0 引言

　　随着桥梁设计荷载等级和跨径的不断增大，桥梁结构截面也随之增大，对大截面箱梁现场浇筑技术提出更高要求，节段预制拼装桥梁成为当前城市桥梁设计的首选。相比于传统现浇箱梁，节段预制拼装桥梁之间依靠预应力和拼装缝连接，接缝连接形式成为多数专家、学者共同研究的课题^[1]。美国K.Koseki等对剪力键和接缝的抗剪破坏机理进行了研究，结果证明胶接缝+剪力键的接缝形式与整体试件的承载力较接近，而干接缝承载力仅为整体试件的65%左右^[2]。依托石长线湘江铁路桥，汪双炎针对剪力键数量和位置进行了模型试验研究，结果证明，不同键齿数量下节段梁的抗剪承载力相同;相比于三键齿接缝，五键齿连接的接缝剪应力分布更均匀，抗剪承载潜力更大^[3]。参照广州地铁4号线节段预制拼装梁，邹琳斌等对节段梁在干接缝+剪力键接缝形式下的受力情况进行了非线性数值模拟，结果表明，不同荷载情况下键齿受压斜面上的竖向压力与荷载比值不变^[4]。上述内容主要针对接缝形式、剪力键数量等进行研究，对不同施工环境对接缝胶的性能影响缺乏足够研究。依托中部地区某节段预制拼装桥梁项目，本文对节段预制拼装梁的接缝现状、受力情况进行了分析，并就项目所在地环境展开了接缝胶在高温、低温和雨季施工环境下的工作性能研究，通过调整固化剂类型和配合比等方式得到满足工程需要的接缝胶产品。

　　1 节段拼装接缝现状分析

　　对于节段拼装桥梁，接缝主要起到传递内力和拼装定位的作用，其性能直接影响成桥后的工作性能;与钢结构焊缝类似，接缝强度应高于母材强度，且能保证梁段间内力传递顺畅。

　　1.1 湿接缝

　　湿接缝，即在节段梁之间设置一定空间，在拼装定位完成后浇筑混凝土后浇带实现节段梁连接的一种接缝。由于节段梁之间具有一定空隙，因此可在湿接缝中实现节段梁的普通钢筋连接，从而提高结构整体性，改善结构受力。节段梁定位完成后进行混凝土浇筑，需搭设支架、后浇带混凝土养护，施工工艺相对复杂。

　　1.2 干接缝

　　干接缝，即节段梁之间不采用接缝材料直接紧密贴在一起，通过预应力将各节段拼装成整体结构。因不采用任何黏结材料，应用优势较明显:减少黏结剂涂抹和固化工序，大大提高拼装施工速度。

　　相对于湿接缝，干接缝劣势也较明显:节段梁之间无任何黏结材料，界面受力性能相对较差;混凝土界面的不平整性造成界面密闭性相对较差，影响结构耐久性。

　　1.3 胶接缝

　　胶接缝，即在节段梁之间涂抹环氧树脂胶后进行梁段拼装，通过临时预应力将节段梁拼装成整体的一种接缝。相比于湿接缝和干接缝，胶接缝的优势相对较明显:(1)工艺先进与湿接缝不同，胶接缝无需较大工作空间;相比于干接缝，接缝胶作为黏结材料能降低节段梁之间的摩阻力，使得节段拼装变得相对容易。(2)传力性能较好环氧树脂胶自身强度要高于混凝土，黏结强度能达到混凝土抗拉强度，成桥后胶接缝可实现内力的平顺传递^[5]。

　　2 节段拼装接缝受力状况分析

　　关于节段梁接缝连接方式，采用较多的是剪力键+胶接缝的方式^[6,7,8]。在箱形截面中，根据剪力键所处位置，分为顶板剪力键、腹板剪力键、底板剪力键及腹板与顶板和底板结合区剪力键4种，具体如图1所示。对于胶接缝+剪力键的接缝连接方式，具体受力模式如图2所示。

　　图1 节段梁剪力键布置示意  

　　图2 剪力键传力示意  

　　对于胶接缝+剪力键的接缝连接方式，胶体主要起到连接2根节段梁的作用，剪力键主要起到定位、传递剪力和轴力的作用，根据图2所示接缝剪力键具体受力分析如下:(1)传递剪力由图2可知，两剪力键键块之间存在相对移动的趋势，竖向剪力主要通过剪力键承受，保证了主梁抗剪承载力;(2)传递轴力剪力键键块和键槽通常会设计成棱台状，剪力键除了传递剪力以外还能传递轴向力。

　　3 工程背景

　　3.1 工程概况

　　某中部地区城市四环线，在既有道路基础上全部升级为高架线路，为了减少高架桥梁施工对既有道路的影响和缩短施工工期，采用节段预制拼装桥梁设计。项目全线采用城市快速路标准，双向8车道。

