蔣欣 湯大洋 胡所亭 張周煜 石龍

1.武漢工程大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，武漢 430074；2.中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司，北京 100081；3.中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司高速鐵路軌道技術(shù)國家重點實驗室，北京 100081；4.中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司鐵道建筑研究所，北京 100081

超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete，UHPC）是一種抗壓強度大于120 MPa的新型水泥基復(fù)合材料。UHPC的早期研究可追溯到20世紀(jì)80年代初，丹麥學(xué)者Bache［1］提出了混凝土的細(xì)料致密法（Densified with Small Particles，DSP）。該方法通過硅灰和高效減水劑的組合效果來減少材料內(nèi)部缺陷，降低孔隙率，提高整體密實度，制備的混凝土抗壓強度可以達到150 MPa。1987年丹麥奧爾堡水泥與混凝土實驗室［2］在DSP混凝土里摻入鋼纖維，并配有受拉鋼筋，制備出同時具有超高抗壓強度和抗拉強度的密實增強復(fù)合材料（Compact Reinforced Composite，CRC）。1994年法國學(xué)者Larrard等［3］在DSP理論的基礎(chǔ)上以石英砂為骨料，配制出了抗壓強度為164.9 MPa的密實混凝土，并首次提出了超高性能混凝土的概念。UHPC基于最大堆積密度理論設(shè)計，由水泥、石英砂、硅灰、纖維及高效減水劑等組成的纖維增強水泥基復(fù)合材料組成，與一般混凝土相比其內(nèi)部缺陷更少。由于其內(nèi)部微裂縫較少，孔隙相互不連通，顯著降低了材料滲透率，從而提高結(jié)構(gòu)耐久性。研究表明，UHPC材料的耐久性可達200年以上［4］。此外，UHPC中致密分布的纖維將大大減緩微裂縫的發(fā)展，從而增強材料的抗拉能力，使其表現(xiàn)出超高的韌性和延性。UHPC和其他等級混凝土的力學(xué)性能和耐久性能對比見表1?？梢?，UHPC的抗壓強度和抗折強度等力學(xué)性能都高于普通混凝土，耐久性能指標(biāo)也遠遠優(yōu)于普通混凝土和高性能混凝土。

表1 不同等級混凝土力學(xué)性能和耐久性能指標(biāo)對比

自UHPC概念被提出后，由于超高的力學(xué)性能和優(yōu)異的耐久性能，逐漸成為土木行業(yè)中的熱點，各國相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)在不斷制定與完善中。尤其是近6年來，大量規(guī)范主要從UHPC的材料性能與結(jié)構(gòu)設(shè)計兩個方面提出了相關(guān)要求和建議。UHPC相關(guān)規(guī)范的不斷涌現(xiàn)與完善，以及這種新材料在實際工程結(jié)構(gòu)中的持續(xù)應(yīng)用，快速地促進了UHPC在土木工程領(lǐng)域的發(fā)展及研究。2018年中國工程院戰(zhàn)略咨詢中心發(fā)布了有關(guān)土木水利與建筑工程的前沿報告［5］，超高性能混凝土位列工程研究的第二位，被廣泛應(yīng)用于大跨度橋梁、建筑、水利和海洋等工程。同年中國設(shè)立了第一個有關(guān)UHPC的國家級重大項目［6］。

目前常規(guī)橋梁結(jié)構(gòu)存在自重大、鋪裝層易磨損且修復(fù)工作量大、預(yù)制構(gòu)件間連接薄弱等問題，發(fā)展性能優(yōu)異的UHPC材料和結(jié)構(gòu)是解決現(xiàn)有工程難題的可行方法。與普通混凝土相比，UHPC具有超強的抗壓強度、較低的水灰比、致密的微觀結(jié)構(gòu)、極少甚至沒有粗骨料、摻雜纖維等特點。當(dāng)其應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)中時可減小構(gòu)件尺寸，降低橋梁自重，節(jié)約施工時間，降低環(huán)境影響。同時，UHPC具有極低的孔隙率，能更有效地防止有害元素侵入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，提高橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，減少后期維護成本。從橋梁的全壽命周期看，UHPC比普通混凝土在經(jīng)濟性和使用功能方面更具優(yōu)勢［7］。

