【摘 要】 钢-混凝土组合梁是通过剪力连接件使钢和混凝土形成一体共同工作的， 剪力连接件的主要作用是抵抗钢与混凝土之间的滑移和分离。目前已用于施工的剪力键有：剪力钉、PBL键、PBH剪力键、PCSS剪力键。经过几十年的研究及工程实践，组合结构已经发展成为既区别于传统的结构形式， 又与之密切相关和交叉的结构型式， 其结构类型和适用范围涵盖了结构工程应用的很多领域。

【关键词】 钢-混凝土组合结构 剪力连接件

1 引 言

两种不同性质的材料组合成一个整体而共同工作的构件称为组合构件，组合结构是由组合构件组成。组合结构将不同的材料或构件组合在一起共同工作，在设计时将各组成材料和构件的结构性能进行整体考虑，最有效地发挥各种材料和构件的优势[1]。

2 钢-混凝土组合结构

2.1 压型钢板与混凝土组合板

压型钢板与混凝土组合板是在压型钢板上浇筑混凝土，依靠钢板上凹凸肋及不同的糟纹使钢板与混凝土结合在一起而制成的组合板。它利用混凝土抗压强度高、压型钢板受拉性能好的特点，使得材料合理受力，發挥各自的优点。

2.2 钢-混凝土组合梁

钢-混凝土组合梁是将钢筋混凝土板放置于钢梁的上部，通过剪切连接件连接，使混凝土板与钢梁组合在一起，整体共同工作而形成的组合梁。在组合梁中，混凝土位于受压区，钢梁主要位于受拉区，充分利用混凝土抗压和钢材抗拉的优点，发挥了两种材料的强度，并且由于混凝土作为梁翼缘的一部分，很大程度上避免了钢梁结构容易整体失稳和局部失稳的弱点。

2.3 组合柱结构

组合柱结构包括钢管混凝土柱和钢骨混凝土柱两类。这两类组合柱所利用的组合概念有所不同，钢骨混凝土柱主要利用了混凝土对钢柱的支持，而钢管混凝土则同时利用了钢管对混凝土的横向约束作用提高了后者的强度和延性[3]。

2.3.1 钢骨混凝土柱

钢骨混凝土是在混凝土中配置型钢，再加钢筋和箍筋组合而成的。钢骨混凝土柱中配置的型钢形式可以分为实腹式与格构式两大类。前者的强度、刚度、延性均较好，远比后者优越。研究表明，它在抗震时吸收能量是空腹式的2倍。

2.3.2 钢管混凝土柱

钢管混凝土是在钢管中灌入混凝土而形成的组合结构。它利用钢管约束混凝土，将混凝土由单向受压变为三向受压，混凝土的抗压强度提高1倍以上，混凝土的塑性性能提高使本属于脆性的材料转变为塑性材料，提高结构的可靠度;另一方面内填混凝土可以延缓和避免钢管过早地发生局部屈曲。

2.4 钢-混凝土组合框架

用钢和混凝土组合成框架结构，框架柱的结构形式有： 钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱和钢骨混凝土柱等结构形式，框架梁有钢梁、钢骨混凝土梁、钢-混凝土组合梁和钢筋混凝土梁等结构形式。

3 剪力键的发展

钢-混凝土组合梁是通过剪力连接件使钢和混凝土形成一体共同工作的，剪力连接件的主要作用是抵抗钢与混凝土之间的滑移和分离[4]。目前已用于施工的剪力键有：剪力钉、PBL剪力键、PBH剪力键、PCSS剪力键。

3.1 剪力钉

剪力连接件出现于20世纪初，1903年JuliusKahn因发明了一种组合梁而获得美国的专利，这种组合梁通过梁翼缘向上弯起的部分以增加钢与混凝土之间的抗力。剪力键作为钢-混凝土组合结构中的关键传力部件，能将钢材和混凝土两种不同性质的材料连接成受力整体，发挥各自的优点，改善结构的力学性能。

3.2 PBL剪力键

PBL剪力键的雏形出现在20世纪80年代，德国斯图加特大学的研究人员研究了在组合梁的钢梁上翼缘表面叠焊钢板并在钢板上开方孔的剪力连接方式。

3.3 PBH剪力键

作为钢混凝土组合结构的关键部件，剪力连接件把有较大弹性模量差别的钢结构和混凝土结构连接成整体而共同工作，防止界面处过出现大滑移和分离。在优化组合拱桥设计和施工的背景下提出了钢箱混凝土组合拱桥，并针对钢箱混凝土组合构件提出了一种基于PBL的新型剪力键-开孔加劲肋套箍剪力联结构造（简写为PBH）。

3.4 PCSS剪力键

在钢-混凝土组合梁中，一般剪力钉的栓钉轴向垂直焊接于钢梁的上翼缘顶面，或者栓钉与混凝土板平行布置，通过现浇混凝土实现桥面板与钢结构的联结，然而现浇混凝土会使桥面板开裂、增加梁体下挠等。为克服混凝土收缩徐变带来的病害，可采用全装配式钢-混凝土组合梁。全装配式钢-混凝土组合梁无需现浇混凝土，可缩短现场施工工期，推动桥梁装配化的发展。为适应全装配式钢-混凝土组合梁的装配化施工工艺，需对剪力钉的布置形式做相应调整，提出了预制装配式组合剪力钉（简称PCSS）。

4 结语

组合结构将多种材料或构件通过某种方式组合在一起共同工作， 组合后的整体工作性能要明显优于各自性能的简单叠加。经过几十年的研究及工程实践，组合结构已经发展成为既区别于传统的结构形式， 又与之密切相关和交叉的结构型式， 其结构类型和适用范围涵盖了结构工程应用的很多领域。

【参考文献】

[1] 聂建国， 樊健生. 广义组合结构及其发展展望[J]. 建筑结构学报， 2006， 27（6）：1-8.

[2] 聂建国， 余志武. 钢-混凝土组合梁在我国的研究及应用[J]. 土木工程学报， 1999， 32（2）：3-8.

[3] 夏再海. 钢-混凝土组合结构的特点和应用[J]. 福建建材， 2007（2）：70-72.

[4] 张瑞云， 刘杰. 钢-混凝土组合结构的研究与实践[J]. 石家庄铁道大学学报自然科学版， 2006， 19（2）：1-5.

作者简介：方金（1992.07.26--），男，硕士研究生在读，单位：重庆交通大学，研究方向：组合结构桥梁