宽幅混凝土斜拉桥箱梁剪力滞效应研究
斜拉桥Π形结合主梁施工过程剪力滞系数变化规律
斜拉桥Π形结合主梁施工过程剪力滞系数变化规律
在Π形斜拉桥的主梁施工过程中，剪力滞系数是一个重要参数。
剪力滞系数是描述
梁的非线性行为的一个参数，是指在往复荷载作用下，梁内荷载-变形曲线的非线性部分
与线性部分之比，它是描述梁在非线性状态下所具有的滞回性的关键参数。
Π形斜拉桥的主梁施工过程中，剪力滞系数的变化规律是影响结构性能的一个关键因素。
根据实测数据和分析计算，可以得出以下结论：
（1）在主梁预应力施工前期，剪力滞系数较小，接近于0.1左右。
这是因为此时主
梁截面尺寸较小，荷载作用下截面处的剪力比较小，主梁的柔性较大，处于线性弹性阶段。
（2）随着主梁预应力施工的进行，剪力滞系数逐渐增大，大约在预应力施工完成的70%左右达到峰值。
此时主梁截面尺寸逐渐增大，预应力钢束张力逐渐增大，剪力滞系数
也逐渐增大，达到峰值时一般在0.3左右。
（3）预应力施工完成后，剪力滞系数开始逐渐降低，在负荷再降到原点时基本恢复
到预应力施工前的状态。
这是因为此时主梁的结构在一定程度上已经稳定，剪力滞效应在
一定程度上得到了抑制。
综上所述，Π形斜拉桥主梁施工过程中剪力滞系数的变化规律是在前期较小，随着施工进展逐渐增大并在一定程度上收敛的趋势。
在实际施工中，需要注意控制预应力施工张
力的大小，以及注浆质量等因素对剪力滞系数的影响。
宽幅脊骨梁矮塔斜拉桥剪力滞效应分析及试验研究
宽幅脊骨梁矮塔斜拉桥剪力滞效应分析及试验研究刘傲;林文强;宋军【摘要】以江肇高速公路西江特大桥为背景,研究宽幅脊骨梁矮塔斜拉桥截面正应力分布规律.通过理论计算并结合实桥试验验证,得出了各关键断面应力不均匀系数,为优化预应力钢束设计及改善宽幅截面受力性能提供了依据.【期刊名称】《城市道桥与防洪》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】3页(P78-80)【关键词】矮塔斜拉桥;剪力滞;效应分析【作者】刘傲;林文强;宋军【作者单位】广东省南粤交通投资建设有限公司,广东广州510101;广东省南粤交通投资建设有限公司,广东广州510101;同济大学,上海市200092【正文语种】中文【中图分类】U448.27江肇高速公路是珠江三角洲经济区外环公路的西环段，位于珠江三角洲西部地区。
路线起于江门市杜阮镇，终于肇庆市四会市东城区。
西江特大桥是江肇高速公路建设难度最大的控制性工程，也是江肇高速公路的标志性工程。
大桥位于永安镇与沙浦镇之间，桥位跨越西江主干流，主桥为四塔五跨单索面脊骨梁预应力混凝土矮塔斜拉桥，跨径布置为128 m+3×210 m+128 m=886 m，采用墩、塔、梁固结刚构体系，见图1。
大桥主梁为预应力混凝土结构，采用变高度斜腹板单箱三室宽幅脊梁断面。
顶板宽38.3 m，悬臂长8.15 m，两侧设5.15 m宽后浇带，在同类型桥梁中，桥面宽度和挑臂长度均较大，故剪力滞效应明显，应对其顶底板纵向剪力滞效应进行研究。
箱梁纵向受力不均匀性主要受剪力滞效应以及偏载效应影响。
关于剪力滞理论以及翼缘板有效工作宽度的研究，早在20世纪20年代就开始了，虽然对剪力滞问题提出了较多的理论，如弹性理论解法、比拟杆法、能量变分法、数值分析法等进行分析和求解，但这些方法大多依赖于假定位移函数，计算结果偏理想化，新结构以及分节段受力特性使得传统算法存在较多的不足之处[1-4]，在西江特大桥中，主梁体系具有如下特点：（1）主梁为宽幅脊梁，顶底板普遍较薄，悬臂较长，首先会会加剧剪力滞效应，其次边载偏心距增大，也会加剧扭转和偏载效应；（2）主梁悬臂分次浇筑，后浇段受力时机及纵向受力特征与一次浇筑构件存在本质区别；（3）单索面矮塔斜拉桥体系，索力传递不均匀，成为纵向受力不均匀原因之一；（4）悬臂施工，各截面剪力滞效应随各阶段荷载及边界的变化产生变化，不加以验算配筋，可能导致施工阶段主梁局部开裂或破坏，目前剪力滞研究中较少涉及。