1 國內(nèi)外UHPC橋梁的發(fā)展歷程

加拿大是最早將UHPC材料應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)的國家。1997年在加拿大魁北克省興建了Sherbrooke預(yù)應(yīng)力UHPC梁橋，橋跨徑為60 m，由6個預(yù)制空間桁架UHPC構(gòu)件拼裝組成，采用后張法施工［8］。這是世界上第一座UHPC橋梁，由此拉開了UHPC應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)的序幕。

法國是最早實現(xiàn)UHPC商業(yè)化的國家。2001年法國同時進行了Bourg-lès-Valence OA4和OA6兩座預(yù)應(yīng)力UHPC公路橋的建造，是世界上最早的UHPC公路橋梁。2011年法國建成了一座橫跨A51高速公路的單跨47 m預(yù)應(yīng)力UHPC箱梁橋——La Chabotte橋，為修建UHPC大跨徑預(yù)應(yīng)力橋梁提供了參考。此后，法國建造了多座UHPC大橋，如跨徑67.5 m的Passerelledes Anges人行橋和跨徑27 m的Pinel公路橋等［4］，為UHPC橋梁的發(fā)展做出重大貢獻。

韓國著重于UHPC新型結(jié)構(gòu)體系的研究，在充分發(fā)揮材料特性的基礎(chǔ)上降低工程造價，以建立經(jīng)濟、環(huán)保、耐久的UHPC橋梁。為此，韓國先后開展了三項有關(guān)UHPC的研究計劃：①Bridge200研究將UHPC應(yīng)用于橋梁的上部結(jié)構(gòu)，提高橋梁的耐久性；②Super Bridge200計劃改進了UHPC所用材料的配比，通過減少鋼纖維摻量降低了UHPC成本，并在2009年修建了世界上第一座UHPC人行斜拉橋——Super Bridge I；③Super Structure2020旨在推廣UHPC在橋梁、風(fēng)力機塔、浮筒等民用建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，于2017年建成了世界上第一座UHPC公路斜拉橋Chuncheon橋。

2001年美國聯(lián)邦公路局（Federal Highway Administration，F(xiàn)HWA）啟動了多項UHPC研究項目，項目的重點之一是UHPC預(yù)制構(gòu)件。FHWA與愛荷華州運輸部、愛荷華州立大學(xué)和拉法基北美分公司對UHPC進行了5年合作研究后［9］，于2006年在愛荷華州瓦佩洛縣修建了美國第一座UHPC橋梁——Mars Hill橋。2008年在愛荷華州布坎南縣使用UHPC預(yù)制π梁完成了Jakway公園大橋的建造。FHWA UHPC項目的第二個重點是UHPC用于構(gòu)件的連接［10］。2009年美國首次將UHPC作為連接件材料應(yīng)用于紐約州的State Route 23和State Route 31兩座公路橋上。美國UHPC在橋梁工程上的應(yīng)用多為預(yù)制構(gòu)件及接縫澆筑。至今為止，北美地區(qū)約有350座橋梁使用了UHPC材料［11］。

馬來西亞是UHPC橋梁應(yīng)用最多的國家。2010年馬來西亞在Kampung Linsum峽谷建造了該國第一座UHPC橋梁，此后馬來西亞的UHPC橋梁的應(yīng)用呈快速增長趨勢，見表2。

表2 馬來西亞歷年UHPC橋梁數(shù)量

其中UHPC主梁結(jié)構(gòu)主要有4類［4］：全UHPC T梁、UHPC-RC（Reinforced Concrete）組合梁、全UHPC箱梁和全UHPC下承式槽梁。2010年建造的Kampung Linsum橋采用了UHPC-RC組合梁，組合梁下緣受拉區(qū)為UHPC材料，上緣受壓區(qū)采用寬度為4.5 m、厚度為200 mm的RC橋面板，充分發(fā)揮了UHPC的材料特性，節(jié)省了工程造價。隨后2012年在馬來西亞霹靂州完成了跨徑為90 m的Sungai Nerok橋的施工，該橋采用全UHPC T梁。2014年建成的Sungai Bertam JK1橋是一座單跨30 m的UHPC槽形簡支梁橋，采用預(yù)制UHPC槽形梁現(xiàn)場吊裝裝配完成。2015年國內(nèi)單跨最大的UHPC公路橋Batu6橋建成通車。Batu6橋單跨100 m，分為40個節(jié)段，采用預(yù)制UHPC節(jié)段箱梁拼裝而成。截至2020年底，馬來西亞已完成了187座UHPC橋梁的建造［12］，成為了目前世界上建成UHPC橋梁最多的國家。

