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摘要：随着我国桥梁建设事业的飞速发展，桥梁工业化建造理念在桥梁建设中得到探索和实践。作为桥梁工业化典型案例的钢混组合梁桥近年来虽在国内得到大量运用，但依然存在一些关键问题有待解决，其中之一便是预制桥面板接缝的弯曲性能研究。基于对预制桥面板纵向接缝受力特点的深入了解，通过实验研究了环形钢筋构造连接形式的抗弯受力性能，并通过其他两种连接构造钢筋焊接、钢筋搭接的试验对比，验证了钢筋环接形式的受力性能，能最有效传递接缝的弯矩和剪力，可适用于横向接缝钢筋的连接。
关键词：预制桥面板；受力特点；接缝性能研究；环形连接
一、引言
钢混组合梁桥预制桥面板正是由于其快速施工的优势才得以被广泛[1]，但是目前预制桥面板的接缝钢筋连接主要采用施工现场焊接的形式，接缝钢筋焊接虽能确保良好的接缝连接性能，但因预制桥面板之间需连接的钢筋数量庞大，钢筋的焊接工序严重拖慢了桥梁建设进度，此外现场焊接的施工质量很难保证，从而影响结构的受力性能，造成接缝开裂的病害是有发生，使工业化快速建造优势大打折扣。基于此，研究一种保证接缝连接质量，并能简化现场施工、体现预制桥面板施工优势的接缝连接形式是十分迫切和必要的。
针对无焊接的钢混组合梁桥预制桥面板环形钢筋连接接缝，探究接缝在纯弯作用下受力机理，并同时与其他几种形式，接缝钢筋焊接、搭接、环接（未焊接）[2]各自的连接性能和承载能力进行比较分析，验证了钢筋环接形式的结构性能表现，对在工业化快速建造背景下的钢混组合梁的工程运用具有意义。
二、试验方案
（一）试验概况
综合考虑环形连接方式以及接缝宽度等因素的影响，本文设计了以下四组试验：
（1）钢筋焊接试件纯弯结构性能试验研究。
（2）接缝钢筋搭接试件纯弯结构性能试验研究。
（3）接缝钢筋环接紧靠试件纯弯结构性能试验研究。
（4）接缝钢筋环接紧靠试件有效重合长度参数分析。
（二）构件设计
本次纯弯试验桥面板钢筋布置如图1所示。桥面板纵向跨中接缝厚度为220mm，宽度为500mm，桥面板横向受力主筋直径为20mm，间距为150mm，桥面板纵向受力主筋为16mm，间距为100mm。横桥向接缝钢筋采用焊接连接，焊接长度按规范要求。
图2纯弯试验模型构造及尺寸（单位：mm）
2.试件钢筋布置设计
为了对比分析钢筋连接方式的不同对于抗弯结构性能和承载能力的影响，设置了三种钢筋连接方式，分别为焊接、搭接和环接。针对环形钢筋接缝形式，试验分析了300mm、350mm、400mm、450mm、500mm等5种环接搭接长度的试验构件。
汇总上述试验试件组、试件尺寸及试验个数，如错误！未找到引用源。。总共14个试验试件。
表1.接缝抗弯和抗弯剪结构性能试验模型汇总
注：钢筋连接形式一栏括号中数字为环筋重合长度
（三）试验设计
本次拉弯静载试验的加载方式如图3所示，从荷载的施加方式以及边界支承条件可以看出，接缝基本处于纯弯受力状态。试验过程主要测量的变量有：荷载加载值、跨中位移、混凝土应变、钢筋应变。
试验模型加载示意图
图3.预制桥面板接缝试件纯弯静载试验加载方式
本次纯弯试验正式加载前首先对试件进行预压，其目的是消除支座与试件之间的空隙。预压后进行预加载，测量每级荷载作用下测点的位移、应变等数值，以此确定试验设备和测量系统是否进入正常工作状态，并分析关键测点的数值变化规律是否符合常识。预加载后进行正式加载，正式加载过程中，每施加一级荷载后持荷，采集1次数据，待数据稳定后，进行下一次加载。试验过程中观察裂缝发展状况，出现裂缝后，记录开裂荷载，绘制裂缝发展图。
三、试验结果与分析
（一）接缝钢筋焊接试件纯弯试验分析
1.试验现象本组试验的两个试件均表现为相同的破坏过程和破坏模式，如图4所示。
图4.接缝钢筋焊接试件纯弯静载试验破坏模式
本组试验两个试件的关键数据和破坏模式如0所示，从表中数据可以看出，本组两个试件的破坏模式完全一致，破坏荷载也比较接近，表明试验结果的离散型较小。