剪力滞后效应概念普及
（shear-lag effect）在结构工程中是一个普遍存在的力学现象，小至一个构件，大至一栋超高层建筑，都会有剪力滞后现象。
剪力滞后有时也叫剪切滞后，具体表现是，在某一局部范围内，剪力所能起的作用有限，所以正应力分布不均匀，把这种正应力分布不均匀的现象叫剪切滞后。
例如在墙体上开洞以后，由于横梁变形使剪力传递存在滞后现象，使柱中正应力分布呈抛物线状，称为剪力滞后效应。
剪力滞后效应的概念是在箱梁中提出的。
剪力滞后效应在T型、工型和闭合薄壁结构中（如筒结构和箱梁）表现得较为典型，在这些结构中通常把整体结构看成一个箱形的悬臂构件。
当结构处于水平力作用下时，主要反应是一种应力不均匀现象，柱子之间的横梁会产生沿着水平力方向的剪切变形，由此引起弯曲时远离肋板的翼板的纵向位移滞后于肋板附近的纵向位移，当翼板与腹板交接处的正应力大于按初等梁的计算值，称为正剪力滞，反之为负剪力滞。
剪力滞概念与有效分布宽度相同，前者用不均匀应力表示，后者用一等效板宽表示。
为了使简单梁理论能够用于宽翼缘梁的分析，故对翼缘定出个“有效翼缘宽度”翼缘的有效宽度为假设的翼缘宽度，沿其宽度上受均匀压缩，其压缩值如同在同样的边缘剪力作用下的实际翼缘的受载边缘数值一样。
另外，有效宽度可以视为理论的翼缘宽度，该理论翼缘承受具有均匀应力的压力。
该均匀应力与原型宽翼缘处的应力峰值相等，而且总压力值相等。
在框筒结构中，结构整体可以看成一个箱形的悬臂构件。
在水平力作用下，柱子之间的横梁会产生沿着水平力方向的剪切变形，从而使得翼缘框架中各柱子的轴力不相等：远离腹板框架的柱轴力越来越小，翼缘框架中各柱轴力呈抛物线形，同时腹板框架中柱子的轴力也不是线性规律。
这就是一种剪力滞后效应。
混凝土斜拉桥主梁剪力滞研究
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箱形截面梁的剪力滞效应
２ ． ３能量变分 法 能量变分法是现在被采用的比较多的～种 方 法。 它从 假设箱梁翼板 的纵 向位移模式 出发 ， 以梁 的竖 向位移和描述翼板剪力滞 的纵向位移 差 的广义位 移 函数为未知数 ， 应用最小势 能原 理建立控制微分方 程 ， 而获得应力和挠度 的 从 闭合解 。能量变分法最早由 ＥＲ ｉ ｅ ・ｅｓ ｓ ｒ提出 ， 他 假 设翼板 的纵 向位 移沿 横 向按 二次 抛物 线分 布 ，并且该方法首次成 功解 决了集 中荷载及 均 布荷 载作用下 简支梁 和悬臂梁 的剪力滞 问题 。 很多学者 在此基础上 ， 将此 方法推广到假设 Ｎ 次抛物线位移 函数 的方法来解决箱梁 的剪力滞 问题 。 中国内学者郭金琼教授等在 ＥＲ ｉｅ 其 ＂ｅ ｓｒ ｓ 微分方程 的基础上 ， 将翼板纵 向位移沿横 向分 布 函数修改 为三次抛 物线 ， 做法为 ： 箱 具体 假设 梁半顶板 、 悬臂板级半底板 宽度 分别为 ∈ 、 、 。 ｂ 铷 引入两 个广 义位移 ｗｚｕ 用来 描述 梁 的 （、 ， ） 竖 向变位和纵向变位 ， ： 则
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以经典的弹性理论为基础 ，其优 点 能获得较 是 精确的解答 ， 能够很好的解决简单 的力学模型 ， 经常用于等截面简支梁 的剪力滞 问题求解 。其 中， 弹性折板法运 用谐波分析的方法 ， 可以求解 各种支承条件的梁 。用该方法研究悬臂 箱梁是 个由板件构成的实际 的空 间体系 ，分析时比 应 用有限元法能大大节约时 间，况且 它是 一种 精确解 。 但是 ， 洼理论解法 由于分析和计算公 弹 式的繁琐 ， 很难应 用于实际 的工程 问题 ， 法用 无 于复杂结构 问题 的分析 。
・
箱形梁的剪力滞效应分析
