張 杰，雷 波，劉吉林，程建旗

(1.中鐵十五局集團(tuán)第一工程有限公司,陜西 西安 710000；2.浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,浙江 杭州 310000； 3.同濟(jì)大學(xué),上海 200092)

0 引言

壓型鋼板-混凝土組合板是在壓型鋼板上澆筑混凝土，采取相關(guān)措施使二者整體受力的組合結(jié)構(gòu)[1]，按是否考慮壓型鋼板與混凝土間的組合作用分為組合板和非組合板，前者考慮壓型鋼板的承載作用，后者壓型鋼板僅用作施工模板[2]。組合板的壓型鋼板高度與厚度較大，以保證剛度[2]，為增大壓型鋼板與混凝土間的黏結(jié)力，一般采用壓型鋼板刻痕、焊接橫向鋼筋、焊接栓釘?shù)确椒?，CECS 273∶2010《組合樓板設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》[3]對(duì)相關(guān)連接細(xì)節(jié)作了相關(guān)規(guī)定。壓型鋼板-混凝土組合板用作橋面板時(shí)一般為非組合板，如小西湖立交南濱河路交通節(jié)點(diǎn)改造工程[4]、廣州市文中天橋[5]、南京市玄武大道人行天橋[6]的橋面板設(shè)計(jì)。非組合板設(shè)計(jì)不需要考慮壓型鋼板與混凝土間的界面抗剪力，因此，界面防脫開(kāi)設(shè)計(jì)尤為重要。在壓型鋼板上刻痕對(duì)界面防脫開(kāi)約束較小，焊接栓釘一般較繁瑣，焊接橫向鋼筋為較簡(jiǎn)便的施工方法，但是該連接構(gòu)造對(duì)界面防脫開(kāi)的影響試驗(yàn)研究較少，因此本文對(duì)這一構(gòu)造的影響開(kāi)展研究。

1 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)設(shè)計(jì)2個(gè)對(duì)照組，分別為連接面積對(duì)照組和連接構(gòu)造對(duì)照組，共5個(gè)試驗(yàn)構(gòu)件。通過(guò)改變波折數(shù)量探究黏結(jié)面積對(duì)界面抗脫開(kāi)能力的作用效果，其中試件LB1A，LB2A壓型鋼板波折數(shù)分別為1，2。通過(guò)設(shè)置橫向抗剪鋼筋探究鋼筋對(duì)界面抗拉拔性能的提升程度，試件LB2B未焊接橫向鋼筋，LB2C，LB2D均在連接面上焊接直徑6mm鋼筋，鋼筋布置間距為200mm，相應(yīng)構(gòu)件如圖1所示。

圖1 構(gòu)件主視圖

試驗(yàn)采用單向豎直加載方式，如圖2所示。下部混凝土塊與試驗(yàn)基座固定，上部加載裝置與壓型鋼板相連，不斷向壓型鋼板施加上拔力，當(dāng)壓型鋼板與混凝土界面有較明顯的整體脫開(kāi)，或達(dá)到加載176kN(18t)上限時(shí)，停止試驗(yàn)，并記錄最終上拔力數(shù)值。在壓型鋼板中部布置位移計(jì)，測(cè)量壓型鋼板豎向位移，旁邊布置位移計(jì)測(cè)量逐級(jí)加載過(guò)程中混凝土試塊的豎向位移。試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)壓型鋼板和混凝土試塊豎向位移的實(shí)測(cè)值確定壓型鋼板與混凝土間相對(duì)界面位移隨外荷載變化規(guī)律。

圖2 試驗(yàn)方案示意

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 接觸面積對(duì)照結(jié)果

接觸面積對(duì)照組試件加載歷程和最終破壞形態(tài)如圖3，4所示。2個(gè)構(gòu)件加載后期，壓型鋼板與混凝土突然整體脫開(kāi)發(fā)生脆性破壞。試件對(duì)應(yīng)的拉拔荷載水平較低，壓型鋼板雙波折的LB2A試件最終破壞荷載為26.86kN，是單波折LB1A構(gòu)件2.26倍，基本與黏結(jié)面積增加倍數(shù)持平。

圖3 接觸面積對(duì)照組試驗(yàn)歷程曲線

圖4 接觸面積對(duì)照組試件破壞形態(tài)

由LB1A及LB2A試件加載歷程可知，持續(xù)加載過(guò)程中存在力的波動(dòng)和陡增現(xiàn)象，此現(xiàn)象與壓型鋼板加載過(guò)程中的局部開(kāi)裂有關(guān)，黏結(jié)面的最終脫開(kāi)建立在局部黏結(jié)失效的積累中。增加壓型鋼板與混凝土間的黏結(jié)接觸面積能成比例地增加壓型鋼板與混凝土間的化學(xué)膠黏力，進(jìn)而提高界面抗拉拔黏結(jié)能力。實(shí)際工程應(yīng)用中，在保持構(gòu)件總尺寸不變和施工便捷性的前提下，可通過(guò)增加壓型鋼板波折數(shù)量增加黏結(jié)接觸面積，從而增加黏結(jié)力。

2.2 連接構(gòu)造對(duì)照結(jié)果

連接構(gòu)造對(duì)照組試件加載歷程和最終破壞形態(tài)如圖5，6所示。未設(shè)置抗剪鋼筋的LB2B破壞模式與上述2個(gè)構(gòu)件相同，均為加載后期時(shí)壓型鋼板與混凝土突然整體脫開(kāi)的脆性破壞，破壞荷載為41.86kN。設(shè)置抗剪鋼筋的LB2C與LB2D組在加載過(guò)程中，由于拉拔荷載致使壓型鋼板出現(xiàn)較大變形，局部壓型鋼板脫開(kāi)。但當(dāng)拉拔荷載達(dá)到試驗(yàn)加載裝置最大加載力176kN(18t)時(shí)，2個(gè)試件壓型鋼板與混凝土均未完全分離，仍能繼續(xù)承載。

圖5 位移、荷載試驗(yàn)歷程曲線

圖6 連接構(gòu)造對(duì)照組破壞形態(tài)

設(shè)置橫向抗剪鋼筋的LB2C，LB2D試件能承受的拉拔荷載為不設(shè)置橫向抗剪鋼筋LB2B試件的4倍以上，而且，設(shè)置橫向抗剪鋼筋大大增強(qiáng)試件延性，破壞模式變?yōu)檠有浴Ｒ虼耍O(shè)置橫向抗剪鋼筋能增大接觸面抗拉拔承載力和試件延性，明顯提升界面抗拉拔脫開(kāi)能力，是簡(jiǎn)便且行之有效的連接方式。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)壓型鋼板-混凝土組合橋面板進(jìn)行試驗(yàn)，得出界面接觸面積和橫向抗剪鋼筋對(duì)界面抗拉拔脫開(kāi)能力的作用規(guī)律，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)壓型鋼板與現(xiàn)澆橋面板連接構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工處理意義如下。

1)增加壓型鋼板與混凝土的接觸面積，可成比例地提高鋼筋與混凝土間的化學(xué)膠黏力，進(jìn)而增加連接界面的抗拉拔脫開(kāi)承載力。

2)橫向抗剪鋼筋能顯著提高壓型鋼板-混凝土組合構(gòu)件的抗拉拔脫開(kāi)承載力，并能提高構(gòu)件延性，在壓型鋼板與混凝土黏結(jié)面上焊接橫向鋼筋是簡(jiǎn)易提升界面抗拉拔脫開(kāi)力的方法。