我國對UHPC的研究始于20世紀(jì)90年代初。1993年黃政宇等［13］介紹了國外鋼纖維混凝土的發(fā)展，并進行了200 MPa超高強鋼纖維混凝土的相關(guān)試驗研究。1999年覃維祖等［14］正式引入了UHPC的概念。由此，拉開了我國UHPC研究的序幕。UHPC材料在我國土木工程中的早期應(yīng)用可以追溯到2003年北京石景山斜拉橋工程中［15］。該橋在隔離帶采用2 000 mm×1 200 mm×60 mm的UHPC空心板以減輕橋梁自重。2005年在遷曹鐵路灤柏干渠大橋［16］工程中，首次使用UHPC制作了跨徑為20 m的預(yù)應(yīng)力簡支T梁，梁高1.35 m，跨中腹板厚度為18 cm，這是國內(nèi)第一座UHPC橋梁。2011年在肇慶馬房大橋工程中首次將UHPC用于橋面加固工程中。2015年由清華大學(xué)牽頭編寫了我國第一本UHPC規(guī)范GB/T 31387—2015《活性粉末混凝土》［17］，同年廣東省交通運輸廳發(fā)布了第一本UHPC應(yīng)用在橋梁上的技術(shù)規(guī)程GDJTG/T A01—2015《超高性能輕型組合橋面結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》［18］。2020年由中國鐵道科學(xué)研究院主持編撰的《公路橋涵超高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》也已立項。與此同時，UHPC應(yīng)用于橋梁上的工程實例越來越多，2015年陳寶春團隊［19］在福州大學(xué)校園內(nèi)修建了跨徑10 m的UHPC人行拱橋，這是國內(nèi)第一座UHPC拱橋。2016年建成通車的長沙北辰虹橋是國內(nèi)首座預(yù)制節(jié)段拼裝預(yù)應(yīng)力UHPC箱梁橋，大橋全長74 m，主跨跨徑為36.8 m。2019年南京長江五橋使用全新的設(shè)計理念和施工工藝，首次采用了粗骨料活性粉末混凝土來制作橋面板［20］，是世界上首座使用含粗骨料UHPC橋面板的斜拉橋。到目前為止，我國約有120座橋梁使用了UHPC材料［21］。

此外，瑞士、德國、奧地利、捷克、日本等國也都有UHPC橋梁的工程實例，瑞士使用UHPC對Chillon高架橋的橋面板進行重新鋪裝，德國修建了世界上首座UHPC-鋼組合梁橋G?rtnerplatz橋，奧地利建成了主拱跨徑70 m的UHPC公路拱橋，捷克在2014年修建了跨徑（43+156+43）m的UHPC人行斜拉橋，日本建成了主跨跨徑49.2 m的UHPC預(yù)應(yīng)力人行橋，見表3?？梢?，隨著UHPC技術(shù)的不斷成熟，UHPC在橋梁中的應(yīng)用越發(fā)廣泛，各類UHPC結(jié)構(gòu)和橋型也不斷改進和完善。截至2020年底，全世界應(yīng)用UHPC的橋梁已經(jīng)超過1 000座［21］。

表3 國內(nèi)外具有代表意義的UHPC橋梁

總的來說，近20年來UHPC獲得了廣泛關(guān)注，在世界范圍內(nèi)橋梁工程中的應(yīng)用也日益增多。法國著重于不同類型UHPC橋梁的開發(fā)；美國側(cè)重于橋梁預(yù)制UHPC構(gòu)件與現(xiàn)澆接縫；韓國研究的重點是開發(fā)低造價的UHPC材料；馬來西亞側(cè)重于UHPC主梁結(jié)構(gòu)的研發(fā)；UHPC在我國橋梁工程中的應(yīng)用最為廣泛，涉及預(yù)制UHPC構(gòu)件、橋梁接縫、橋面結(jié)構(gòu)、主梁等多個方面。

2 UHPC在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

自1997年UHPC首次被應(yīng)用在橋梁領(lǐng)域后，世界各國相繼開展了對UHPC的深入研究。在橋梁結(jié)構(gòu)中，UHPC主要應(yīng)用于主梁結(jié)構(gòu)、橋面結(jié)構(gòu)、橋梁接縫。

2.1 主梁結(jié)構(gòu)