箱形梁的剪力滞效应分析摘要: 针对某100m+192m+100m预应力混凝土连续刚构桥的箱梁受力特征，以现有的剪力滞效应理论为基础，并利用三维通用有限元分析软件ANSYS，建立本桥在运营阶段的三维有限元实体模型，分析了该桥在恒载、恒载与预应力荷载组合下的箱梁顶底板的应力分布情况，同时根据相关公式计算了各截面的剪力滞系数。
关键词：箱梁有限元实体模型剪力滞系数0引言箱梁剪力滞效应是指在箱形梁中,产生弯曲的横向力通过肋板传递给翼板,而剪应力在翼板上的分布是不均匀的,在肋板与翼板的交接处最大,随着离开肋板的距离增加而逐渐减小,因此,剪切变形沿翼板的分布是不均匀的。
由于翼板剪切变形的不均匀性,引起弯曲时远离肋板的翼板之纵向位移滞后于近肋板的翼板之纵向位移,因此弯曲应力的横向分布呈曲线形状,这种弯曲应力分布不均匀的现象,称作剪力滞效应。
剪力滞效应常用剪力滞系数λ来衡量,λ的经典定义为:当λ值大于1时称为正剪力滞效应:而当λ值小于1时称为负剪力滞效应混凝土箱梁桥虽然是空间结构，但通常按平面梁单元进行简化分析，这种计算能够把握桥梁结构纵向抗弯、抗剪的主要规律，在一般情况下，能够较好地保证结构的安全度。
然而，在大跨度、宽箱体及曲线梁桥中，结构的空间效应比较显著，难以通过平面计算解决，在这些情况下，考虑箱梁桥的空间弯曲、剪滞、扭转、畸变等效应就显得十分重要。
为考虑箱梁在偏载作用下的扭转、畸变等效应，在工程设计中，经常引入偏载增大系数用以修正按平面杆系计算的截面应力值。
有关箱梁剪力滞的相关成果已纳入规范标准之中，例如德国工业规范（DIN1075）、美国公路桥梁设计规范（(AASHTO—LRFD)、中国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）、中国《高速铁路设计规范》（试行）（TB 10621-2009）。
笔者通过对某特大桥进行空间有限元分析，讨论该桥在不同荷载下的剪力滞效应，为今后的桥梁设计提供一定的参考。
单索面宽幅矮塔斜拉桥拉索作用下主梁剪力滞效应分析
塔 斜 拉 桥 ， 梁 宽 度 达 到 ３ ． Ｉ考 虑 到 索 力 在 主 ８ ３Ｉ， Ｔ
主梁 中传递 的滞后性 和减轻宽 幅主梁施 工时剪力 滞效应 ， 该主梁 两侧 设 ５ １ 宽 后 浇段 ， 梁后 ． ５ｍ 箱 浇段滞后 ５个梁段 （ ２ 浇筑 ． 了明确 地 了 共 Ｏｍ） 为
收稿 ！ 期 ：Ｏ Ｏ Ｏ — ８ Ｅ ｌ ２ ｌ — ７２
方 案 ， 径 布 置 为 １ ８Ｉ＋ ３ ２ ０ｍ＋ １８ｍ ， 跨 ２ Ｉ × １ Ｔ ２ 桥 塔 高 ３ ． Ｉ主 梁 采 用 变 高 度 斜 腹 板 单 箱 三 室 宽 ０ ５Ｉ． Ｔ
桥 面中 的传递 角度也发 生变化 ． 文献Ｅ ］ 究分 析 ４研 不 同横 梁 间距 组合梁在 轴 向力作 用下桥 面混凝 土
解 索 力 在 主 梁 中 的 传 递 规 律 和 剪 力 滞 效 应 ， 文 本
以 西 江 特 大 桥 为 研 究 背 景 ， 此 进 行 了研 究 ． 对
进一步增 大 ， 宽跨 比和宽 高 比随之增 大 ， 剪力滞 效 应更 加明显 ｌ． ３ 在主梁拉 索锚 固部 位 ， ］ 是将 拉索 的
应 力 混 凝 土 斜 拉 桥 在 轴 向 力 作 用 下 混 凝 土 板 中 应
力 分布及传 递角度 ， 建议传 递角度 为 ２ ． 。 箱 梁 中 传 递 的 研
究 ， 在 建 的 西 江 特 大 桥 是 世 界 上 主 梁 最 宽 的 矮 而
中 图 法分 类 号 ： ４ ． ７ Ｕ４ ８ ２ Ｄ ： ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ — ８ ３ ２ １ ． ６ ０ ０ ＯＩ １ ． ９ ３ ｉｉｓ ． ０ ６ ２ ２ ． Ｏ ０ ０ ． ０
矮 塔 斜 拉 桥 起 源 于 日本 ， 有 塔 矮 、 刚 、 兼 梁 索 集 中 及 外 形 美 观 等 特 点 ＿ ， 年 来 在 国 内 外 城 市 １近 桥 梁 中 得 到迅 速 的 发 展 ． 这 种 结 构 来 说 ， 拉 索 对 斜
