叠合楼板的应用与研究一直是人们探讨的重点课题之一。2011年，郭乐工等^[1]通过理论分析与试验研究，提出了冷轧带肋钢筋预应力混凝土叠合板与空心底板受弯承载力相关性模式。2015年，陈东等^[2]对带桁架钢筋的足尺拼接双向自支承叠合板的破坏机理以及桁架钢筋与叠合板的共同工作机理进行研究;对带桁架钢筋，不带桁架钢筋两种情况下的双向自支承叠合板进行了全过程受力对比研究。2016年，颜锋、田春雨等^[3]通过对带接缝的混凝土叠合板足尺试验研究，提出了计算假定和计算方法，为带接缝的装配式叠合楼板的设计提供了参考。随着建筑产业化的发展，预应力混凝土叠合板得到了广泛的应用。其中预应力带肋混凝土叠合板以预制预应力带肋底板为永久模板，通过在板肋的预留孔洞中布设横向穿孔钢筋以及在底板拼缝处布置抗裂钢筋，然后浇筑混凝土叠合层形成双向配筋的混凝土叠合楼板^[4]，既可以满足施工期间的荷载要求，也可以作为现浇混凝土的模板，具有整体性好、施工方便、工期短、成本低的优势^[5]。因此研究叠合板之间可靠而简便的连接和锚固方式具有重要的意义。实际生产过程中，叠合板预制底板端部通常会预留150mm左右的弯折钢筋，即胡子筋，来加强叠合板之间的锚固。施工时先把预制底板两端搁置在主梁上，然后再浇筑梁及预制板的上层混凝土，两预制底板通过胡子筋与上层混凝土之间的锚固连接成整体。但是在实际应用中，胡子筋对叠合板的制作、运输、安装等造成了不便。当胡子筋影响预制带肋底板铺板施工时，可在一端不预留胡子筋，并在不预留胡子筋一端的实心平板上方设置端部连接钢筋替代胡子筋，本文称这种连接方式为半搭接连接。为了进一步减少叠合板在制作、运输、安装等方面的不便，本文提出一种新的预制底板的连接形式———搭接连接，即在预制底板的两端均不预留胡子筋而设置端部连接钢筋，如图1所示，端部连接钢筋沿板端布置在预制带肋底板上，端部连接钢筋支座的锚固长度为l₁，伸入板内的长度为l₂。先将端部连接钢筋与预制底板上层钢筋绑扎固定，然后浇筑上层混凝土，将两预制底板锚固成一体。对采用以上三种不同连接方式的叠合板进行抗弯试验研究，验证不同连接方式在工程实践中的可行性。

　　 试验按照叠合板的实际大小采用1∶1足尺模型，共设计了8个试件。每组试件由两块叠合板分别采用不同的连接方式进行连接，每块叠合板的预制底板的配筋相同，叠合板的尺寸以及配筋见图2(a)。叠合板的宽度为500mm，净跨为2 700mm，两端搁置长度为150mm，板厚为120mm，预制部分混凝土强度等级为C40，后浇层混凝土强度等级为C30。试验所用钢筋均为HRB400，叠合板上层双向配筋，端部连接钢筋在预制底板上的搁置长度由钢筋锚固长度的相关规定确定^[6,7]，并且参考相关文献[8,9]对钢筋锚固长度的有关讨论。也按照两个预制底板间连接情况的不同分为3个对比组，分别为预制底板间隙对比组(试件B1～B4)，端部连接钢筋直径对比组(试件B4～B6)和连接方式对比组(试件B4,B7,B8)。试件的试验参数见表1。8个试件设计详图见图2。

　　 本试验通过对连接后的两块叠合板进行四点弯曲试验，测出其在加载过程中的挠度变化及端部连接钢筋的应变。试件简支，两端放在具有足够刚度的支墩上，试验装置如图3所示。通过分配梁对加载点进行加载，用同步液压千斤顶正向施加荷载，以压力传感器、DH3808应变测量仪控制加载。

　　 位移测量主要指竖向挠度的测量，采用电子位移计进行测量，电子位移计架设在试验板的底部，共设置3个位移计，具体布置见图4。应变测量主要指钢筋应变的测量。在搭接钢筋以及胡子筋上粘贴应变片。钢筋应变片布置图见图5。

　　 试验过程中，随着荷载的增加，各叠合板呈现类似的破坏过程:加载之初，无明显现象，随着荷载的增大，混凝土出现裂缝并从底部逐渐向侧面开展，裂缝宽度不断增大，受力纵筋屈服，叠合板的挠度变化速度加快，最后预制底板与后浇层剥离，挠度达到最大，承载力迅速下降。

