与传统的现浇桥梁施工相比，桥梁快速施工（ABC）用于更换国家交通运输基础设施的同时，减少了交通影响、现场施工时间、环境影响和全寿命周期成本；提高了工作区安全性、现场可施工性、材料质量和产品耐久性。鉴于这些原因，州交通部和联邦公路管理局（FHWA）正积极推进预制桥梁元件和系统（PBES），在快速施工中的使用。

预制桥梁元件和系统是在桥梁现场或附近建造的桥梁结构部件，其特点是，相对于传统的施工方法，减少了现场施工时间，在新建桥梁或修复更换原有桥梁时，对公众出行的干扰。

NCHRP全国普查计划11-02，关于多灾种和极端事件地区桥梁的快速桥梁施工，在用连接系统性能的最佳实践期间，人们注意到，桥梁快速施工技术在中高地震活动水平地区的使用，备受限制。出于对预制桥梁元件和系统，快速施工的预期效益考虑，一些国家合作公路研究计划项目一直专注于连接部位的可施工性、可检查性、耐久性和抗震性能。这些项目包括：地震区预制盖梁系统研发、综合研发中高地震活动地区的快速施工连接系统性能研究、关于多灾种和极端事件地区桥梁的快速施工连接系统性能的最佳实践、AASHTO桥梁快速施工设计和施工推荐指导规范、预制桥梁元件和系统公差及桥梁动态效应推荐指南、AASHTO桥梁快速施工-梁柱连接抗震规范。

预制盖梁系统在公路建设中的实用性与日俱增。采用预制方法，无需在现场搭建模板、浇筑混凝土、固化混凝土，使桥梁施工更安全、更环保。此外，也免除了关键道路上的盖梁施工，从而加快施工速度。采用预制方法，还可以提高质量和耐用性，因为预制工作是在受控环境中进行的。预制盖梁系统的这些优点也符合“快进快出，无碍交通”的理念。预制盖梁的成功使用，取决于合理的设计、可施工性和连接性能。在预制盖梁的早期使用中，仅限于连接处可传递最小弯矩和剪力。在地震区，必须通过连接来传递更大的力，并确保主梁的纵向连续性。

根据上部结构与下部结构的连接性，预制盖梁系统可分为整体式和非整体式。整体式盖梁系统通过主梁与盖梁的连接，实现纵向连续性。相比之下，非整体式盖梁系统通过盖梁到梁柱的连接，提供连续横向弯矩。但是，整体式预制盖梁系统需要使用预制盖梁到梁柱，以及上部结构到盖梁的连接。 

另外，预制连接通常分为仿真式和混合式。仿真式连接设计能够提供与传统整体式现浇（CIP）结构相似的系统性能。使用仿真式预制盖梁连接的桥梁，梁柱中预计会形成塑性铰，力将重新分布到现浇部位等其他构件。仿真式系统的横向力与位移的响应特征是，完整的滞回曲线和稳定的能量耗散。这样的响应是由相当程度的损伤和潜在的残余变形引起的，这是现浇桥梁抗震设计理念的基本假设。混合式系统设计，通过控制柱端特殊节点的摇摆来提供足够的能量耗散。此外，与仿真式系统相比，混合式系统可显著减少损伤和残余偏移。

国家合作公路研究计划项目12-74旨在研发和验证设计方法，推荐设计和施工规范，以及为预制盖梁系统设计模板和连接细部，这些预制盖梁系统采用整体式系统和非整体式系统，适用于全美所有地震区的仿真式预制连接和混合式预制连接。

项目成果记录在国家合作公路研究计划报告681的系列文件中。报告介绍了设计方法，推荐了设计、施工规范、设计流程图，提供了预制盖梁系统的模板设计和模板连接详情。这些仿真式和混合式连接，是针对整体式和非整体式系统以及全美所有地震区所研发的。图1和图2分别展示了该项目下进行试验的灌浆管道和盖梁卡槽（cap pocket）试件的结构。

图1 灌浆管道试件：盖梁放置前后制造和浇筑作业期间的盖梁接头区域

图2 非整体式、仿真式：盖梁卡槽完全延展性

《国家合作公路研究计划报告698》中，对近期使用的或研发中的，可应用于快速施工技术的桥梁连接细部等相关信息进行了概述，并针对未来研究工作提出了改善建议。该项目提出了一种评估连接细部（如钢筋连接件、灌浆管道、卡槽连接、构件插入式连接、混合式连接、整体式连接和新兴连接技术）成熟度的方法，以便在地震区桥梁快速施工中得以实施。

