重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400074
摘要： PBL连接件抗剪性能好、结构刚度大、抗疲劳性能好、施工便利，应用广泛。近年来，随着PBL剪力件剪力连接件的研究逐步深入，由此而产生出大量的新型PBL剪力连接件。PBL剪力连接件衍生发展方向主要有两种：一是改变直钢板的形状和布置方式；二是改进开孔形状。本文收集整理了国内外新型PBL剪力连接件，分析了其工作原理和优缺点，以期为后续PBL剪力连接件形式的选择提供参考。
关键词：桥梁工程；组合结构；PBL连接件
钢与混凝土组合结构接合面的连接很大程度上影响整体力学性能。连接件相较于粘结型、胶结型和摩擦型连接能够高效抵抗剪力和掀起力，在组合桥梁中大量应用。连接件按照构造形式可分为：钢筋连接件、型钢连接件、栓钉连接件、开孔钢板连接件和组合连接件[1]。栓钉连接件、开孔钢板连接件目前在实际工程中应用较多。开孔钢板连接件相较于栓钉其抗剪性能好、结构刚度大、抗疲劳性能好、施工便利。目前针对PBL连接件的研究已日趋完善，但尚未有完整的规范指导，并且疲劳性能的研究成果也有限。
一、PBL连接件简介
1987年，为解决Venezuela的Caroni第三大桥剪力连接件的疲劳问题，德国学者Leonhardt提出的一种新型抗剪连接件，Perfobond Strip Connector（PBL连接件)，即开孔钢板连接件。PBL连接件的工作原理是利用钢板孔洞在混凝土浇筑时形成的榫或插入的钢筋以抵抗钢混接合面的剪力和掀起力。
PBL连接件基本构造可分为：孔洞中有无贯穿钢筋和单、多块开孔钢板。在钢板孔洞贯穿钢筋，钢筋和混凝土榫共同承担剪力，承载能力高。设置多块开孔钢板的PBL连接件（Twin-PBL连接件）提高了连接件的承载能力和抗扭刚度。
在传统PBL连接件的基础上，结合实际应用情况，学者经过研究改进，提出了众多新型PBL连接件。
二、改变钢板形状的PBL连接件
（一）开孔波折板连接件
将PBL连接件的直钢板替换成波形钢板即演变成开孔波折板连接件[2]。开孔波折板连接件的斜折板与钢筋混凝土榫柱一起承担钢混接合面的水平剪力。在相同纵向长度下，波折板比直钢板拥有更长翼板焊接长度，因此如果剪力一定，其剪应力水平更低，拥有更大承载能力。但波折钢板这一构造形式会增加钢板制作加工的难度和时间，同时由于连接件与上翼缘接触面积的增加焊接的工程量也会增大，适用于需要很大的抗剪承载能力情况。
（二）T形开孔肋连接件
同济大学苏庆田等[3]在腹板开孔的T形型钢连接件基础上提出了T形开孔肋连接件。T形开孔肋连接件在外形上为T形，腹板钢板开设孔洞，翼缘板交替设缺口，形成类似齿板的结构。T形开孔肋连接件的水平剪力除依靠钢筋混凝土榫柱承担外，还由缺口内和端部的混凝土与T形翼缘的挤压作用抵抗；同样T形开孔肋连接件还依靠混凝土与翼缘的挤压作用分担竖向剪力。相较于开孔板连接件，其抗剪承载力更高，翼板竖向延性更好，而且只需要增加钢板开缝和弯折两个步骤，施工较为简便。但此种连接件的构造略为复杂，加工难度较大，导致其造价偏高。另外，在浇筑时，由于翼缘的遮挡，也给混凝土的振捣带来了不便。
（三）翼缘型开孔折板连接件
翼缘型开孔折板连接件由福建农林大学交通学院林磊等人[4]提出的，该剪力连接件在Twin-PBL连接件的基础上，把整块直钢板分割成多个小钢板，并向外弯折，形成翼缘折形开孔板。增加了翼缘折形钢板来抵抗水平剪力，而且并没有减少提供抗拔能力的钢筋混凝土榫柱，因此具有更强的水平抗剪能力。外折的开孔折板有良好的变形能力，整个结构的延性较好，有利于钢和混凝土组合结构的整体工作。
