随着现代施工工艺的快速发展,预制装配式钢混组合结构因其现场施工快速、工程造价低、耐久性良好和生命周期成本低等特点,在桥梁工程中逐渐得到了广泛的应用。钢-预制混凝土桥面板组合结构可以使钢材的受拉性能和混凝土的受压性能得到充分的利用,较大程度地降低结构的重量,使桥梁结构的跨越能力得到进一步的提升。剪力连接键是连接钢梁与预制混凝土桥面板的关键元件,使两种结构能够形成一个有效的整体而共同工作,增强组合结构纵向抗剪能力并限制两个构件之间的法向分离/掀起。栓钉剪力键具有制作简单、安装方便和经济性能好等优点,在钢-混凝土组合结构中得以推广应用。钢-预制混凝土桥面板组合结构的力学性能很大程度上由混凝土板中栓钉剪力键的抗剪性能决定,但高强混凝土中栓钉剪力键抗剪性能的研究目前还比较缺乏。本文通过推出试验、有限元分析和理论推导三方面相结合的方法,对钢梁与预制高强混凝土(high-strength concrete,HSC)板之间的集簇式栓钉剪力键抗剪性能进行研究,主要包括以下几个方面:(1)阅读国内外相关文献对剪力连接键的研究现状进行归纳和总结,制定钢梁与预制HSC板之间集簇式栓钉剪力键抗剪性能的研究方案。(2)在参考欧洲规范推荐的钢-混凝土组合结构标准推出试验模型的基础上,利用推出试验对高强混凝土板中栓钉剪力键抗剪性能的影响因素进行研究。本文共制作了12个推出试件,研究了栓钉高度、栓钉直径、栓钉布置形式、预制板厚度和剪力槽浇筑方法等参数对栓钉剪力键抗剪性能的影响。推出试验的结果显示,栓钉剪力键的抗剪强度主要受栓钉直径的影响,栓钉高度、栓钉布置形式和预制板厚度对其影响很小,剪力槽的浇筑方法对栓钉剪力键的抗剪强度几乎没有影响。(3)在数值分析方面,将应用ABAQUS软件建立的有限元模型与本文的推出试验结果进行对比并验证有限元模型的正确性。利用经验证的数值模型对高强混凝土中栓钉剪力键抗剪性能的影响因素(栓钉高度、栓钉直径、栓钉间距、预制板厚度、剪力槽混凝土强度和剪力槽浇筑方法)进行量化的参数分析。其中,栓钉剪力键的抗剪强度随栓钉直径和混凝土强度的增加近似呈线性增长,而随栓钉高度的增大仅有较小的增幅。栓钉间距和预制板厚度的增加对栓钉的抗剪强度影响不显著,剪力槽的预制浇筑与整体浇筑效果基本一致。(4)在钢-混凝土组合结构现行规范的基础上,将钢梁与预制HSC板之间栓钉剪力键抗剪承载力的有限元模拟值和现行规范的计算值进行对比,现行规范公式对栓钉剪力键抗剪承载力的预测有所偏差。基于推出试验和有限元分析的结果,本文提出了一个更精确的预测栓钉剪力键抗剪承载力,并通过相关的试验数据进行验证,所有试件的抗剪承载力预测值与试验值之比的平均值在0.972和1.022之间,这表明所提公式能够很好地预测栓钉剪力键的抗剪承载力。