力筋，如图5所示。高轴压比(0.7)下足尺节点滞回曲线和骨架曲线如图6所示，可见：预制框架节点呈现出与现浇试件相似的耗能能力；与现浇节点(位移延性3.0)相比，预制节点(位移延性3.4)的延性更好，承载力更高。
图5 现浇核心区预制预应力框架节点示意[17]
图6 现浇核心区预制预应力框架节点与现浇节点试验结果对比[17]
1.1.2 框架结构
针对预制节点核心区框架结构，1999年，加利福尼亚大学圣迭戈分校的Priestley等[18]开展了一榀大尺度(缩尺比为0.6)5层框架结构的拟动力试验。结果表明：该框架结构能承受1.5倍Uniform Building Code规定的设防烈度；在两倍设计极限位移角(4.5%)下承载力无明显下降，结构仅产生了轻微破坏。2011年，合肥工业大学柳炳康等[19]针对预压装配式混凝土框架抗震性能的研究(轴压比为0.2)表明：该框架在2%位移角下承载力没有出现明显下降；梁端截面转角延性系数可达3.64~5.62；变形恢复能力较好，但耗能不足。
针对采用现浇节点核心区的预制预应力混凝土框架结构，本课题组[20]于2015年开展了该类结构在高轴压比下(中柱0.7，边柱0.5)的低周反复荷载试验。研究表明：预制和现浇框架结构均实现了混合铰破坏机制，预制框架的承载力略高于相应的现浇框架，但该框架相比现浇结构的延性略低(现浇4.30，预制3.70~3.97)；整体及层间滞回曲线较饱满，呈现出较好的耗能能力；试件残余变形较小，具有良好的变形恢复能力。
在预制框架梁和框架柱中同时布置预应力筋可以形成自复位预制预应力混凝土框架结构，以便于实现“中震可修”的性能目标。同济大学吕西林等[21]开展了预制核心区自复位预制预应力空间框架结构1/2缩尺模型的振动台试验，结果表明：当峰值地面运动加速度(PGA)为0.2g时(8度中震)，框架试件处于弹性状态；当PGA达到0.6g时，构件拼缝面混凝土破坏，但预制梁、柱构件基本无损伤；加载后期框架试件残余变形较小，但其刚度明显低于现浇框架。针对采用现浇节点核心区的自复位预制预应力混凝土框架结构(图7)，本课题组的研究[22]表明：预制框架试件可实现混合铰破坏机制；与现浇试件相比，预制试件的承载力高10%左右；预制试件延性可达2.2~3.1，略高于现浇试件的延性；试件滞回曲线有一定的捏缩，但总体上较为饱满(图8)。总体来说，自复位预制预应力混凝土框架与非自复位框架[20]相比，结构的变形恢复能力明显提高，但耗能和变形能力有所降低。
图7 现浇核心区自复位预制预应力框架结构示意[22]
图8 现浇核心区自复位预制预应力框架与现浇框架试验结果对比[22]
此外，预制预应力混凝土结构也适用于大型场馆看台结构。2003年，本课题组[23]以上海旗忠网球中心主赛场看台结构为原型，开展了预制预应力混凝土框架结构1/15缩尺模型静力试验研究。该结构由64个预制构件通过径向和环向无黏结预应力筋组装而成，每个预制构件由一根径向斜梁和四根环向曲线梁组成，如图9和图10所示。研究表明：该结构在1.8倍设计荷载下能保持良好的整体性，当施加的荷载达到设计荷载的2.7倍时，部分径向斜梁底端混凝土被压碎，结构破坏；结构总体位移延性为2.04。总体上，该看台结构能够实现预设的破坏模式，并具有较高的承载力。
图9 某预制预应力体育场馆看台结构示意及其荷载-位移曲线[23]
图10 看台结构试件俯视图[23]
综上可见，采用现浇节点核心区的预制预应力框架结构基本可实现抗震性能“等同现浇”。相比之下，采用预制节点核心区的预制预应力框架结构变形恢复能力强，但耗能稍差。而自复位预制预应力框架结构具有更强的变形恢复能力，便于实现“中震可修”，但耗能和变形能力有所降低。
1.2 工程应用