根据前期计算，可知试件接缝在标准车作用下的最大弯矩效应值为33.88kN•m，折算到纯弯试验竖向荷载为193.6kN。对比以下数据可知，在正常使用荷载标准组合下，试件新老混凝土结合面已开裂。
表2.接缝钢筋焊接试件纯弯试验关键数据汇总表
2.荷载位移曲线
本组试验各试件在加载过程中，试验试件跨中位移随荷载的变化规律如图5所示。从各试件的荷载-位移曲线可以看出，试件破坏过程总体上分为三个阶段：弹性阶段、开裂与裂缝发展阶段、破坏阶段。试验试件破坏时几乎没有任何预兆，属于脆性破坏。
（二）接缝钢筋搭接试件纯弯试验分析
1.试验现象
本组两个试件的破坏模式完全一致，破坏荷载也比较接近，表明试验结果的离散型较小。根据前期计算，可知试件接缝在标准车作用下的最大弯矩效应值为33.88kN•m，折算到纯弯试验竖向荷载为193.6kN。对比以下数据可知，在正常使用荷载标准组合下，试件新老混凝土结合面未开裂。
2.荷载位移曲线
本组试验各试件在加载过程中，试验试件两端相对伸长量随荷载的变化规律如图6所示。从各试件的荷载-位移曲线可以看出，试件破坏过程总体上分为三个阶段：弹性阶段、开裂与裂缝发展阶段、破坏阶段。试验试件破坏时几乎没有任何预兆，属于脆性破坏。
（三）接缝钢筋环接试件纯弯试验分析
1.试验现象
本组试验的十个试件均表现为相同的破坏过程，破坏模式分为两种，一种是钢筋屈服，混凝土边板剪压破坏，另外一种是钢筋屈服，接缝受弯破坏，如图7所示。
图7.接缝钢筋环接紧靠试件纯弯静载试验破坏模式
本组试验十个试件的关键数据和破坏模式如表3所示。从表中数据可以看出，本组十个试件的开裂荷载很接近，大多数试件结合面开裂荷载为63.2kN，加载点处和跨中的开裂荷载也比较接近，说明环接重合长度对于开裂荷载的影响很小，结合面开裂荷载主要取决于结合面的粗糙程度。随着重合长度的增加，破坏荷载的平均值均有所增加，但是增加幅度不大，环接重合长度增加50mm破坏荷载增加3%左右，而环接重合长度对于破坏时接缝底部的裂缝的影响较大，试件破坏时接缝底部的裂缝随着环接重合长度的增加而减少，当环接重合长度达到400mm后，环接长度的增加对于底部裂缝的减少不明显。
表3.接缝钢筋环接紧靠试件纯弯试验关键数据汇总表（单位：kN）
根据前期计算，可知试件接缝在标准车作用下的最大弯矩效应值为33.88kN•m，折算到纯弯试验竖向荷载为193.6kN。对比以下数据可知，在正常使用荷载标准组合下，试件新老混凝土结合面均已开裂，但接缝跨中大多数试件都没有开裂。
五、结语
通过对钢筋焊接、搭接、环接紧靠这三种不同连接形式下的试验试件进行纯弯静载试验，主要得出如下结论：
（1）不同接缝形式的试件在纯弯静载状态下均表现出相同的破坏过程：弹性阶段、开裂及裂缝发展阶段、破坏阶段。焊接试件和搭接试件在荷载较小时发生钢筋连接失效，焊接钢筋和搭接钢筋发生相对滑移，呈现出脆性破坏的特征；环接试件在受力钢筋达到屈服后发生斜截面剪压破坏或试件跨中受弯破坏，破坏之前有明显的屈服平台，且核心混凝土未破碎，接缝连接有效，破坏呈现出延性破坏的特征。
（2）对于钢筋环形连接，不同环接重合长度下，结合面、加载点处和跨中的开裂荷载都比较接近，说明环接重合长度对于开裂荷载的影响很小。试件破坏后环接钢筋核心部分混凝土并未破碎，说明钢筋环接这种连接形式对于核心部分混凝土有较好的环箍作用。
（3）在现有预制桥面板接缝宽度的条件下，接缝钢筋环接紧靠连接形式下抗弯结构性能良好，接缝能有效传递弯矩，满足接缝的抗弯受力性能和承载能力要求，具有良好的施工性能，环形钢筋接缝连接是安全可靠的。
参考文献：
[1]张钱贵，张善勇.钢-混凝土组合结构桥梁研究新进展[J].科技视界.2015（35）：296.
[2]张鑫.钢-混凝土组合结构在桥梁工程中的应用与发展[J].北方交通.2014（S2）：7-10.
[3]周翔宇.全预制装配桥梁工程实施要点简析[J].中国市政工程.2017（03）：99-101