摘 要:设计、制作了7组不同的孔内不设贯通钢筋的开孔钢板连接件试件共21个，完成了极限承载力试验。研究分析了钢板孔径大小、圆孔间距、钢板厚度及混凝土强度等对连接件极限承载力的影响，提出了连接件极限承载力和滑移的计算公式，供连接件设计时参考。

　　关键词 :开孔钢板连接件; 试验研究; 极限承载力; 滑移

　　Abstract: 21 test samples compsed of 7 different groups concering perforated steel plate connectors without perforated rebar in the holes were designed and made in this experiment , and the ultimate bearing capacity tests of the 21 test samples were accomplished. This article studies and analyzes the influence of some kinds of factors that the size of the holes on the steel plate, the distance between the holes, the steel plate sickness and the concrete strength have on the ultimate bearing capacity of the connectors. It also puts forward a computing formula of ultimate bearing capacity and slip so as to provide a reference for the connector design.

　　Key ward: perforated steel plate connector; experimental research; ultimate bearing capacity; slip

　　钢和混凝土是建造桥梁的两种主要建筑材料，这两种材料在物理和力学性能上具有不同的优势和劣势。如果只采用一种材料建造桥梁，其结构性能往往受到材料性能的制约而有所不足。近年来，钢—混凝土组合梁在我国土木工程建设中受到青睐。众所周知，连接件是影响钢—混凝土组合梁整体受力性能的关键元件。目前在我国工程中应用的钢—混凝土组合梁剪力连接件多为栓钉连接件，栓钉连接件属于柔性连接件。其主要优点是刚度较小，作用在接触面上的剪力会使其发生变形，当混凝土与钢梁之间产生一定的滑移时，其抗剪承载力不会降低。但是栓钉连接件需要焊接，焊接质量受人为因素影响大，不易保证。在大型的钢—混凝土组合梁桥中，由于设计的要求往往需要数以百万计的栓钉连接件，需要耗费大量的人力和物力，并且大大延长了施工工期，这给组合梁的推广应用造成了一定的困难。德国Leonhardt等人[1]于1987年提出一种开孔钢板剪力连接件(亦被称为Peforbond Strip)，这种剪力连接件由带孔的钢板组成。混凝土成形后，通过孔内一系列混凝土榫和孔间钢板来抵抗纵向剪力。开孔钢板剪力连接件具有⑴施工简便，不需要进行特别加工，只需在钢板上设置圆形孔;⑵沿钢板两面用贴角焊缝焊接，不需要专用的焊接设备;⑶圆孔中设置贯通钢筋可使连接件抗剪刚度、强度增大以及改善钢筋布置的施工性;⑷开孔钢板沿着翼缘纵向布置，可以起到加劲板的作用;⑸当板厚、孔距设置得当时，其破坏是孔中混凝土的剪切破坏，不受疲劳的影响等技术特点[2]。

　　开孔钢板剪力连接件不仅可作为钢梁与混凝土桥面板的连接件应用在组合梁中，还在需要设置很多焊钉连接件或钢筋布置较多或对疲劳性能要求较高的情况下考虑使用，应用十分广泛[2]。但这种新型连接件受力性能的试验研究，目前国内还处于初级阶段，相关的研究报道亦少见 [3] [4] [5] [6] [7]。因此，国内有必要对这种新型连接件的受力性能进行进一步的试验研究。开展本课题研究，对于我国这样一个桥梁众多的发展中国家来说，具有十分重要的现实意义和理论价值。 1开孔钢板连接件承载力试验 欧州钢结构协会(ECCS)《组合结构》[8]规定了试件的标准尺寸，本文考虑开孔钢板连接件是一种新型连接件，为了防止钢板在试验过程中偏心受压以及其局部挠曲，因而本次试验在标准推出试验的基础上进行了改进，即将钢板设计成受拉试件。其中，单孔钢板连接件试件分为4组，主要用来研究开孔钢板孔径、钢板厚度、ECC混凝土等对连接件本身刚度和抗剪承载力的影响;多孔钢板连接件试件分为3组，主要用来研究开孔钢板圆孔间距对连接件抗剪承载力的影响。

