随着我国经济的迅猛发展,交通量急剧增加,对原有旧桥进行扩建显得尤为迫切。新旧混凝土桥刚性接缝能影响桥梁拓宽现场施工进度,同时也是结构受力性能的薄弱部位。目前关于刚性接缝局部内部构造的力学性能和传力机理研究甚少,而且我国对新旧混凝土桥刚性接缝的设计往往是凭借经验处理的,缺乏系统的试验研究和理论根据,因此,对新旧混凝土桥刚性接缝的受力性能研究具有重要理论和实际意义。本文依托项目《行车振动环境下高性能混凝土研发》,以广惠高速公路西延线凤凰山隧道标段新旧混凝土桥梁拼接工程为背景,通过试验方法研究新旧混凝土桥刚性接缝的抗弯破坏机理,主要研究内容如下:(1)研发一种可用于实际工程的低碱度硫铝酸盐水泥混凝土,该混凝土具有快硬缓凝的特点,以及对新旧混凝土桥桥面板刚性接缝抗弯性能进行了预试验研究。(2)以混凝土类型(低碱度硫铝酸盐水泥混凝土(F60)、自密实混凝土(S60)和超高性能混凝土(UHPC))、钢筋锚固类型(直筋、带锚固头钢筋和U筋)、界面处理方式(光滑处理方式和粗糙处理方式)和刚性接缝宽度(300 mm,200 mm,150 mm)为试验参数,进行了15块新旧混凝土桥刚性接缝试验板抗弯性能研究,深入研究了试验板的破坏模式、开裂荷载、极限荷载、挠度特性等,探索刚性接缝处的传力机制和破坏机理。(3)通过将试验结果与基于拉压杆模型的理论计算值进行对比分析,为新旧混凝土桥刚性接缝设计提供理论依据。得出主要结论如下:(1)所有刚性接缝试验板均首先在界面处出现裂缝;刚性接缝试验板的开裂荷载跟新旧混凝土类型和界面处理方式有关,跟钢筋锚固类型、接缝宽度和搭接方式无关。(2)F60和S60刚性接缝试验板的力学性能和破坏模式具有一致性,而UHPC刚性接缝具有较高的承载能力、抗裂性能以及延性。(3)U筋和锚固头钢筋试验板的刚度比直筋试验板的大;直筋、U筋和锚固头钢筋试验板的延性依次增大;相对于直筋构造,U筋构造和锚固头构造更能提高刚性接缝试验板的极限荷载,并且U筋构造对刚性接缝承载力的提高比锚固头构造效果好,但并不明显。(4)粗糙界面处理方式对试验板的开裂荷载有所提高,但对试验板承载力和破坏模式无影响。(5)刚性接缝宽度对于UHPC刚性接缝试验板的极限承载力影响不大;总体来说,对于UHPC刚性接缝试验板,刚性接缝宽度建议取200 mm。(6)基于拉压杆模型推导出来的计算公式可以较保守地预测新旧混凝土桥刚性接缝的抗弯承载力。