近年来，装配式桥梁逐渐成为桥梁工程的热点研究领域^[1-3]。横向多梁体系桥梁是装配式桥梁的主要发展方向之一，湿接缝是横向多梁体系桥梁的关键。普通混凝土浇注的湿接缝内钢筋通常采用绑扎连接、机械连接、焊接连接等连接方式，但接缝处钢筋数量多，施工繁琐，湿接缝受力复杂^[4-6]。因此，发展可靠的湿接缝连接方式对横向多梁体系桥梁技术的发展尤为重要。超高性能混凝土(UHPC)具有超高的强度、耐久性、韧性、延性，且与钢筋、预制混凝土之间具有良好的黏结性能^[7-9]。因此，将UHPC用于湿接缝可以简化湿接缝构造，提高湿接缝耐久性，改善湿接缝的受力性能。

国内外学者已经针对普通混凝土及UHPC湿接缝的构造形式及受力性能开展了一定研究。冯峥^[10]研究了梯形、矩形、倒梯形等3种键齿形式的直剪性能，并得到了UHPC键齿湿接缝的直剪受力性能及直剪承载力统一公式。唐涛^[11]提出了UHPC湿接缝的搭接钢筋采用环形钢筋不搭接的形式，并证明了这种形式可以充分发挥钢筋的抗拉性能。朱爱珠^[12]提出了UHPC\|锚固头钢筋湿接缝，探究了不同混凝土材料、钢筋布置与配筋率等参数对湿接缝模型力学性能的影响。张勇^[13]开展了3组U形钢筋湿接缝抗拉性能试验，研究了钢筋搭接长度及形式对湿接缝受力性能的影响。张永涛^[14]对比了UHPC湿接缝与普通混凝土湿接缝的受弯性能。李文超^[15]研究了湿接缝内钢筋构造形式、界面处理方式、预应力筋等对UHPC湿接缝性能的影响。陈贝^[16]对比了UHPC湿接缝、整体现浇混凝土及整体现浇UHPC板的受力性能。Shah^[17]研究了漏斗形接头、楔形接头、U形筋、弧形筋截面形式对预制桥面UHPC湿接缝抗弯性能的影响。Gao^[18]提出了一种模拟UHPC湿接缝的新型拉伸试样结构，并通过试验研究了钢筋直径和埋置长度对其加固效果的影响。Peng^[19]分别对带有不同垂直接头和菱形接头的UHPC湿接缝梁进行试验研究。Graybeal^[20]提出当保护层厚度(t)不小于3倍钢筋直径(d)时，变形钢筋的最小搭接长度为8d，当2d≤t≤3d时，搭接长度为10d。Qi^[21]进行了7组燕尾形UHPC湿接缝受弯性能试验，发现钢筋搭接长度为7.5d时，钢筋与UHPC之间发生黏结滑移。虽然国内外学者已经开展了一定研究，但对不同钢筋搭接形式、不同搭接长度、不同界面形状及配筋率的UHPC湿接缝的受弯性能研究仍然不够深入，亟需开展更为系统的试验研究。

本研究以郑州—栾川高速某横向多梁体系桥梁为工程背景，该桥梁为四跨连续预应力混凝土T梁桥，跨径为30 m，T梁横向采用UHPC作为湿接缝，湿接缝宽度为412 mm，钢筋采用二次U形搭接。本研究共设计12个足尺试件研究UHPC湿接缝受弯性能，揭示了钢筋搭接形式、钢筋搭接长度、湿接缝界面形状、配筋率对UHPC湿接缝破坏形态、开裂荷载、极限承载力等的影响，可为简化UHPC湿接缝内钢筋构造提供依据。

本次试验共设计12个试件，具体参数如表 1所示。A组为整体现浇对比构件，B、C和D组试件分别用于研究钢筋搭接长度、湿接缝界面形状及配筋率对UHPC湿接缝受弯性能的影响，E和F组试件研究了钢筋搭接形式对UHPC湿接缝的影响。其中，E-2为工程原型，依据工程经验设计钢筋搭接形式和长度。试件预制段采用C50混凝土，试件分两批次浇注，各试件预制段混凝土立方体抗压强度如表 1所示。湿接缝采用UHPC浇注，主要组分包括水泥、粉煤灰、硅灰、石英砂、水、减水剂、镀铜钢纤维等，其配合比如表 2所示。试件采用洒水自然养护28 d，经测试，UHPC标准材性试件28 d龄期抗压强度、抗折强度和单轴抗拉强度分别为131.3，21.8 MPa和5.7 MPa，试件板内主筋均为HRB400钢筋，直径为12 mm。试件具体构造方式及尺寸如图 1所示。