该方法提出了如表1中定义的多个技术准备水平。技术准备水平（TRL）1适用于数据库中的所有连接类型，因为该等级表示至少已经建立了概念。技术准备水平2表示，可以通过分析或测试来验证静态强度。可以通过分析来验证静态强度的原因在于，针对静态响应的构件设计，例如横梁弯曲，毫无疑问，只能通过分析完成。技术准备水平3提供基本的可施工性验证。如果将连接概念应用到地震区，则钢筋打架问题可能更为严重，并且连接的可施工性较非地震区用连接更为不成熟。但是，技术准备水平3表示不存在基本的施工障碍。技术准备水平4表示，已经分析评估了连接类型的地震荷载。分析应当涵盖循环荷载和非弹性的影响，包括延展性需求和能力。其还包括满足技术准备水平2的要求。技术准备水平5表示通过试验验证了关键部件的可行性。例如，在依赖机械连接件传递钢筋间张力的连接类型中，技术准备水平5可能适用于单个连接件。当然，测试成功后技术准备水平5才能适用。

技术准备水平6表示测试整个连接传力构件，例如梁柱到盖梁的弯矩传递，而不是只测试诸如钢筋连接位置。技术准备水平7是现场实施的重要一步。指南的存在意味着，不仅仅是简单地如一次试验和重要分析，还包括研究重要参数在设计中的影响。技术准备水平8表示在使用抗震构件的情况下提供了可施工性验证，其中还包括需要满足技术准备水平3的要求。技术准备水平9表示验证了连接是否满足可施工性和抗震性能的双重要求。只有很少（如果有的话）连接可以达到技术准备水平9，因为桥梁快速施工所用的连接系统，只是在近几年才被应用于桥梁，并且很少在高地震活动地区中使用。全尺寸动态振动台试验不能视为符合技术准备水平9的要求。

为了确定连接系统是否值得进一步投入测试和分析，有必要度量另外两项指标。报告中将二者称为“省时潜力”和“性能潜力”。第一个较为简单，表示使用连接系统可能节省的时间。实际节省的时间取决于采用相应连接类型的施工系统，因此评估必然是主观性的粗略评估。但是，相对于传统现浇结构，省时潜力确实是具有时间优势的。

第二项度量指标是连接类型的综合性能潜力，需从连接的施工风险、抗震性能、耐久性和震后可检查性等方面来确定。要证明连接类型具备良好的性能潜力，该连接类型在上述四个方面需要得到足够的分数。任何一方面得分为“更差”，则表示该连接类型不符合要求。如果在一个或两个方面得分为“稍差”，那么连接类型在其他方面表现出的更好性能可以与“稍差”分数相抵消。然而，比具有仅达到要求性能的连接类型来说，在一方面具有出色的性能不一定代表该连接类型更具吸引力。因此，连接类型的综合性能潜力分值应该达到饱和。

例如，如果大多数结构在重大地震事件中发生了1.5%至2%的位移，并且5%的位移量被认为是“足够的”，那么12%的连接位移量几乎不会使系统价值有所提升，因为它不太可能被使用。这一论点也适用于上述四个方面。施工风险选项，评估的是施工期间可能出现的问题，并造成降低质量或减缓进度的可能性。但是，不能只通过施工风险来度量省时潜力,因此还是要通过饱和分值来度量省时潜力。

美国全国普查计划11-02，关于多灾种和极端事件地区桥梁的快速施工连接系统性能的最佳实践，该普查计划的总体目标是，找出美国用于桥梁快速施工的，并在自然或人为极端事件、荷载（例如在波浪和潮汐或风暴潮所施加的荷载下）、地震事件、爆炸和较大作用力下表现出良好性能的连接细部。在现场走访之前，先进行了案头普查。案头普查包括概览相关的报告、论文和网络资料。案头普查的主要内容是九州普查，其中每个州都与桥梁快速施工有着密切的关系，具有快速施工相关活动的历史，并且可能发生一个或多个极端事件。

根据普查和后续讨论，普查团队提出了一些建议：

1.继续研究多灾种（MH）荷载组合。通过研究，深入了解快速桥梁施工所用连接的任何特征。一旦获得研究结果，并研发出了将多灾种纳入荷载抗力系数设计（LRFD）的可行方法，就着手开展一项国家合作公路研究计划项目，将该研究转变成美国州公路和运输官员协会指南。