　　 以典型试件B4板为例，详细介绍其破坏过程:加载之初，无明显现象，加载到5kN时，板底面出现两条通长裂缝;随着荷载增加，两条通长裂缝继续发展;加载到7.2kN时，跨中底面原裂缝变宽，宽度达0.5mm，并继续延伸到侧面，长度为20mm;加载到7.7kN时，一侧底面裂缝明显增宽，此时裂缝宽度约为0.5mm;加载到9.7kN时，一侧底面最宽裂缝增宽到2mm左右;加载到12.2kN时，平均裂缝在2mm左右，另一侧面开始产生3条裂缝;加载到13.7kN时，听到钢筋的断裂声，一侧预制底板开始脱离;加载到14.4kN时，一侧底板与后浇层剥离，再继续加载时听到钢筋崩裂声;加载到16.6kN时，预制底板与后浇层之间进一步剥离;最后加载到19.3kN时，试件崩裂，试验结束。各试件的最终破坏形态见图6。

　　 试件B1～B4的变化参数为预制底板间隙。从试验现象对比来看，试件B1～B3的极限承载力大致相同(17kN左右)，试件B4的极限承载力略大(19.3kN);试件B1与B2出现通长裂缝较早，在加载前期(5～10kN)，挠度变化明显大于试件B3与B4，并且试件B1与B2的预制底板与后浇层的剥离也早于试件B3与B4。但是通长裂缝均首先出现在新老混凝土的竖向交界面处，预制底板与后浇层出现剥离时，叠合板的承载能力均明显降低，最终的破坏形态差别不大。

　　 试件B4～B6的变化参数为端部连接钢筋的直径。与试件B4,B6相比，试件B5在试验过程中裂缝出现较早并且发展较快，预制底板与后浇层的剥离也较早，其极限承载力明显低于试件B4与B6;在相同荷载下，试件B5的挠度变化最大。

　　 试件B4,B7,B8的变化参数为连接方式。由于试件B7出现通长裂缝较早，并且迅速发展到侧面，所以在加载前期荷载条件相同的情况下，试件B4的挠度略小于试件B7，承载能力略高于试件B7。采用胡子筋连接的试件B8的裂缝出现晚，并且极限承载力明显大于试件B4与B7，在相同荷载下，其挠度明显小于试件B4,B7。很明显，采用胡子筋连接的试件B8试验板的抗弯性能较好。

　　 图7为试件B1～B8荷载-跨中位移f曲线对比。整体来看，采用胡子筋连接的试件B8的荷载-跨中位移曲线明显地优于采用半搭接连接和搭接连接的试件B1～B7的荷载-跨中位移曲线。在加载前期，每块试验板都有明显的直线段，但是相比于试件B1～B7，试件B8的直线段的范围更大一些，说明胡子筋与混凝土之间可以实现很好的锚固，荷载作用时能够较好地实现协同合作。为了进一步分析叠合板的抗弯性能与各因素之间的关系，对每个对照组分别进行参数分析。

　　 图8为试件B1～B4荷载-跨中位移f曲线对比。由对比曲线可以看出，四块叠合板的初始刚度没有明显差别，但当荷载加载至中期时，试件B1与B2的挠度变化明显大于试件B3与B4。由于存在加工误差，导致试件B1～B4的开裂荷载不一致，但是试件B1,B2的预制底板与后浇层的剥离出现得比试件B3,B4要早。预制底板间隙与后浇层的剥离导致挠度发生明显变化。在叠合板试件中，预制底板与后浇层叠合面处存在粘结强度较低的界面过渡区，在过渡区容易引发裂缝且裂缝易于传播^[10]。界面过渡区包括连接处的竖向界面和预制板与后浇板之间的水平界面。裂缝首先在竖向界面过渡区产生并且发展，之后发展至水平界面过渡区，导致了预制板和后浇板之间的剥离。试件B1和B2在试验过程中，裂缝出现后沿着预制底板和后浇层的薄弱叠合面发展传播较快，最终导致预制底板和后浇层的剥离。叠合板的预制底板与后浇层剥离之后，搭接钢筋不能再实现后浇层与预制底板的协同工作，所以此后叠合板的抗弯承载力由后浇层来决定。两块预制底板之间的间隙越大，承受荷载的后浇层混凝土越多，相应的试件极限荷载也会较大。但是由于最终参与抗弯的后浇层混凝土相差不大，所以试件B1～B4的极限荷载也相差不大。所以从试验数据以及叠合板的破坏现象来看，预制底板间隙对叠合板整体强度及刚度影响变化不是很大。

　　 图9为试件B4～B6荷载-跨中位移f曲线对比。由对比曲线可以看出，在加载中期，试件B5的挠度变化明显快于试件B4与B6，其极限荷载明显小于试件B4与B6。在一定的范围内，端部连接钢筋的直径越大，与混凝土的接触面积越大，二者之间的握裹能力也就越强。一方面，在搭接区钢筋可以与现浇混凝土更好地协同受力;另一方面，在锚固长度一定的情况下，钢筋的直径越大，其锚固性能越好。由此得出:在一定的直径范围内，端部连接钢筋直径越大，叠合板开裂前的挠度变化越小，整体受力性能越好。