　　3.2 项目节段拼装施工对接缝胶性能要求

　　根据项目所在地气候调查报告，施工环境较复杂，存在较明显的高温、低温和雨季施工等问题，具体为:(1)高温施工夏季施工时，环境温度最高可达35.0～45.0℃，界面温度可>50℃，普通接缝胶在高温时固化速度加快，无法保证可施工时间的要求;(2)低温施工冬期施工时，环境温度最低<0℃，此时普通接缝胶的固化速度较慢，若按正常施工工序撤销临时预应力，胶接缝存在强度不足的风险;(3)雨季施工根据项目所在地气候情况，夏季也是雨季，界面淋雨后无法保证粘贴所需干燥程度，如果此时进行涂胶作业，则胶结面黏结强度无法保证。

　　根据上述高温、低温和雨季施工问题，需针对不同情况下的接缝胶进行针对性优化研究，满足以下性能要求:(1)夏季高温施工时，调整固化剂类型和配合比，延缓接缝胶固化速度，保证可施工时间;(2)冬期施工时，调整固化剂类型和配合比，加快接缝胶固化速度，提高低温条件下早期强度，减少固化养护时间;(3)雨季潮湿界面施工时，调整固化剂类型和配合比，提高胶体的侵入性，保证在潮湿界面时的黏结强度。

　　4 接缝胶在本项目节段梁拼装中的适应性研究

　　接缝胶为AB环氧双组分反应型胶结材料，A组分为黏结剂，B组分为固化剂，调整固化剂类型和配合比能在保证黏结强度的情况下，调整其工作性能^[9,10,11]，以下为针对接缝胶不同环境下的应用研究。

　　4.1 高温施工环境应用研究

　　随着温度升高，接缝胶反应速度增长较快，且存在一定的自加速效应。在接缝胶技术优化过程中，调整固化剂类型和比例，降低固化剂的反应活性，延缓反应速度，在保证材料黏结强度的情况下，实现固化速度和早期强度的平衡。根据试验配合比和试验工况，接缝胶优化前后的工程特性如表1和图3所示。

　　如表1和图3所示，优化前后不同温度下可施工时间增长较明显。根据施工情况可知，在夏季环境温度>35℃时，考虑到太阳直射界面温度可达55℃以上，如未采取优化措施，可施工时间仅为40min，优化后接缝胶可施工时间为100min，能满足涂胶和临时预应力施加所需时间要求。

　　表1 不同施工温度下优化前后的胶结材料可施工时间  

　　表1 不同施工温度下优化前后的胶结材料可施工时间

　　图3 优化前后接缝胶可施工时间对比 

　　4.2 低温施工环境应用研究

　　在冬季施工，低温环境下普通固化体系反应活性过低，黏结面早期强度无法达到设计要求。调整固化剂类型和比例，降低固化剂的反应活性，加快反应速度，在保证材料黏结强度的情况下，实现固化速度和早期强度的平衡。根据试验配合比和试验工况，接缝胶优化后的工程特性如表2所示。

　　表2 不同养护温度下的材料力学性能对比 

　　表2 不同养护温度下的材料力学性能对比

　　由表2和图4可知，不同养护温度下优化前后抗拉强度增长较明显，抗拉强度值最高提升54.5%;优化后的胶接缝性能提升较明显，完全能适应低温环境下施工，可实现冬季低温情况下的工程应用。

　　4.3 潮湿施工环境应用研究

　　图4 不同养护温度下试件抗拉强度对比分析  

　　雨季施工时难以保证涂胶前后24h内无降雨，黏结面的潮湿程度一定程度上影响了黏结效果。选择试件在水中浸泡24h后，从水中取出试件阴干不同时间后，调整固化剂类型和配合比，潮湿界面黏结强度对比如表3所示。

　　如表3和图5所示，调整固化剂和配合比后，接缝胶产品能保证在结合面含水率较高的情况下其与结合面的黏结效果，提高潮湿混凝土表面的黏结力，满足工程需要。考虑到夏季施工为高温多雨时节，高温+潮湿工况可能会同时出现，需根据高温和潮湿对凝结速度的影响进行抉择。同时，考虑到采用高温+潮湿配合比接缝胶，当潮湿环境发生变化后，需提前施工，避免因接缝胶凝结速度过快而影响黏结效率。

　　图5 不同干燥情况下试件抗折强度对比分析  

　　5 结语

　　随着国内交通基础设施建设规模越来越大，装配式桥梁的设计越来越多，接缝胶将得到越来越多的应用和研究。基于中部地区某节段预制拼装项目，针对高温、低温和雨季施工等极端情况下对接缝胶材料的性能要求，对接缝胶不同固化剂成分进行配合比设计，在保证黏结强度的条件下，满足不同施工工况下的施工要求。

　　表3 不同干燥状态下试件抗折强度对比分析 

　　表3 不同干燥状态下试件抗折强度对比分析