目前，预制预应力混凝土框架结构已得到了较为广泛的应用。2001年，Paramount Building(图11(a))在旧金山竣工，该建筑高达128 m，结构周边框架采用了PRESSS技术，是预制预应力混凝土框架结构在高层建筑中应用的典型案例。图11(b)所示的日本横滨国际综合竞技场采用了预压装配式混凝土框架结构，于1998年3月落成启用，能容纳七万多名观众，为2020年东京奥运会期间足球比赛场地。中国建筑第八工程局建设的中建东孚上海西虹桥项目(2017年建成)采用了本课题组研发的现浇核心区预制预应力混凝土框架结构体系，该结构为2层预制预应力混凝土框架结构，预制梁、柱之间采用部分黏结曲线预应力筋和现浇节点核心区连接。
图11 预制预应力混凝土框架结构典型工程应用
1.3 相关技术标准
国际上，美国、日本和新西兰是目前预制混凝土结构研究与应用较为成熟的国家。其中，美国PCI MNL-140《Seismic Design of Precast/ Prestressed Concrete Structure》[26]对“非等同现浇”型预制预应力混凝土框架构件和节点的设计计算方法做出了规定，并给出了相关的构造图例。ACI 550.3-13[27]对混合连接预应力混凝土框架结构提出了承载力计算方法和构造要求。日本AIJ 2000[28]对预制预应力混凝土框架结构提出了总体的技术要求。新西兰混凝土结构设计标准NZS 3101-2006[29]中包括了有关预制预应力混凝土框架结构的构造要求。
在我国，GB/T 51231—2016《装配式混凝土建筑技术标准》[30]包括了有关装配整体式预应力混凝土框架结构的技术规定。此外，行业标准JGJ/T 140—2019《预应力混凝土结构抗震设计标准》[31]针对装配整体式预应力混凝土框架结构以及全装配无黏结预应力混凝土框架结构，提出了考虑折减系数的承载力计算方法与构造措施。本课题组主编的上海市标准DG/TJ 08-2154-2022《装配整体式混凝土公共建筑设计标准》[32]对装配整体式预应力混凝土框架结构的构造措施给出了较为详细的规定。
预制预应力混凝土剪力墙结构
按照连接构造的不同，预制预应力混凝土剪力墙结构主要包括仅通过预应力连接预制剪力墙和同时布置预应力筋和耗能元件(包括普通钢筋或其他阻尼器)连接的预制剪力墙两类，以下将对这两类剪力墙的受力性能研究现状进行总结，并对相关工程应用和技术标准进行简介。
2.1 受力性能研究进展
针对仅通过预应力筋连接的预制剪力墙结构，国外学者开展了一系列抗震试验研究[33-37]。1999年，美国圣母大学Kurama等[33-34]按“等同现浇”原则设计了预制预应力混凝土剪力墙结构，连接构造如图12(a)所示，并开展了试验研究，图12(b)为该预制剪力墙的滞回曲线。研究表明：该类剪力墙在地震作用下可以产生较大的侧移并发生一定的转动；损伤主要集中在预制构件连接部位，残余应变小，具有良好的自复位能力；该类剪力墙与现浇结构的承载力、初始刚度接近，但耗能较差。在此基础上，该论文提出了基于位移的该类剪力墙抗震设计原则“中震不坏，大震不倒”。
图12 仅预应力连接预制混凝土剪力墙及其滞回曲线[33]
针对仅通过预应力连接的预制混凝土剪力墙耗能能力较差这一缺点，国内外研究者进一步研究了同时布置预应力筋和普通钢筋的混合连接预制剪力墙结构的抗震性能，连接构造如图13(a)所示。2007年起，美国加利福尼亚大学圣迭戈分校Restre-po等[38]、圣母大学Kurama和Smith等[39-40]相继开展的研究工作表明：混合连接预制剪力墙的变形表现为刚体转动，墙身主体无明显损伤；滞回曲线呈现“旗帜形”，残余变形小(最大残余变形仅为0.5%左右)，自复位能力优异；混合连接预制剪力墙具有与现浇剪力墙相近的承载力(差值在10%以内)；配置普通钢筋可显著提高结构耗能，与现浇剪力墙耗能相近，但普通钢筋在地震作用下会产生较大塑性变形，震后难以更换。
图13 混合连接预制预应力混凝土剪力墙及其滞回曲线[38-39]
