论文首先总结了当前PBL剪力键的研究成果,并在此基础上,设计了3批次28组较大规模的PBL剪力键试验,深入研究混合结构中PBL剪力键的静力性能及变形特征,揭示PBL剪力键的承载机理,厘清剪力键群与单个剪力键之间的内在关系,精确评估混合结构PBL剪力键群的极限承载能力,探索PBL剪力键群的荷载传递规律,提出适合于工程计算的PBL剪力键群荷载传递模型。为此,主要完成了以下六个方面的研究工作：(1)为获得剪力键内钢筋混凝土榫及垂直于开孔板面的约束等微观力学特征,引入分布式传感光纤测试系统,有效地捕捉了PBL剪力键核心构件的应变分布特征；基于弹性地基梁理论和改进的共轭梁理论,分析了穿孔钢筋的力学行为和变形特性,提出了PBL剪力键屈服滑移的理论计算公式；基于对外围混凝土中横向钢筋的分布式应变测量,并结合理论分析,给出了PBL剪力键开孔板界而间竖向滑移与横向膨胀变形的关系曲线,为剪力键承载机理的研究奠定了试验基础。对承载机理试件的试验研究表明：在剪力键屈服滑移以前穿孔钢筋的销栓作用对剪力键的承载力贡献较小,而在加载后期,由于穿孔钢筋剪切曲折引起的“索效应”使得销栓作用渐趋明显。(2)根据混凝土结合面的剪力传递理论,并结合有限元分析,阐明了基于剪力-摩擦理论的PBL剪力键的剪力承载机理,即：混凝土榫在外荷载作用下产生断裂,断裂面相对滑移时其骨料的相互嵌锁导致界面间产生横向膨胀变形,使得垂直于开孔板面约束钢筋的反向夹持作用得到逐步发挥,进而在开孔板开孔附近的椭圆形区域产生了较大的剪切—摩擦效应,连同开孔板界面间的粘聚力及穿孔钢筋的插销作用,构成了混合结构PBL剪力键承载力的三大组成部分。基于对混合结构PBL剪力键承载机理的分析,给出了PBL剪力键单键的极限承载力计算公式,与试验结果比较表明公式具有较高的精度。(3)混合结构PBL剪力键与叠合梁PBL剪力键力学行为的主要区别来源于横向约束的显著不同,为此基于PBL剪力键承载机理的剪力-摩擦理论的相关限制条件,研究确定PBL剪力键横向约束的上限和下限指标；基于混凝土局部分析的拉压杆模型和混凝土的局部承压理论,提出了PBL剪力键合理构造及具体指标的计算公式,分析研究了多排剪力键避免劈裂破坏的理论最小间距需求,为工程设计和应用提供理论支撑。(4)基于非线性有限元数值模拟方法,引入金属材料的延性损伤及剪切损伤本构模型,深入研究了多排PBL剪力键群中穿孔钢筋的塑形变形、损伤发展及失效特性,给出了由穿孔钢筋渐进损伤导致的“索效应”折减系数和剪力-摩擦效应损伤折减系数的计算方法,提出PBL剪力键群极限承载能力的计算公式；基于大量的PBL剪力键的试验测试数据,提出PBL剪力键弹性刚度的计算公式；结合剪力键的剪力-摩擦承载机理,综合确定了混合结构PBL剪力键群的正常使用极限状态指标；基于快速模拟退火算法,提出了准确的多参数的PBL剪力键荷载-滑移本构方程。(5)为明晰多排多列剪力键之间的相互影响,通过对穿孔钢筋的夹持力作用的弹簧比拟,基于弹性地基板理论,提出了剪力键的影响作用半径的计算公式。基于分布式光纤的剪力键开孔板应变分布研究表明：开孔板面沿加载方向的空间应变分布可退化为二维平面化的应变分布；沿加载方向开孔板的归一化应变可采用Lorentz曲线来表征。基于PBL剪力键归一化应变的Lorentz分布曲线的数学特征,引入连续化的分析方法,推导了剪力键群竖向受力的基本微分方程,提出了PBL剪力键群荷载传递模型及其迭代算法。与试验结果对比表明,该算法计算方便、理论意义明确,具有足够的工程精度。(6)为数值模拟剪力键群的承载能力及荷载传递行为,引入了ALE自适应网格技术和子循环集成高级算法,进行了混凝土材料特性扩展的二次开发,编写了用户自定义场变量子程序(USDFLD),实现了对混凝土剪胀角功能梯度模型的有效模拟,准确模拟了混凝土榫的剪胀、穿孔钢筋的损伤及剪力键的屈服强化特征,为PBL剪力键的有限元仿真分析提供了详尽的参数取值及经验借鉴。