与现浇桥梁结构相比，预制拼装桥梁结构具有施工便捷、质量稳定、对环境和交通影响小等优点，具有良好的节能与环保特点，目前已成为世界桥梁结构的主要发展趋势之一。

目前，城市高架上部结构预制小箱梁间采用现浇湿接缝进行连接，其钢筋接头多，现场焊接工作量大。下部结构预制拼装大多通过接缝将预制立柱与承台、盖梁相连接，主要为后浇湿接缝连接、灌浆套筒连接、灌浆波纹管连接。

小箱梁分片预制

小箱梁湿接缝

后浇湿接缝连接

灌浆套筒连接

灌浆波纹管连接

随着超高性能混凝土（UHPC）新材料的出现，新型的UHPC接缝连接方式随之出现。UHPC接缝连接方式，钢筋通过搭接进行连接，无需焊接和绑扎，可大幅减少现场作业量、缩短养护时间。而UHPC的连接方式需要确定接缝的长度，而该问题最终归结到钢筋与UHPC的粘结问题。

UHPC是一种从材料组成、配合比设计、微观结构等各方面均不同于普通高性能混凝土的一种新型水泥基材料，实现工程材料性能的大跨越。该材料由预混料（包括细砂、水泥、石英粉、硅灰）、细钢纤维等基本材料组成，配制过程中采用最大密实度理论，其中，细砂的粒径最大，为150~600μm；水泥与石英粉粒径次之，分别为15μm与10μm；硅灰的粒径最小，可填补水泥与石英粉之间的空隙。这样可减少减小材料内部空隙及微裂缝数量，控制材料内部缺陷，提高材料的均质性。同时，掺入小直径短纤维空间桥接弥合微裂缝，从而达到高强度、高韧性、高耐久性的目的。

本课题通过中心拔出试验研究两者之间的粘结性能。主要考虑了以下参数：UHPC材料、粘结长度、钢筋直径、钢筋肢数、钢筋间距。针对单肢钢筋和双肢钢筋中心拔出试验，共进行了96个试件的试验。试件共分为两种破坏模式：钢筋拉断破坏、钢筋拔出破坏。

单肢钢筋拔出破坏

单肢钢筋拉断破坏

双肢钢筋拔出破坏

双肢钢筋拉断破坏

试验结果表明：

（1）随着相对粘结长度的增加，平均极限粘结应力越小。在满足钢筋拉断破坏的相对粘结长度的基础上，进一步增加相对粘结长度可减小钢筋滑移值。

（2）随着钢筋直径的增加，极限粘结应力越小。钢筋直径12mm、16mm、20mm、25mm HRB400钢筋在相对粘结长度为4d时，钢筋应力可达到600MPa左右；钢筋直径28mm钢筋在相对粘结长度为4d时，钢筋应力可达到580MPa左右；钢筋直径32mmHRB400钢筋在相对粘结长度为5d时，钢筋应力可达到540MPa左右。

（3）钢筋直径在大于25mm后，由于钢筋颈缩现象导致钢筋与UHPC接触面积减小，在相对粘结长度为6d时仍表现为钢筋拔出破坏，颈缩现象影响显著。故大于25mm钢筋直径在设计锚固长度时，应考虑锚固长度的适当增加。

（4）等代相对粘结长度为5d的双筋试件的平均极限粘结应力大于相对粘结长度为5d的单筋试件，说明通过等代直径来换算双筋的粘结长度时偏于安全的。

（5）钢筋净距为20mm的双筋试件的粘结应力高于钢筋净距为0mm的双筋试件，说明双肢钢筋通过错位搭接的形式可以提高其与UHPC的粘结强度。

设计建议：经过试验研究结果与可靠度分析，对于直径d≤25mm和d>25mm的钢筋，其锚固长度分别取4.5d和5.0d；对于双肢束筋，可偏于安全地通过等代直径来换算相对锚固长度。

本课题对UHPC与钢筋的粘结性能进行研究，通过理论与试验分析，得到直径12mm~32mm单肢钢筋和双肢束筋在UHPC中的相对锚固长度建议值。该课题为UHPC在预制构件接缝处的应用提供可靠的试验依据，推动我国预制拼装技术的不断创新与发展。同时，钢筋与UHPC之间的粘结性能涉及两者之间的工作匹配化，也可为UHPC在其他领域内的应用提供依据。

上海市政总院：王瑞龙 马骉