国内学者对混合连接预制预应力剪力墙抗震性能也开展了相关研究。2011年，东南大学孟少平等[41]对2榀8层连肢剪力墙开展了低周反复荷载试验(缩尺比为1/7)，其中1榀剪力墙仅通过预应力连接，另一榀为预应力与普通钢筋混合连接剪力墙(预应力度为0.6)。研究表明：2榀剪力墙损伤集中于连梁端部，其余部分基本保持弹性，可实现“强墙弱梁”；由于墙肢与连梁处增配了普通钢筋，混合连接剪力墙承载力比仅预应力连接剪力墙提高了23%。2016年，同济大学吕西林等[42]的研究表明：混合连接预制预应力剪力墙(预应力度为0.49)与现浇试件承载力相差不超过10%；轴压比为0.1时，混合连接剪力墙位移延性系数为2.6，略低于现浇剪力墙的位移延性系数(2.8)；混合连接剪力墙的耗能(等效黏滞阻尼系数约为10%)略低于现浇剪力墙(等效黏滞阻尼系数约为15%)。此外，同济大学吕西林等[43-45]、北京工业大学李振宝等[46]开展了针对底部开水平缝的混合连接预制预应力混凝土剪力墙的抗震性能研究，剪力墙试件及其滞回曲线如图14所示。此类结构利用边缘构件底部的预埋钢板设置水平缝，墙身分布区纵筋保持正常连接，边缘构件处布置无黏结预应力筋为剪力墙提供自复位能力。研究表明：通过边缘构件底部开缝可限制裂缝发展至墙身；与现浇剪力墙相比，底部开缝剪力墙具有相近的承载力(差值小于15%)和刚度，且具有较好的自复位能力(最大残余变形小于1%)；与现浇剪力墙相比，底部开水平缝混合连接剪力墙的耗能能力略低。
图14 底部开水平缝的预制预应力混凝土剪力墙及其滞回曲线[45]
除了布置普通钢筋作为耗能元件外，还可通过在剪力墙水平接缝或竖向接缝设置阻尼器以及在双肢剪力墙连梁处设置阻尼器等措施提高结构的耗能能力。2002年，圣母大学Kurama等[47-49]提出一种配置后张水平预应力筋连接预制剪力墙和连梁的构造方案(图15(a))，并在连梁端部设置可更换的角钢来提高其耗能能力。研究表明：该剪力墙结构与现浇结构的承载力、初始刚度和耗能能力接近；在破坏阶段，主体结构损伤较小，但在剪力墙与连梁接缝处产生了较大非线性变形，角钢屈服。2018年，东南大学郭彤等[50]提出了一种在竖缝处布置摩擦耗能元件的预制预应力剪力墙结构方案。其中，摩擦耗能元件由钢板间内夹黄铜片组成，并通过螺栓和弹簧垫圈施加预紧力，如图15(b)所示。试验结果表明：该剪力墙具有良好的变形能力(极限层间位移角可达到3%)和自复位能力(最大残余变形小于0.5%)；增大预紧力可有效提高预制预应力剪力墙耗能能力，但增加了结构的残余变形。2000年，圣母大学Kurama等[47]提出了一种在层间布置斜向黏滞阻尼器的新型框架-预制预应力剪力墙结构方案，如图15(c)所示。研究表明：布置斜向黏滞阻尼器可有效提高结构刚度和耗能，该结构极限层间位移角为0.84%，远小于相应的未设置阻尼器的框架-剪力墙结构(2.4%)。
图15 预制预应力混凝土剪力墙的耗能装置
综上可见，预制预应力混凝土剪力墙结构均为“非等同现浇”结构。其在地震作用下变形以刚体转动为主，墙体自身损伤和残余变形均较小，延性稍差，但耗能能力明显偏低。相比于仅通过预应力筋连接的预制剪力墙，增设耗能元件(包括普通钢筋或阻尼器)可以显著提高剪力墙耗能，但结构残余变形有所增大。需要指出，目前国内外尚未提出预制预应力剪力墙结构的设计方法，有待今后开展进一步研究。
2.2 工程应用
目前，预制预应力混凝土剪力墙结构的工程应用仍较少。代表性的工程包括新西兰惠灵顿维多利亚大学教学楼[51](图16(a))、新西兰南岛红十字医院[52](图16(b))和美国伯克利David Brower中心[53]等。其中新西兰惠灵顿维多利亚大学教学楼为五层预制预应力框架-剪力墙结构，在梁柱节点和剪力墙底部均设置了耗能元件，是新西兰第一个采用PRESSS技术的建筑；南岛红十字医院也采用了预制预应力框架-剪力墙结构，墙体之间采用U形阻尼器作为耗能元件和连接件，在2011年的Christchurch地震中，该结构残余变形小，震后正常使用。
