典型的钢混凝土组合梁及其断面形式
典型的钢混凝土组合梁及其断面形式
连接件是保证组合梁中钢与混凝土共同受力的关键。它包含多种类型，如胶结型、摩擦型及机械型等。现代组合桥梁中大多采用机械型连接件。这其中比较常用的就是焊钉与开孔板连接件。
焊钉连接件
开孔板连接件
焊钉充当钢-混凝土组合桥的连接件时，身柄承受界面剪力,焊钉头约束界面分离，承受拉拔力。焊钉的破坏形式与周围混凝土的性能有关。一般而言，当焊钉根部周围混凝土强度较高时，焊钉根部易被剪断；反之焊钉发生变形，周围混凝土大范围破坏。
焊钉根部剪切破坏
焊钉周围混凝土大范围破坏
有关焊钉的研究起始于上世纪30年代，50年代后期以来研究成果大量涌现。这些研究主要集中在焊钉的静力与疲劳性能等方面。目前国内外的设计规范根据这些已有的研究成果给出了单个焊钉的抗剪承载力计算公式以及疲劳S-N曲线。
美国里海大学Vest等人在上世纪50年代采用推出试验提出了焊钉抗剪承载力计算公式。上世纪60年代，Slutter和Fisher等人通过疲劳推出试验总结了焊钉的疲劳S-N曲线，并被美国AASHTO参考采用。80年代，日本大阪大学前田幸雄通总结了混凝土浇筑方向对焊钉疲劳寿命的影响。近年以来，韩国的Shim等人则研究了焊钉间距对其疲劳性能的影响。Oeheler，Hanswille等人又分别总结了焊钉的疲劳抗剪刚度与承载力的退化特点。Jonshon,中岛章典、Feldmann等人研究了疲劳荷载特性对焊钉疲劳性能的影响。
焊钉推出试验设置
在国内，相关高校及研究机构的专家和学者们分别对混凝土特性（高强混凝土、高性能混凝土、砂浆、橡胶混凝土等）、腐蚀、疲劳等对焊钉的影响进行了试验研究和数值模拟。同济大学桥梁工程系钢与组合结构桥梁研究室也对焊钉连接件进行了多年的研究，苏庆田教授等研究了活载布载形式对焊钉受力的影响。吴冲教授等研究了当焊钉成群布设时群钉效应对焊钉受力的影响。刘玉擎教授等总结了混凝土强度及焊钉尺寸对焊钉抗剪承载力的影响。徐晨副教授等研究了轻量混凝土及钢纤维混凝土对焊钉静力与疲劳性能的影响，并尝试运用红外热成像等技术来对这种埋置于混凝土中的焊钉的疲劳损伤进行检测评估。
焊钉成群布置的群钉连接件
运用红外热成像技术对焊钉疲劳损伤进行评估
焊钉根部的疲劳破坏模式
目前，国内外有关钢-混凝土组合桥的研究主要集中于静力与疲劳性能，桥面板损伤、界面承载力、腐蚀及维修加固等问题，有些已取得了丰硕的成果并应用于工程实践。另一方面，高性能组合结构体系的开发等也正在研究当中。这其中适应桥梁工业化建造技术的装配式组合梁因为能够显著减少桥梁施工对交通和环境等造成的影响而具有广阔的发展和应用空间。
在预制混凝土桥面板装配式组合梁中，焊钉通常是被成群布设并埋置于预制板后浇孔中。群钉中焊钉间距相对狭窄，对受力产生不利。目前在国内外的设计规范中针对群钉效应的详细条文还很缺乏。在实际设计中，往往通过增大群钉中焊钉的尺寸或数量来提高安全富余，确保连接安全。但采用这种经验性的方法将可能出现大量的焊钉或大尺寸焊钉在相对狭窄的范围内进行焊接，对受焊的钢翼缘产生损伤，对连接件设计的合理性甚至结构的安全都将造成影响。如何减少群钉效应对组合梁安全及耐久性产生的不利影响，优化焊钉的设计是目前针对这种连接件的主要研究方向之一。