近年来，大跨度桥梁和高速公路的快速发展对抗震性能和施工效率提出了更高的要求，尤其是在高地震区。无粘结预应力预制节段桥墩作为一种有前景的解决方案，能够加快桥梁建设并提高抗震性能。已经进行了实验和数值研究，以探讨预应力预制节段桥墩在准静态荷载下的滞后行为[[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9]]。可以得出结论，当添加额外的能量耗散（ED）装置时，这类桥墩通常表现出有限的残余位移、最小的损伤、良好的能量耗散能力和高的延性。
由于准静态荷载试验无法捕捉预应力摇摆桥墩的动态特性[10]，即粘性和辐射阻尼，最近的研究集中在实际地震激励下的这类桥墩上。在数值研究方面，Anzabi等人[11]研究了预应力损失对预应力摇摆桥墩抗震性能的影响，发现添加ED钢筋显著提高了其长期性能，减少了钢筋重新张拉的频率。Rassoulpour和Shiravand等人[12,13]进行了脆弱性分析，以评估自复位摇摆桥墩的抗震性能，并进一步强调了土-结构相互作用对其抗震性能的关键影响。Jia等人[14]开发了一个包含非线性边界条件和三向地面运动的有限元模型，确认垂直地面运动对摇摆桥的横向位移影响很小。除了数值研究外，还广泛进行了振动台试验来评估预应力摇摆桥墩的抗震性能。例如，Yamashita等人[15]和Ge等人[16]强调了大横向位移和预应力预制节段钢筋混凝土（RC）柱能量耗散减少的挑战。考虑到柱子在实际地震中会受到多方向地震激励，Li等人[17]和Zhang等人[18]发现，受到双向地面激励的预应力节段柱子经历了更严重的混凝土损伤、更大的基频降低和更大的位移响应。Li等人[19]进一步观察到，在没有内部ED钢筋的节段桥墩中，双向地面运动会导致显著的扭转。因此，这些研究强调了需要更详细地评估预应力桥墩在三维地面运动下的抗震性能，这对于全面理解其抗震性能至关重要。
此外，过去已经证明了近震（NF）运动的严重破坏潜力。近震地面运动通常以速度脉冲和大的垂直加速度为特征，峰值垂直加速度与水平加速度（V/H）的比率常常超过2/3[20,21]。Phan和Saiidi等人[22]、Choi和Saiidi等人[23]、Hyerin等人[24]、Sengupta等人[25]以及Srivastava等人[26]研究了近震地震中现浇RC桥墩的非弹性抗震行为，表明抛射步进脉冲显著增加了破坏潜力。过去的研究还表明，过度的张力或拉伸应变可能导致由于垂直地面运动效应而发生剪切破坏，尽管由于缺乏深入的定量分析和讨论，设计中常常忽略了垂直地面运动的影响。虽然大多数振动台试验和数值分析都集中在近震地面运动下的现浇RC桥墩上，但对预应力预制节段桥墩的研究仍然有限。例如，Shen等人[10]和Zhang等人[18]检验了该系统在脉冲式地震下的可行性和整体性能。Moustafa等人[27]测试了在近震脉冲式地面运动作用下的缩比双皮FRP-混凝土-钢节段桥墩。对能量成分（如辐射阻尼）的量化为近震激励下的摇摆响应提供了见解。然而，现有文献中很少涉及具有垂直地面加速度的近震地面运动下预应力预制节段桥墩的响应。
先前的研究表明，预应力预制节段桥墩的地震损伤主要集中在最底部的接头处。为此，采用了混凝土填充双皮钢管（CFDST）截面来减轻摇摆面的混凝土损伤[[28], [29], [30], [31]]。已经证明，预应力预制节段CFDST桥墩在准静态荷载下表现出更优异的性能[[28], [29], [30]]。在我们之前的研究（Du等人[31]）中，对预应力预制节段CFDST桥墩进行了振动台试验，以研究其在三维施加的远场（FF）地面运动下的抗震行为。研究发现，在PGA为0.7g时，由于垂直地面运动的出现，重力引起的轴向压缩力以及接头剪切能力可减少近33%。鉴于近震地面运动的高垂直加速度幅度，进一步研究其对这类桥墩的影响是必要的。
总之，尽管先前的研究为预应力桥墩在地震荷载下的抗震行为提供了宝贵的见解，但在三维近震地面运动对预应力预制节段CFDST桥墩抗震性能的影响以及近震垂直地面运动的影响方面仍存在关键空白。为了解决这些空白，本文展示了振动台试验的结果，揭示了预应力节段CFDST桥墩在三维施加的FF和NF地面运动下的不同响应。定量比较了这类桥墩在不同地面运动类型下的垂直地面运动效应。此外，使用OpenSees中开发的有限元模型进行了参数研究。结合振动台试验和数值研究，建议修改考虑垂直地面运动效应的接头剪切能力计算方法。