　　单孔钢板连接件试件分为4组，每组3个，共12个试件，编号为A1-1～A4-3。试件A1组的3个试件的开孔钢板孔径为100mm，试件A2组的3个试件的开孔钢板孔径为65mm，这两组试件主要用来研究开孔钢板孔径对连接件抗剪承载力的影响。试件A1组的三个试件的开孔钢板厚度为12 mm，试件A3组的三个试件的开孔钢板厚度为16 mm，这两组试件主要用来研究开孔钢板厚度对连接件破坏摸式和抗剪承载力的影响。试件A1组的三个试件采用普通混凝土，试件A4组的三个试件采用ECC混凝土，这两组试件主要用来研究ECC混凝土对连接件破坏摸式和抗剪承载力的影响。多孔钢板连接件试件分为3组，每组3个，共九个试件，编号为B1-1～B3-3，试件的钢板孔径皆为100mm，其中，试件B1组、B2组及B3组的各三个试件的圆孔间距分别为2d(d为圆孔直径)、3d和4d，这三组试件主要用来研究开孔钢板圆孔间距对连接件抗剪承载力的影响。

　　试验加载在扬州大学建筑科学与工程学院工程测试中心200t加载架下进行，试件对中后在混凝土板上两点垂直加载，由一台2000kN油压千斤顶加载，以位移计测量钢板与混凝土板之间的相对滑移。试验加载装置见图1。试验程序如下：

　　⑴试件的就位。为了保证试件在加载过程中传力垫块下端混凝土均匀受力，须在传力垫块下端垫砂石;

　　⑵精确对中千斤顶，保证加载过程中不偏心;

　　⑶安装仪表及测试设备;

　　⑷对试件先进行两次预加载，根据采集的数据适当调整传力垫块的放置，直至符合要求，然后进行正式试验。需要说明的是，试验开始时的每级荷载增量以及当混凝土出现裂缝后的每级荷载增量应根据圆孔直径、混凝土强度等确定。

　　图1 试验加载装置 图2 荷载—滑移曲线

　　2试验结果及分析

　　2.1试验现象

　　在加载初期，试件外观均没有明显的现象，滑移变化非常缓慢; A1、A2及A3(A4试验结果另文分析)加载到极限荷载的约40%～45%左右时，B1、B2及B3加载到极限荷载的约25%～30%左右时，试件两侧混凝土表面沿钢板长度方向由上而下出现微细纵向裂缝;随着荷载的继续增加，纵向裂缝宽度变大，并且向下沿伸;当加载至极限荷载时，两侧混凝土表面沿钢板长度方向纵向裂缝宽度变大，并且基本对称地向下沿伸至试件的混凝土底面，此时试件破坏(破坏模式为剪切破坏)，荷载急剧下降，因孔内不设贯通钢筋，试验中只测得试件破坏前一级荷载时的钢板与混凝土间的相对滑移。

　　2.2主要试验结果

　　由于试件的尺寸制作偏差、孔內混凝土密实度的不均匀、横向钢筋位置的错位及试验诸多随机因素的影响，因此，完全保证同一组试件中每一试件都受力相等直至其破坏是非常困难的。为了更好的综合评价连接件的受力，取试件所受极限荷载与连接件的圆孔数之比作为单个连接件的承载力。试件的主要试验结果见表1。

　　表1 试件的主要试验结果 试件 砼抗压强度 极限荷载　 单孔最小承载力 滑移

　　编号　 (Mpa) (kN)　　 (kN)　 (mm) A1-1　　 35.1 246　　　 246　　　　 1.79

　　A1-2　　 35.1 250　　　　　　　 1.63

　　A1-3　　 35.1 275　　　　　　　 1.64

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