图16 预制预应力混凝土剪力墙工程应用
2.3 相关技术标准
目前，美国和新西兰已针对预制预应力混凝土剪力墙结构体系制定了相关技术标准。美国ACIITG5.1-07[54]给出了预制预应力混凝土剪力墙结构的使用准则，包括合理的施工技术、材料性能、设计假定和性能目标等。ACIITG5.2-09[55]给出了预制预应力剪力墙基于位移的设计方法。此外，新西兰NZS3101-2006[29]中也包括了有关预制预应力混凝土剪力墙结构的技术规定。需要说明，我国目前尚未制定针对预制预应力混凝土剪力墙结构的相关技术标准。
预应力槽型拼装混凝土综合管廊
以下将从接头和整体结构两个方面总结国内外预应力槽型拼装混凝土综合管廊结构受力性能研究进展，并对预应力槽型拼装混凝土综合管廊的工程应用和技术标准进行简介。
3.1 受力性能研究进展
3.1.1 接头受力性能
本课题组从2004年起开展了预应力槽型拼装综合管廊接头抗弯和抗剪性能试验与理论研究[56]。抗弯试验表明：所有试件均经历了消压、屈服、峰值和破坏4个阶段；接头具有良好的变形能力；增加板厚或增加预应力筋配筋量均能提高接头的转动刚度；拼缝面满足平截面假定。抗剪试验表明：所有试件均经历了弹性、带滑移工作和剪切破坏3个阶段；接头抗剪承载力和剪切刚度随拼缝面预压力、侧壁厚度、轴压比的增加而增加。在试验研究基础上，基于内力平衡与变形协调原则建立了预应力筋连接接头的抗弯承载力和抗剪承载力计算模型。
2018年，长安大学王永东课题组[57]参照盾构隧道的刚度折减法，提出了预应力槽型拼装综合管廊整体结构抗弯刚度有效率的计算式，并采用有限元软件FLAC3D开展了预制槽型拼装综合管廊静力性能的数值分析。分析表明，预应力槽型拼装综合管廊整体结构横向抗弯刚度有效率为0.997，纵向抗弯刚度有效率为0.8；增加预应力筋数量能显著提高整体结构抗弯刚度。另外，华南理工大学莫海鸿课题组[49]建立了预应力槽型拼装综合管廊接头三维精细有限元模型。结果表明，增大水平轴力、减小预应力筋的间距、增加侧壁的厚度均可有效提高接头刚度。
3.1.2 管廊整体结构静力性能
本课题组2004年在国际上首次开展了预应力槽型拼装综合管廊整体结构短期和长期拼缝防水性能试验[59]。试验表明：遇水膨胀橡胶的体积膨胀率随时间增长而增长并最终趋于固定值，设置遇水膨胀橡胶条的预制预应力综合管廊拼缝长期防水性能明显优于短期防水性能；当遇水膨胀橡胶条的界面应力大于1.3 MPa时，结构防水效果显著。在此基础上，提出了预应力槽型拼装混凝土综合管廊的拼缝防水设计方法，即钢筋预紧力应保证弹性密封垫的界面应力不低于1.5 MPa，该方法已纳入国家标准GB 50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》[60]、上海市标准DG/TJ 08-2017-2007《世博会园区综合管沟建设标准》[61]和上海市标准DGJ 08-2017-2014《综合管廊工程技术规范》[62]。
本课题组首次开展了单舱、双舱足尺预应力槽型拼装综合管廊整体结构环向加载试验(图17)[63-64]。试验研究表明：单舱管廊的破坏形态为角部加腋区外缘混凝土剪切破坏，双舱管廊的破坏形态为顶板-中壁加腋区外缘混凝土剪切破坏；预制双舱试件的承载力均略高于现浇对比试件；管廊的拼缝面在整个加载过程中基本保持平面；预应力筋的有效预应力对管廊的正常使用性能有较大影响，但对结构承载力影响不大。基于试验和理论分析，提出了适用于预应力槽型拼装混凝土综合管廊内力计算的带刚域弹性铰闭合框架计算模型。
图17 双舱预应力槽型拼装综合管廊环向加载试验[63]
2007年，波尔图大学Pimentel等对预应力槽型拼装混凝土综合管廊在施工期间的受力性能进行了现场监测[65]。结果表明，预应力槽型拼装混凝土综合管廊在施工期间受力性能良好。
