压型钢板-混凝土组合桥面板连接构造试验研究*

张 杰，雷 波，刘吉林，程建旗

(1.中铁十五局集团第一工程有限公司,陕西 西安 710000；2.浙江省交通规划设计研究院,浙江 杭州 310000； 3.同济大学,上海 200092)

0 引言

压型钢板-混凝土组合板是在压型钢板上浇筑混凝土，采取相关措施使二者整体受力的组合结构[1]，按是否考虑压型钢板与混凝土间的组合作用分为组合板和非组合板，前者考虑压型钢板的承载作用，后者压型钢板仅用作施工模板[2]。组合板的压型钢板高度与厚度较大，以保证刚度[2]，为增大压型钢板与混凝土间的黏结力，一般采用压型钢板刻痕、焊接横向钢筋、焊接栓钉等方法，CECS 273∶2010《组合楼板设计与施工规范》[3]对相关连接细节作了相关规定。压型钢板-混凝土组合板用作桥面板时一般为非组合板，如小西湖立交南滨河路交通节点改造工程[4]、广州市文中天桥[5]、南京市玄武大道人行天桥[6]的桥面板设计。非组合板设计不需要考虑压型钢板与混凝土间的界面抗剪力，因此，界面防脱开设计尤为重要。在压型钢板上刻痕对界面防脱开约束较小，焊接栓钉一般较繁琐，焊接横向钢筋为较简便的施工方法，但是该连接构造对界面防脱开的影响试验研究较少，因此本文对这一构造的影响开展研究。

1 试验方案

试验设计2个对照组，分别为连接面积对照组和连接构造对照组，共5个试验构件。通过改变波折数量探究黏结面积对界面抗脱开能力的作用效果，其中试件LB1A，LB2A压型钢板波折数分别为1，2。通过设置横向抗剪钢筋探究钢筋对界面抗拉拔性能的提升程度，试件LB2B未焊接横向钢筋，LB2C，LB2D均在连接面上焊接直径6mm钢筋，钢筋布置间距为200mm，相应构件如图1所示。

图1 构件主视图

试验采用单向竖直加载方式，如图2所示。下部混凝土块与试验基座固定，上部加载装置与压型钢板相连，不断向压型钢板施加上拔力，当压型钢板与混凝土界面有较明显的整体脱开，或达到加载176kN(18t)上限时，停止试验，并记录最终上拔力数值。在压型钢板中部布置位移计，测量压型钢板竖向位移，旁边布置位移计测量逐级加载过程中混凝土试块的竖向位移。试验过程中，通过压型钢板和混凝土试块竖向位移的实测值确定压型钢板与混凝土间相对界面位移随外荷载变化规律。

图2 试验方案示意

2 试验结果

2.1 接触面积对照结果

接触面积对照组试件加载历程和最终破坏形态如图3，4所示。2个构件加载后期，压型钢板与混凝土突然整体脱开发生脆性破坏。试件对应的拉拔荷载水平较低，压型钢板双波折的LB2A试件最终破坏荷载为26.86kN，是单波折LB1A构件2.26倍，基本与黏结面积增加倍数持平。

图3 接触面积对照组试验历程曲线

图4 接触面积对照组试件破坏形态

由LB1A及LB2A试件加载历程可知，持续加载过程中存在力的波动和陡增现象，此现象与压型钢板加载过程中的局部开裂有关，黏结面的最终脱开建立在局部黏结失效的积累中。增加压型钢板与混凝土间的黏结接触面积能成比例地增加压型钢板与混凝土间的化学胶黏力，进而提高界面抗拉拔黏结能力。实际工程应用中，在保持构件总尺寸不变和施工便捷性的前提下，可通过增加压型钢板波折数量增加黏结接触面积，从而增加黏结力。

2.2 连接构造对照结果

连接构造对照组试件加载历程和最终破坏形态如图5，6所示。未设置抗剪钢筋的LB2B破坏模式与上述2个构件相同，均为加载后期时压型钢板与混凝土突然整体脱开的脆性破坏，破坏荷载为41.86kN。设置抗剪钢筋的LB2C与LB2D组在加载过程中，由于拉拔荷载致使压型钢板出现较大变形，局部压型钢板脱开。但当拉拔荷载达到试验加载装置最大加载力176kN(18t)时，2个试件压型钢板与混凝土均未完全分离，仍能继续承载。

图5 位移、荷载试验历程曲线

图6 连接构造对照组破坏形态

设置横向抗剪钢筋的LB2C，LB2D试件能承受的拉拔荷载为不设置横向抗剪钢筋LB2B试件的4倍以上，而且，设置横向抗剪钢筋大大增强试件延性，破坏模式变为延性。因此，设置横向抗剪钢筋能增大接触面抗拉拔承载力和试件延性，明显提升界面抗拉拔脱开能力，是简便且行之有效的连接方式。

3 结语

对压型钢板-混凝土组合桥面板进行试验，得出界面接触面积和横向抗剪钢筋对界面抗拉拔脱开能力的作用规律，根据试验结果，对压型钢板与现浇桥面板连接构造进行设计与施工处理意义如下。

1)增加压型钢板与混凝土的接触面积，可成比例地提高钢筋与混凝土间的化学胶黏力，进而增加连接界面的抗拉拔脱开承载力。

2)横向抗剪钢筋能显著提高压型钢板-混凝土组合构件的抗拉拔脱开承载力，并能提高构件延性，在压型钢板与混凝土黏结面上焊接横向钢筋是简易提升界面抗拉拔脱开力的方法。