主梁材料為普通混凝土的橋梁隨著跨徑的增大，由材料缺陷引起的結(jié)構(gòu)問題越來越顯著：大跨徑的預(yù)應(yīng)力梁式橋存在著下?lián)线^大的問題；對于拱橋，自重是制約跨徑繼續(xù)增大的重要因素；對于斜拉橋、懸索橋，在拉索、吊桿的作用下主梁的開裂問題難以規(guī)避。在主梁中采用具有高強、抗拉、耐久等優(yōu)異特性的UHPC材料是解決上述難題的有效途徑。選擇UHPC代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土作為橋梁主梁結(jié)構(gòu)，可以降低橋梁自重，改善混凝土開裂，增加耐久性。

主梁結(jié)構(gòu)使用UHPC的橋梁大致可分為2種類型：

1）全UHPC梁。2002年韓國和法國為紀(jì)念兩國建交100周年，在首爾仙游島公園內(nèi)修建了一座人行拱橋［22］。其主拱跨徑為120 m，由6個預(yù)制UHPCπ型拱肋節(jié)段和1個合龍節(jié)段預(yù)制拼裝而成。這是世界上第一個也是單跨最大的UHPC拱橋。主拱結(jié)構(gòu)采用UHPC材料，使得其主拱厚度從普通混凝土的12 cm減小到3 cm，大幅度減少混凝土的使用量，減輕了橋梁的自重，降低了工程成本。2008年10月美國弗吉尼亞州運輸部為研制比傳統(tǒng)鋼筋混凝土更薄、更輕的橋梁，采用UHPC工字梁和現(xiàn)澆普通混凝土橋面，完成了Cat Point Creek橋的建造。2013年中國學(xué)者邵旭東等［23］針對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁下?lián)线^大的問題［24］，提出了單向預(yù)應(yīng)力UHPC薄壁連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，并對UHPC連續(xù)箱梁橋進行了概念設(shè)計。研究表明，這種新型UHPC連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)自重僅為傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的1/2，能有效減小橋梁的撓度，延緩裂縫的開展。目前該結(jié)構(gòu)已應(yīng)用于中國廣東省英德市北江四橋上。2015年韓國土木工程與建筑技術(shù)研究所（Korea Instituteof Civil Engineering and Building Technology，KICT）和韓國DAELIM公司在K-UHPC設(shè)計指南［25］的指導(dǎo)下完成了世界上第一座UHPC公路斜拉橋Chuncheon橋的設(shè)計工作，并于2017年建成通車。該橋跨徑為100 m，使用了高度為1.8 m的UHPC主梁，自重比常規(guī)混凝土梁降低了33%，從而減少了斜拉索和基礎(chǔ)的數(shù)量，以達到降低造價的目的［26］。

2）UHPC-RC組合梁。為節(jié)約成本，充分利用UHPC材料的優(yōu)異性能，提出了UHPC與RC的組合結(jié)構(gòu)［27］，在主梁下緣受拉區(qū)使用UHPC材料，上緣受壓區(qū)采用RC材料，相對于全UHPC梁或RC梁，UHPC-RC組合梁充分利用UHPC的抗拉強度及普通混凝土的抗壓強度，比RC梁節(jié)省了混凝土用量［28］。2017年馬來西亞建成了當(dāng)時世界上最長的多跨UHPC公路橋——KT-KB橋。該橋全長420 m、寬度為13.6 m，由40個UHPC主梁節(jié)段預(yù)制拼裝而成，其主梁下緣為預(yù)制U型UHPC結(jié)構(gòu)，上緣使用現(xiàn)澆C40混凝土橋面板，大幅度降低了橋梁自重，節(jié)省了上部結(jié)構(gòu)造價。2019年中國學(xué)者劉兆鋒等［29］以主跨260 m鋼-普通混凝土混合主梁的斜拉橋設(shè)計方案為基礎(chǔ)，提出將鋼主梁替換成UHPC主梁，形成UHPC-RC混合主梁斜拉橋方案，并對比了2種方案的結(jié)構(gòu)靜動力性能、穩(wěn)定性能和經(jīng)濟性能，分析了其應(yīng)用于實際工程中的可行性。截至目前，全世界至少有200座橋梁在主體結(jié)構(gòu)（主梁、拱圈等）中使用了UHPC材料［11］。

2.2 橋面結(jié)構(gòu)

