钢—混凝土组合梁中剪力钉的布置原则及单钉承载力的确定

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发布时间：2021-09-12

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钢一混凝土组合梁中剪力钉的布置原则
及单钉承载力的确定
王帆
(西南交通大学土木工程学院，四川成都610031)
摘要：钢一混凝土组合梁自应用于工程领域以来就备受关注，尤其经过几十年的理论研究和工程实践，
已经形成了较为系统的设计理论和方法。本文以武汉鹦鹉洲长江大桥的主梁设计为切入点，通过参考
国内外相关规范，介绍了钢一混凝土组合梁在设计时剪力钉单钉承载力的确定方法，并比较了各种规范
在计算单钉承载力时所考虑的因素，即其承载力与剪力钉材料强度、混凝土板强度和焊钉高度与直径比
值有关，此外还介绍了各国规范规定的剪力钉的布置原则。期望为我国以后进一步研究剪力钉提供更
多的借鉴。
关键词：连接件组合梁剪力钉承栽力规范
中图分类号：U448．38 文献标识码：A DOI：10．3969／j．issn．1003-1995．2013．08．02
钢一混凝土组合梁综合了钢梁和钢筋混凝土梁的
特点，且组合后的性能超过了两种材料各自的力学性
能。与钢筋混凝土梁相比，可以有效地减小构件截面
尺寸，减轻结构自重，减小地震作用，增加有效使用空
间，降低基础造价，方便施工安装，缩短建设周期，增加
构件的延性等；与钢梁相比，可以减小用钢量，增加刚
度，提高行车舒适性，改善结构动力特性，增强稳定性
和整体性，提高结构的抗火性和耐久性等。目前
已被广泛应用。
在钢一混凝土组合结构中，需使用连接件把两者
结合在一起，其主要用于承担钢梁与混凝土桥面板间
的剪力。连接件被称为剪力钉、剪力键、剪力连接件
等，最常见的连接件是圆柱头焊钉，它的力学性能不具
有方向性，即不必考虑受力方向进行设置，且施工方
便，质量容易保证。对钢一混凝土组合梁，目前已作了
大量的模型试验和仿真计算，但所做工作主要局限于
对钢一混凝土结合段进行构造、力学性能和承载力的
验证性研究，而在设计施工应用中，连接件该如何
布置，其承载力在设计时该如何取值，我国公路行业还
未对此编制出完善的规范或规程。本文以武汉鹦鹉洲
长江大桥的主梁设计为背景，通过具体实例查找国内
外相关规范，并通过相互比较，从而最终得出具有一定
安全储备的剪力钉承载力。
收稿日期：2013．01．04；修回日期：2013．04．15
作者简介：王帆(1990一)，男，陕西铜川人，硕士研究生。
1 工程概况
武汉鹦鹉洲长江大桥位于武汉长江大桥与武汉白
沙洲长江大桥之间，北接汉阳的马鹦路，南连武昌的复
兴路，是武汉第8座长江大桥和第9条过江通道。大
桥距下游武汉长江大桥约2．0 km，距上游规划的杨泗
港过江通道约3．2 km，距武汉白沙洲长江大桥6．3
km。其主梁设计采用钢一混凝土组合梁，梁高3 in，钢
梁采用工字型板梁；桥面板为钢筋混凝土结构，板厚
20 cm，采用C60混凝土、ML15钢剪力钉。结合我国
的工程经验并参考日本相关规定，钢一混凝土组合梁
中剪力钉直径应≥19 mm，本桥剪力钉直径选用22
mm，高度140 mm。
2 单钉抗剪承载力
我国公路规范中缺少剪力钉承载力的相关条文，
剪力钉的承载力拟按我国建筑钢结构规范、日本道路
桥示方书、英国规范和欧洲规范的相关内容设计。
2．1 我国建筑钢结构规范
焊钉承载力设计值
N：=0．43A √E f <0．7A
式中E —— 混凝土弹性模量；
A —— 圆柱头焊钉钉杆截面面积；
．，，一圆柱头焊钉抗拉强度设计值；