3.1.3 整体结构抗震性能
本课题在2015年开展了分别采用钢绞线和预应力碳纤维复材(CFRP)筋连接的单舱足尺预应力槽型拼装综合管廊整体结构抗震试验研究[56]。试验表明：预制和现浇管廊均在角部负弯矩附加筋截断处发生弯剪破坏；相比现浇试件，CFRP筋试件和钢绞线试件的承载力分别高12%、14%，而延性则分别低25%、21%。基于试验和理论分析，提出了预应力槽型拼装综合管廊抗震设计建议。
随后，本课题组又开展了双舱足尺预应力槽型拼装综合管廊的抗震试验[56]，如图18(a)所示。试验研究表明：现浇试件的塑性铰首先在内侧壁产生，随后在外侧壁出现；由于预应力筋的作用，预制试件的塑性铰首先在内侧壁产生，随后在顶底板出现，如图18(b)所示，管廊拼缝截面处均未发生破坏；预制试件的承载力比相应的现浇试件高24%，但延性低3%(图19)；预制试件的残余变形比相应的现浇试件低23.8%。
图18 双舱预应力槽型拼装管廊抗震试验[56]
图19 双舱预应力槽型拼装综合管廊试验结果[56]
总体而言，与现浇管廊相比，预应力槽型拼装综合管廊具有较高的承载力和良好的变形恢复能力，但延性略差。
3.2 工程应用
目前，预应力槽型拼装混凝土综合管廊在我国和日本均有较多的工程应用。1994年，日本名古屋修建了世界上第一条预应力槽型拼装混凝土综合管廊[66]，如图20(a)所示，该工程为三舱断面结构，截面宽度6.85 m，高度3.5 m，管廊总长为321.9 m。2017年，贵州六盘水市建设了我国第一条预应力槽型拼装混凝土综合管廊，如图20(b)所示，全长约3公里，双舱断面截面宽度5.3 m、高度3.6 m。此后，长春空港经济开发区管廊工程(2017年)、广州天河智慧城综合管廊工程(2018年)、济南有轨电车工程预制隧道(2020年)、深圳石清大道二期预制管廊(2021年)等工程均采用预应力槽型拼装方案，应用效果良好。截止到目前，预应力槽型拼装混凝土综合管廊在我国10余个城市中均开展了工程应用，里程已超过40公里。
图20 预应力槽型拼装综合管廊工程
3.3 相关技术标准
现行国家标准GB 50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》[60]和上海市标准DGJ 08-2017-2014《综合管廊工程技术规范》[62]中给出了单舱预应力槽型拼装混凝土综合管廊的设计计算式，但计算式中的关键参数需要通过试验确定。本课题组主编的CECS《预制拼装综合管廊结构设计规程》(征求意见稿)则包含了针对单舱、双舱预应力槽型拼装混凝土综合管廊的设计计算式，且式中参数均可通过计算确定。需要指出，现行国外技术标准中均未包含预应力槽型拼装混凝土综合管廊相关的条文。
展 望
系统总结了国内外预制预应力混凝土框架结构、剪力墙结构和综合管廊结构受力性能研究、标准编制和应用现状，建议今后在以下方面开展相关研究工作：
1)研发适用于混凝土框架结构、剪力墙结构和综合管廊结构的新型预制预应力结构体系。
2)研究提出半刚性预制预应力混凝土结构的设计理论，并开展示范应用。
3)开展预制预应力混凝土基础设施(车站雨棚、海岸工程、风电塔身等)的研究与应用。
薛伟辰，同济大学教授，教育部长江学者特聘教授，国家“万人计划”科技创新领军人才。兼任中国建筑学会工业化建筑学术委员会主任、中国土木工程学会混凝土及预应力混凝土分会副理事长等。
长期从事预制混凝土结构和预应力混凝土结构的研究。主持国家自然科学基金重点项目、科技部“十四五”重点研发项目。获国家科技进步一等奖（排名第2）、教育部科技进步一等奖和上海市科技进步一等奖（均排名第1）。主编国家/地方/协会标准30多部，发表SCI/EI收录论文200多篇，2024年入选全球前2％顶尖科学家“终身科学影响力榜单”。
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