图 1 试件设计构造图(单位：mm) Fig. 1 Configuration of specimen(unit: mm)

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本次试验采用三分点对称集中加载，研究UHPC湿接缝在纯弯矩作用下的受力性能。试件加载方案及位移计布置如图 2所示，共布置8个位移计，在跨中及加载点处沿板横向各布置2个位移计，测量试件的跨中挠度与荷载关系曲线，分析加载过程中构件刚度的退化规律。在板底和板顶各布置12个混凝土应变片，在湿接缝内主筋布置钢筋应变片，如图 3所示。

图 2 位移计布置(单位：mm) Fig. 2 Layout of extensometers(unit: mm)

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图 3 应变片布置(单位：mm) Fig. 3 Layout of stain gauges(unit: mm)

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正式加载时，加载速度为0.1 kN/s，每级加载10 kN直到试件破坏。达到每级加载后，持荷5 min再读取数据，并检查试件是否出现开裂及破坏现象。试件出现以下3种现象时停止试验：(1)挠度达到跨度的1/50；(2)受拉主筋拉断；(3)受压区混凝土压碎。

加载初期，混凝土板挠度呈线性增长。随着荷载的增大，试件出现第1条裂缝。对于试件A现浇试件，第1条裂缝出现在板跨中。对于UHPC湿接缝试件，试件的开裂荷载均大于A组现浇试件，且初始开裂位置均不在UHPC段内；对D组试件，由于采用加密配筋，第1条裂缝出现在预制板段加载点处；对其他含湿接缝试件，第1条主裂缝均出现在接缝与预制段交界界面，但宽度较小，且发展缓慢，增大荷载后预制段也陆续出现新裂缝；UHPC与预制混凝土接缝部位的裂缝随着荷载的增加扩展十分缓慢，加载过程中接缝处裂缝并未竖向贯穿。

随着荷载继续增加，第1条主裂缝不断向上发展，预制段混凝土内不断出现新的竖向裂缝，但UHPC湿接缝未出现裂缝。随着预制段竖向裂缝的不断增多与扩展，部分试件预制板底部混凝土保护层开始剥落，混凝土与钢筋黏结失效，钢筋裸露，但试件还可以继续承载。继续加载，受压区混凝土开始出现横向裂缝并逐渐变宽，受压区混凝土逐渐被压碎。

表 3给出了各组试件的开裂荷载、初始裂缝位置、破坏荷载与破坏模式。可以看出，由于UHPC优异的力学性能，采用UHPC湿接缝的试件开裂荷载均大于整体现浇混凝土板。除了C组与D组之外，湿接缝的受力薄弱部位均在界面处，且UHPC湿接缝在整个加载过程中并没有出现裂缝。整体现浇混凝土板A的开裂荷载约为对应破坏荷载的24.1%，而其余试件的开裂荷载均大于破坏荷载的24.1%。因此，相较于整体现浇混凝土板，UHPC湿接缝可以提高试件的开裂荷载，具有更优的抗弯性能。

根据现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)计算预制段混凝土板受弯理论承载力并与试验所得破坏荷载比较，结果如表 3所示。可以看出，根据规范计算试件承载力与试验破坏荷载的比值介于0.845~1.002之间，平均比值为0.90。因此，根据现行规范计算含UHPC湿接缝试件抗弯承载力是可行的，可得到偏于保守的计算结果。

通过表 3发现，本试验中，提高湿接缝内钢筋搭接长度，试件的开裂荷载与极限承载力基本没有变化，说明当搭接长度超过10倍钢筋直径之后，搭接长度对湿接缝受弯性能的影响可以忽略。对比B组和D组可以发现，提高接缝的配筋率可以显著提高试件的开裂荷载与极限承载力。对比B组、E组和F组发现，改变钢筋的搭接方式，二次U形搭接和一次U形搭接均可以提高试件的开裂荷载与极限承载力，但提高幅度不大，说明UHPC湿接缝可以简化钢筋搭接方式，且施工现场大量减少焊接等工艺；直线型配筋各方面性能基本与二次U形搭接、一次U形搭接相同。在所有试件中，C组的开裂荷载最高，这是因为当界面处产生微裂缝时，菱形界面可以约束裂缝向上发展，从而提高其抗弯能力。