UHPC在橋梁結(jié)構(gòu)中常被用于橋面鋪裝層和橋面板。

2.2.1 UHPC用于橋面鋪裝層

橋面鋪裝層屬于橋梁結(jié)構(gòu)的直接磨損部分，不僅受到車輛的摩擦作用，還受雨水侵蝕和熱膨脹等環(huán)境的影響。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通量不斷增加導(dǎo)致橋面鋪裝層的使用壽命顯著縮短。針對這一問題，瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)Oesterlee等［30］提出了一種新型RC-UHPC組合橋面結(jié)構(gòu)，基本思路是使用UHPC作為加鋪層來修復(fù)破損的鋼筋混凝土橋面，用高強度、低滲透的UHPC層保護受車輛荷載損傷的RC結(jié)構(gòu)，大幅度延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。該結(jié)構(gòu)可以在不更換整個橋面的前提下進行橋面修復(fù)，大幅度降低橋面維修成本。2004年該橋面結(jié)構(gòu)首次應(yīng)用于瑞士的一座跨徑10 m的RC梁橋的修復(fù)工程中，在其受荷載損傷的橋面板上鋪設(shè)一層厚度3 cm的UHPC保護層［31］。2010年湖南大學(xué)邵旭東團隊［32］首次提出了UHPC鋪裝層和正交異性鋼橋面板組成的鋼-UHPC輕型組合橋面板結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)先在正交異性鋼橋面板上焊接剪力釘，再澆筑45 mm的UHPC薄層，從而將鋼橋面轉(zhuǎn)變成新型正交異性鋼板-薄層UHPC組合橋面。該組合結(jié)構(gòu)能提高橋面剛度，降低表面瀝青混凝土的開裂風(fēng)險，從而解決鋪裝層易損壞和鋼橋面結(jié)構(gòu)易疲勞開裂的難題［33］。2011年該結(jié)構(gòu)已被應(yīng)用于廣東肇慶馬房大橋的橋面鋪裝層修復(fù)工程中。截至2021年，我國已有45座橋梁應(yīng)用了該橋面結(jié)構(gòu)［11］。2021年中國鐵道科學(xué)研究院左照坤等［34］通過有限元進行力學(xué)性能分析，驗證了UHPC鋪裝體系對鐵路鋼橋面具有良好的適用性。相較于傳統(tǒng)的混凝土橋面鋪裝，UHPC用于橋面鋪裝修復(fù)或直接用作橋面鋪裝層具有更好的耐久性能。

2.2.2 UHPC用于橋面板

鑒于UHPC良好的抗?jié)B透與抗腐蝕性能，其亦被直接用于橋面板，可較大程度地減小頂板厚度，減少材料消耗，減輕梁體自重。2007年7月工程師Fehling等在德國卡塞爾建成了世界上首座UHPC-鋼組合梁橋——G?rtnerplatz橋，該橋是在舊橋的基礎(chǔ)上重建的［35-36］。由于舊橋的基礎(chǔ)承載能力有限，新的上部結(jié)構(gòu)自重存在嚴(yán)格的限制。為此，選用UHPC作為橋面板材料，與鋼桁架形成UHPC-鋼組合結(jié)構(gòu)，以減輕上部結(jié)構(gòu)自重，并滿足結(jié)構(gòu)承載力要求。針對美國北部凍融環(huán)境下橋面板劣化的問題，F(xiàn)HWA在法國“井”字形UHPC橋面板的基礎(chǔ)上提出了“華夫餅”式橋面板，并于2013年發(fā)布了華夫餅式UHPC橋面板技術(shù)報告［37］。2011年在美國愛荷華州建成的Little Cedar Creek Waffle Deck橋［38］首次引入了UHPC華夫板結(jié)構(gòu)，并在連接部位采用現(xiàn)澆UHPC，它是美國首座全UHPC橋面板的橋梁。為解決大跨徑鋼-混凝土組合梁自重大、橋面板易開裂的問題，湖南大學(xué)邵旭東團隊［39］提出了一種鋼-UHPC輕型組合梁橋結(jié)構(gòu)，將UHPC華夫板與鋼主梁通過栓釘連接，共同受力，確保在減少自重的同時保持橋面的剛度。目前該結(jié)構(gòu)已應(yīng)用在湖南省益陽青龍洲大橋上。該橋為自錨式懸索橋，其橋面板為鋼板與UHPC華夫板的組合結(jié)構(gòu)，橋梁全長1 636 m、寬度36.5 m，已于2021年6月25日正式通車。

