多跨简支桥梁中通常设置伸缩缝以满足结构变形需要。桥梁长期暴露在自然环境中,受温湿度变化、酸盐侵蚀、行车荷载作用等影响,伸缩缝极易受损破坏,恶化行车状况,导致伸缩缝两侧桥面受车辆冲击受损;雨水渗漏侵蚀内部钢筋及下部结构,影响结构安全。伸缩缝频繁受损严重影响桥梁寿命,极大增加桥梁维护成本。研究人员提出一种无缝化桥梁设计,建立桥面连接板代替传统伸缩缝,以解决伸缩缝病害带来的不利影响。然而传统钢筋混凝土连接板存在钢筋锈蚀和连接板刚度过大影响相邻结构变形等问题。已有研究表明高韧性水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,简称ECC)具备拉伸应变硬化特性和多裂缝开展能力,可有效解决钢筋混凝土桥面连接板中混凝土受拉脆性和裂缝宽度大等缺陷。但钢筋本身刚度较大,且目前连接板设计方法中钢筋配筋率较高,导致连接板区域刚度过大,对连接板变形和主体结构受力产生不利影响;同时钢筋的存在不可避免出现锈蚀现象,影响构件耐久性。纤维增强复合筋(FiberReinforced Polymer Bars,简称FRP筋)相比钢筋具有更高的抗拉强度、较低的弹模和耐腐蚀性,应用于桥面连接板中有助于解决连接板区域刚度过大和筋材锈蚀问题。本文将通过结构模型试验,研究配筋ECC连接板工作机理,对比分析钢筋增强ECC连接板和FRP筋增强ECC连接板受力特性差异,并借助数值模拟对结构试验中未能涉及到的变量进行参数化分析,主要研究内容如下:(1)根据桥面连接板性能要求,进行ECC配合比试验,对比拌合物流动性、抗压强度、薄板弯曲性能和拉伸性能,从中选取工作性能和力学性能满足桥面连接板性能要求的配合比方案。试验结果显示,制备得到的ECC材料具有稳定的应变硬化特性、较高的弯曲韧性和裂缝宽度控制能力。(2)对4个桥面连接板结构模型进行四点弯曲单向循环加载试验,研究桥面连接板工作机理,对比分析循环荷载作用下筋材类型(钢筋、玻璃纤维筋、玄武岩纤维筋)和配筋率(1.44%、0.72%)对结构受力特性的影响。试验结果表明,FRP筋替代钢筋能有效减小连接板刚度,降低连接板对主体结构受力和变形的影响;FRP筋和ECC材料协同变形能力更好,连接板裂缝分布均匀,裂缝宽度小,抗渗能力更好;大变形下钢筋连接板较高的残余变形量使其变形无法恢复,而FRP筋连接板变形能力始终表现良好。(3)对预留试件和筋材进行试验,获取相应材料物理参数,借助理论模型对材料参数进行简化,并使用有限元软件ABAQUS对连接板结构进行模拟分析。对比电算结果和试验结果,建立的有限元模型计算结果与试验结果吻合较好,有限元计算能够反映连接板受力和变形状态。GFRP筋连接板参数化分析结果显示,连接板高跨比增大显著提高连接板刚度,提高结构应力水平并降低连接板变形能力,对主体结构受力和变形不利;设置脱粘带有助于连接板跨中应力和变形传递,但过长的脱粘带将导致连接板脱空区域显著增大,对实际工程车辆荷载作用下连接板受力不利;配筋率提高增大连接板刚度,截面应力提升使连接板受压区压应力较大,材料受压破坏提前,但较小的配筋间距有助于将跨中应力和变形向两侧传递,反弯点外移同时降低ECC材料最大拉应变值。