2.设立多灾种荷载下快速桥梁施工国家研究中心。该中心的主要目标是：协调和整合针对多灾种荷载考虑因素的快速施工研究工作和设计指南编制工作；确保新兴的快速施工所用连接的简单实用性；建立快速施工所用标准的连接细部数据库；对不同的连接进行评估、收集、编译、解读，建立快速施工所用连接的现场性能数据库；针对基于性能的设计方法，研究快速施工连接部件的性能特征；配合美国州公路和运输官员协会，制定桥梁设计和施工规范。

3.通过美国总承包商协会进行广泛宣传，推广快速施工在桥梁合同签约界的知名度。美国联邦公路管理局的“每日健康”（Every Day Counts）计划，树立了桥梁快速施工的愿景。

4.通过联邦公路管理局“终身公路”（HFL）计划，支持利用各种快速施工的示范项目。这有助于宣传快速桥梁施工设计和实施范例，并推进快速施工在极端荷载地区的应用。

5.继续研究仿真式设计，以促进仿真式设计被编入美国州公路和运输官员协会规范中。反过来，这将使快速施工能够在高地震活动地区和有其他极端荷载地区，得到充分的实施。

6.考虑在未来的研发中使用新型部件，以及高性能混凝土、金属和复合材料，即使仿真式设计是编制快速施工规范的初衷。创新的方法和新型材料有可能实现或超越仿真式设计的目标性能水平。

7.经常实地调查和检验快速施工项目，记录性能数据，并总结经验教训，直到编制出足够的快速施工现场性能数据库。这项工作可以结合联邦公路管理局进行的长期桥梁性能监测计划来开展，便于利用近年来可用的工具和流程。

8.针对快速施工在抗震设计类别（SDC） B、C和D中的应用，更新美国州公路和运输官员协会《LRFD抗震桥梁设计指导规范》。

9.针对高、早强混凝土在快速施工合龙浇筑中的应用，开展研究和现场监测，并制定设计和施工规范。

10.制定有关预制构件重量和尺寸的运输准则。

AASHTO桥梁快速施工指导规范

编制AASHTO快速施工设计和施工指导规范的目的在于，记录越来越多的针对桥梁快速施工所用预制桥梁元件和系统的设计流程和施工方案。编制规范时，根据可施工性和耐久性来定义性能。针对每项技术进行技术准备评估，技术准备评估得分需要达到75%及以上，方可将该技术纳入指导规范。

美国州公路和运输官员协会桥梁和结构委员会于2017年6月15日，通过了该指导规范。研究机构的最终报告记录了全部研究工作，并以《国家合作公路研究计划在线只读文件242：美国州公路和运输官员协会桥梁快速施工设计和施工推荐指导规范》为题在网上发布。

预制构件安装及桥梁动态效应指南

美国州公路和运输官员协会桥梁指南，针对预制桥梁元件和系统的制造与安装公差，以及桥梁设计、制造与安装过程中的公差制定验收标准；针对通过滑入式操作和SPMTs来确定桥梁的动态响应，并评估这些动力对桥梁系统的影响。

研究机构的最终报告中还记录了全部研究工作，并以《国家合作公路研究计划在线只读文件243：预制桥梁元件和系统公差推荐指南及桥梁系统动态效应推荐指南》为题在网上发布。

梁柱连接部位的抗震规范

针对快速施工中梁柱连接部位在中高地震活动地区的应用，美国州公路和运输官员协会基于位移的设计和施工建议编制规范。规范应至少涵盖机械钢筋连接件、灌浆管道、卡槽和插入式连接。内容中应含分析和测试，连接细节、选择标准、模板设计和流程图，有助于编制设计和施工规范草案。国家合作公路研究计划项目12-105，于2014年启动，计划2019年6月完成。

几十年来，国家合作公路研究计划在州交通部、联邦公路管理局和国际机构的协作下，对可能使美国公路运输系统受益的创新技术和实践进行了评估和评价。同样，通过国家合作公路研究计划开展的全国普查，确定了美国机构使用有效的创新方法，其他机构也可采用这些方法并从中获益。NCHRP对桥梁的拥有者采用预制桥梁构件的性能进行了评估。通过NCHRP，制定出针对桥面板、横梁和桥墩等基础构件的AASHTO设计和施工规范、模板设计连接细节，这些都将作为整个美国桥梁快速施工设计实践的参考资源，目前通过正在进行的项目一步步扩大这一资源库。