2.3 橋梁接縫

裝配式橋梁具有施工周期短、質(zhì)量可靠、建造成本低等特點，但預(yù)制構(gòu)件間連接往往是其薄弱點［40］。UHPC因其良好的力學(xué)性能為此提供了一種有效的解決方案。2006年加拿大安大略省的Rainy Lake橋首次將UHPC用于全預(yù)制UHPC橋面板間的連接，以及鋼梁與橋面板的連接。2012年在對瀝青路面的目視檢查中未發(fā)現(xiàn)任何裂縫，UHPC接縫表現(xiàn)良好［38］。2010年FHWA發(fā)布了關(guān)于橋面板UHPC接縫在周期性荷載與靜載作用下的力學(xué)性能分析報告［41］，研究表明采用UHPC處理接縫可顯著減少鋼筋的錨固長度，簡化連接部位構(gòu)造并提高裝配式結(jié)構(gòu)抗裂能力。2013年，F(xiàn)HWA在報告中列出了北美地區(qū)有近50座橋梁在接縫部位采用UHPC材料［42］。2014年FHWA以紐約州4座公路橋為例為UHPC連接的設(shè)計和施工提供指導(dǎo)［43］。2016年，上海S3高架橋在縱向接縫中采用了UHPC材料，免去了鋼筋焊接，提高了施工效率。針對大量公路橋梁擴建而產(chǎn)生的新老橋梁接縫的連接問題，同濟大學(xué)劉超等［44］以上海市濟陽路高架新老橋梁拼接項目為背景，對UHPC接縫的局部受力性能進行了分析。研究表明UHPC接縫具有良好的抗變形能力，滿足新老橋梁接縫的受力要求。周立兵等［45］以主跨820 m的鋼混斜拉橋為背景，提出一種在鋼格室中填充UHPC材料的方案，以提升結(jié)合段的傳力性能和抗疲勞性能，目前該結(jié)構(gòu)已應(yīng)用于武穴長江大橋上。2019年Qi等［46］對UHPC接縫形式進行了優(yōu)化，提出了一種利用鋼絲網(wǎng)增強現(xiàn)澆UHPC接縫的新方法。因其形狀類似燕尾，這種接縫被稱為UHPC燕尾型接縫，目前已應(yīng)用于南京長江五橋的橋面板間的連接。2020年陳艷良等［47］為研究裝配式橋梁縱向接縫的合理形式，以廣東惠清高速麻埔停車區(qū)跨線橋為背景，提出了一種局部加高的UHPC接縫形式，并開展抗彎試驗與傳統(tǒng)UHPC平頭接縫進行對比。研究表明，局部加高接縫的開裂荷載接近平頭接縫的2倍。在《2019年度中國超高性能混凝土（UHPC）技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展報告》［48］中，明確指出UHPC用于預(yù)制構(gòu)件間的連接時，可顯著提高裝配式結(jié)構(gòu)的抗裂、抗震、抗疲勞等性能。

3 結(jié)語

UHPC作為一種新型纖維增強水泥基復(fù)合材料，具有超高的力學(xué)性能和優(yōu)異的耐久性能。隨著國內(nèi)外學(xué)者對UHPC的材料特性與結(jié)構(gòu)性能的大量研究，各國相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，UHPC在橋梁工程中的應(yīng)用也不斷增多。與傳統(tǒng)的混凝土橋梁相比，UHPC橋梁自重較輕、結(jié)構(gòu)致密、耐久性好和維護費用低，UHPC被廣泛應(yīng)用于橋梁主梁、橋面結(jié)構(gòu)及接縫等部位，具有良好的應(yīng)用前景與推廣價值。

另一方面，UHPC的應(yīng)用仍存在諸多挑戰(zhàn)：①高昂的造價是限制UHPC推廣的主要因素。據(jù)市場調(diào)查，UHPC的原材料成本普遍在5 000元/m3以上，考慮到施工與養(yǎng)護，成品UHPC造價甚至高達15 000元/m3，遠高于普通混凝土；②UHPC材料自身的水膠比較低、膠凝材料用量大，將導(dǎo)致其早期收縮較大，開裂風(fēng)險較高，強度120 MPa的UHPC現(xiàn)場往往采用普通養(yǎng)護，而150 MPa以上的UHPC則常須采用高溫蒸養(yǎng)等措施；③施工時相比普通混凝土更為復(fù)雜，在攪拌時常采用干拌與濕拌相結(jié)合的方式，且須采用分層撒布鋼纖維并配振動篩作業(yè)以減輕纖維結(jié)團與分散不均；④對UHPC的研究未臻成熟，用于指導(dǎo)設(shè)計與施工的相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)尚不完善。