各试件荷载-跨中位移关系如图 4所示，可以发现，所有试件的破坏过程基本可以分为3个阶段：弹性阶段、开裂阶段、破坏阶段。在弹性阶段，混凝土和钢筋共同受力，此时板的抗弯刚度最大，试件跨中挠度呈线性增长。在试件出现裂缝之后，荷载-位移曲线的斜率减小，随着受拉区混凝土裂缝的不断出现与扩展，试件抗弯刚度略有退化，此时主要由钢筋提供抗拉作用。当受拉钢筋屈服之后，荷载-位移关系曲线趋于平缓，混凝土持续开裂，受压区高度不断减小，跨中挠度快速增大，部分试件受压区混凝土压碎，试件破坏。

图 4 各试件荷载-位移曲线 Fig. 4 Load-displacement curves of specimens

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分别观察图 4(a)、4(b)、4(c)可以发现，随着钢筋搭接长度增大，试件抗弯刚度与极限承载力并无明显变化。这说明对于UHPC湿接缝，钢筋搭接长度为10倍钢筋直径即可满足钢筋与UHPC之间黏结锚固的要求，搭接长度超过10倍钢筋直径之后，再增加锚固长度，对湿接缝抗弯性能没有影响。

由图 4(d)可知，试件E-2与试件F在弹性阶段的抗弯刚度均略大于试件B-2，说明U形搭接钢筋可以在一定程度上提高试件抗弯刚度。由于试件E-2在开裂之后受拉区混凝土发生了剥落，因此试件开裂之后试件F承载力一直略高于试件E-2。3个试件极限承载力比较接近，考虑混凝土材料离散性，采用U形钢筋一次搭接与二次搭接，并不能提高湿接缝的抗弯承载力。因此，对于UHPC湿接缝，采用直线形配筋即可实现与U形搭接钢筋相同的抗弯性能，可以简化湿接缝的配筋。

由图 4(e)可知，由于采用菱形界面形式，试件C的初始抗弯刚度、开裂荷载与极限荷载均高于试件B-3。同时由表 3可知，试件C的初始裂缝位置在预制板加载点处，改善了湿接缝与预制板接缝处的受力性能。这说明采用菱形界面可以有效提高UHPC湿接缝的抗弯能力。

由图 4(f)可知，配筋率显著影响湿接缝的抗弯性能，D组试件的抗弯刚度与极限承载力均明显高于B组。与试件B-1，B-2，B-3相比，试件D-1，D-2，D-3的极限承载力分别提高了16.3%，16.9%，18.0%，且D组初始裂缝的位置均在预制板加载点处。这说明增加配筋率可显著提高UHPC湿接缝的抗弯能力。

本研究开展12个足尺UHPC湿接缝试件抗弯性能试验，揭示主要参数对其抗弯性能的影响，得出以下结论。

(1) 钢筋搭接长度超过10倍钢筋直径之后，提高搭接长度或改变搭接形式均不能显著提高UHPC湿接缝的抗弯性能，采用UHPC可以简化湿接缝内钢筋搭接形式。

(2) UHPC湿接缝具有良好的抗弯性能，相比现浇板，具有更高的开裂荷载，抗弯承载力与现浇板接近或超过现浇板。根据现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)计算试件承载力是可行的，可得到偏于保守的计算结果。

(3) UHPC湿接缝试件的薄弱部位是湿接缝与预制板的接缝，但裂缝扩展十分缓慢，试件破坏时预制板受压区混凝土压碎，湿接缝未出现裂缝。

(4) 界面形状和配筋率显著影响UHPC湿接缝的抗弯性能，采用菱形界面或者提高配筋率可以使初始裂缝位置出现在预制混凝土板段，并提高试件极限抗弯承载力。

(5) 试验结果表明，综合考虑现场施工工艺等因素，对于横向多梁体系湿接缝的施工，采用UHPC湿接缝、钢筋直线搭接(搭接长度≥10d)的施工效果较为理想，可减少搭接钢筋焊接量且免去振捣环节。