　　 图10为试件B4,B7,B8荷载-跨中位移f曲线对比。由对比曲线可以看出，与试件B4,B7相比，不管是在加载过程中的挠度变化方面还是在最终达到极限状态时的极限荷载方面，试件B8都表现出较好的抗弯性能。整体来看，试件B4与B7的受弯性能相差不大，在开裂之后均出现较明显的挠度变化，加工上的误差使得两者的抗弯性能出现细微差别。试件B7由于一侧的叠合板设置端部连接钢筋，一侧预留胡子筋，两侧预制底板与后浇层的结合性能出现差异，所以相比于采用胡子筋连接的一端，采用端部连接钢筋的一侧最先出现裂缝，并最终导致叠合板承载能力降低。而采用胡子筋连接的试件B8，其预制底板通过胡子筋与后浇层很好地结合，与试件B4,B7相比，整体受力性能得到较大的提高。由此得出:采用胡子筋连接的叠合板整体受力性能最好;采用搭接方式与采用半搭接方式连接的两者的叠合板强度大致相同，采用搭接连接方式的叠合板的承载力略大于采用半搭接连接方式的叠合板的承载力。

　　 根据试验记录的连接钢筋的荷载-应变关系可以更好地分析不同连接方式的叠合板在荷载作用下钢筋参与受力的过程。如图11所示。试件B4,B8钢筋荷载-应变曲线呈现比较完美的三段:混凝土开裂前受力阶段，带裂缝工作阶段，屈服阶段。在叠合板开裂之后，试件B4,B7,B8的连接钢筋的应变有明显增加，但是在加载前期，试件B4,B7的连接钢筋与试件B8的胡子筋相比，应变较小，并且在达到极限荷载时，试件B7的钢筋未达到屈服。试件B4由于新老混凝土结合面出现裂缝较早，所以搭接钢筋很快屈服并达到极限强度而被拉断。整个加载过程中，试件B8的胡子筋的受力性能最佳，试件B7由于钢筋在预制底板与后浇层混凝土交界面处锚固不佳，连接钢筋并没有充分发挥其性能。

　　 预应力混凝土叠合板的开裂荷载、极限荷载结果如表2所示，其中P_cr为试验中试件的开裂荷载，P_u为试验中试件所能承受的极限荷载，M_u为P_u状态下对应的跨中弯矩值。由表可明显看出，试件B1～B7的开裂荷载、极限荷载明显低于B8，即预制底板设置端部连接钢筋的试验板的极限荷载明显低于预制底板均设置胡子筋的试验板。

　　 在叠合板试件中，预制底板与后浇层交界面是粘结强度较低的过渡区，在过渡区特别容易引发裂缝并且裂缝容易在此处传播^[11]。界面过渡区包括连接处的竖向界面和预制板与后浇板之间的水平界面。裂缝首先在竖向界面过渡区产生并且发展，之后发展至水平界面过渡区，导致了预制板和后浇板之间的剥离。在预应力混凝土叠合板受力时，由于胡子筋设置的位置比端部连接钢筋位置靠下，下方受拉区混凝土内的胡子筋比搭接筋先受力，因此预应力钢筋在第一时间限制裂缝发展，而端部连接钢筋就不能有效限制。从试件的破坏情况看，预制底板与后浇层之间的粘结性能成为也是影响叠合板承载能力的关键因素之一。

　　 预制底板与后浇层一旦发生发生剥离，裂缝的发展速度加快，挠度变化也增大^[11]。预制底板混凝土强度等级与上层现浇混凝土强度等级不同，两者配合比不一样，而且在底板初凝之后会在底板上层产生浮浆，浇筑上层混凝土时会严重影响两者之间的粘结锚固性能。所有的端部连接钢筋都处在新老混凝土交界面，位于这样的薄弱面上，钢筋不能与混凝土之间形成很好的锚固，也就不能实现后浇层与预制底板直接的协同受力，最终叠合板的破坏均是因为新老混凝土之间出现剥离，使得拼接处叠合板的承载力明显低于整体板。

　　 本文主要研究了钢筋连接方式对于叠合板的受弯性能的影响，采用静力加载进行四点弯曲试验，经过对试验现象的观察以及对试验数据的记录处理分析，得出以下结论和建议:

　　 (1)试验中无论是采用半搭接连接还是搭接连接的叠合板的承载力远远低于采用胡子筋连接的叠合板。

　　 (2)试验过程中半搭接连接和搭接连接的叠合板在受弯性能方面的表现相差不大。

　　 (3)当采用搭接连接时，预制底板之间的间隙，搭接连接的端部连接钢筋的直径均不是影响叠合板受弯性能的关键因素，关键因素是新老混凝土结合面的粘结锚固性能不佳，新老混凝土之间出现剥离，叠合板底板的自然粗糙面不能满足实际工程的需求。在实际工程中，必须对新老混凝土结合面做粗糙处理。