但翼缘型开孔折板连接件也增加了切割和外折两道工序，构件数量大大增多，而且需要在钢梁上翼缘的纵横向同时布置贯穿钢筋，一方面增加了钢筋的用量，另一方面则加大了施工的难度。
三、改变开孔形状的PBL连接件
（一）槽口型开孔板连接件
普通PBL连接件在钢板上设置圆孔，钢筋只能从侧面穿过圆孔，施工困难，尤其是多排钢板布置等情况下。同济大学桥梁工程系的郑双杰等[5] 提出槽口型开孔板连接件新形式，解决了普通PBL连接件钢筋从侧面穿孔的难题。槽口型开孔板连接件增设的槽口增加了钢筋混凝土榫柱的横截面积，提高了连接件的抗剪和抗拔能力。
（二）组合销剪力连接件
组合销剪力连接件主要包括拼图型（PZ形）和改进螺旋线型（MCL 形）。PZ形组合销剪力连接件是在直钢板上半开口，待混凝土浇筑后，形成类似于榫卯的结构。改连接件依靠钢筋混凝土榫柱与钢销之间的挤压作用抵抗竖向剪力，钢筋混凝土榫柱面积较普通PBL连接件大，因此其抗剪承载力高于PBL连接件和栓钉连接件，抗疲劳性能良好。PZ形组合销剪力连接件在加工时是单线切割，制作效率高；半开口形状只需将钢筋放入槽口即可，解决了钢筋从侧面穿孔施工不便的难题，尤其适用于波形钢组合桥面板[6]。MCL 形组合销剪力连接件是在PZ形的基础上优化采用抗疲劳回旋线（CL），包括钢销和销座，并在部分位置开设椭圆孔，抗疲劳性能大大增强。MCL 形组合销剪力连接件最大的问题在于缺乏连续切割线导致热影响区没有切口，至2008年，波兰开发测试了这种制造技术并成功应用。
四、结语
PBL剪力连接件衍生发展方向主要有两种：一是改变直钢板的形状和布置方式，包括波形钢板、T形开孔肋钢板、翼缘型开孔折板、Y形钢板、π形钢板等，钢板形状的优化基本上都是为了获得更大的抗剪强度，但不可避免地增加了制造和施工难度。二是改进开孔形状，半开口孔很好地解决了闭口孔贯穿钢筋难的问题，而开孔形状优先采用抗疲劳回旋线，以提升钢连接件的疲劳性能。要将各种新型剪力连接件应用到实际工程中，还需要更进一步的理论研究得到相应的承载力计算经验公式或量化值。
近几年钢－高强混凝土组合结构在中国发展很快，已有的剪力连接件在普通钢－混凝土组合结构的应用将很难适用于钢－高强混凝土组合结构。关于钢－高强混凝土组合结构传统连接件适用性研究需要进一步完善，而且将会促生出更多新型剪力连接件。对于剪力连接件在复杂作用(如:不均匀温度场、地震荷载等、低温)下的受力情况分析研究也亟待展开。
参考文献：
[1]刘玉擎. 组合结构桥梁[M]. 人民交通出版社, 2005.
[2]李淑琴,万水,陈建兵.一种新型抗剪连接件试验研究[J] .桥梁建设,2009,2009(4):17-19.
[3]苏庆田, 汪瑞, 王巍. T形开孔肋连接件基本力学性能的试验[J] . 结构工程师, 2011(06):104-109.
[4]林磊, 郑建荣. 钢-混凝土组合梁剪力连接件试验研究[J] . 科学技术与工程, 2011(05):215-217+224.
[5]郑双杰, 刘玉擎. 槽口型开孔板连接件抗剪及抗拉拔性能试验[J] . 中国公路学报, 2013, 26(4).
[6]Lorenc W . The design concept for the steel part of a composite dowel shear connection[J]. Steel Construction, 2016, 9(2):89-97.
作者简介：付宇航(1997-)，男，汉族，重庆开州人，重庆交通大学硕士研究生，研究方向：桥梁与隧道工程