箱梁的剪力滞效应研究综述
。建筑与工程ｏ
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ ＯＧ Ｏ ＭＡ Ｉ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ ＯＬ ＹＩ Ｒ ＴＯＮ ＮＦ
２１ ０ ０年
第 ２ 期 ３
箱梁的剪力滞效应研究综述
胡 欣 （ 汉交 通职 业学 院 湖北 武汉 武
【 摘
４０ ６ ３ ０ ５）
要】 本文介绍 国内外研究 箱梁剪力滞效应的方 法原理 和研 究成果 ， 比较其适 用性和优 缺点 ， 为今后 开展 箱梁剪力滞效应研究提供 了
衡 条 件 和 变 形 协 调 条 件 建 立 一 组 微 分 方 程 。 一 般 情 况 下 ． 带 悬 臂 翼 ２ 箱 梁 剪 力滞 效 应 研 究 的 展 望 不 板 的单 室 矩 形 箱 梁 取 ５根 杆 来 计 算 ． 精 度足 可 。 １ ９ 其 ９０年 ， 士 铎 教 张 综 上所 述 。 内外 学 者 研 究 薄 壁 箱 梁 剪 力 滞 问题 所 提 出 的 理 论 和 国 授 等 人 将 三 杆 比拟 法 用 在 求 解 变 截 面 连 续 箱 梁 中 去 。比拟 杆 法 不 仅 解 方 法 各 有 特 点 ， 也 都 受 到 一 定 的 限制 ， 存 在 着 一 些 共 同 的 问 题 。 但 并 笔 决 了 受 弯 构 件 的 剪 力滞 问 题 ， 还解 决 了 受 轴 向 力 作 用 构 件 的 剪 力 滞 问 者对 今 后 薄壁 箱 梁剪 力 滞 研 究 方 向提 出几 点 建 议 。 题 ， 于 在 压 、 荷 载 共 同作 用 下 加 劲 梁 的 剪 力 滞 问 题 可 用 叠 加 法 求 至 弯 ２１ 研 究 理 论 目前 剪 力 滞 的研 究 理 论 基 本 停 留在 传 统 的 弹 性 力 学 ． 得。 方法上 ， 已不 能适 应 复杂 结 构 分 析 的要 求 。 为半 解 析 法 的 有 限 段 法 ． 作 １３ 弹 性 理 论 解 法 弹性 理 论 的 解 法 是 建 立 在 经 典 弹 性 理 论 基 础 之 ． 尽 管 能将 二 维 位 移 场 按 一 维 离 散 ， 而 降 低 离 散 的 自由 度 ， 降低 了 从 亦 上 的 ， 括 正 交 异性 板 法 、 包 折板 理 论 和 板 壳理 论 等 。 待 求 方 程 组 的 阶数 。但 由于 有 限段 法 是 沿 着 横 断 面 中线 的方 向离 散 ． 瑞斯 纳 ｆ．ｅｓｎｅ） 上 下 板 为 波 纹状 的 悬 臂 矩 形 箱 梁 截 面 的 剪 ＥＲ ｉ ｅｒ ｓ 把 按 一 般 的有 限 单 元 技 术 ， 段 单 元 间的 搭 接 处 理 造 成 困 难 。 此 ， 改 梁 因 需 力 滞 问 题 比拟 成 一 正 交 异 性板 进 行 了 分 析 与 研 究 ， 作 了 近似 简 化 处 进 有 限 段 法 的 单 元 模 型 ． 用 广 义 协 调 法 、 糊 广 义 参 数 法 及 样 条 函 并 利 模 理 。 马尔 可 ｆ ｌｏｉ 等 人 进 一 步 用 此 法 分 析 了加 劲 箱 梁 的 剪 力 滞 效 Ｍａｃｌ） ｎ 数 法 等 理 论 完 善 剪 力 滞 的单 元 模 型 ． 以提 高 计 算 精 度 。 应 。 正 交 异 性板 法 所考 虑 的是 整个 箱 梁 ， 施 加 的 荷 载 要 用 傅 立 叶 级 所 桥 梁 结 构 大 部 分 采 用 钢 筋 混 凝 土 作 为 主 要 材 料 ， 际上 钢 筋混 凝 实 数表达 ， 因而 比较 繁 琐 ， 应 用 上 也 受 到一 定 限 制 。 弹 性 折 板 理 论 由 在 土 受 力 时 呈 现 出 弹塑 性 状 态 ， 所 谓 的 非 线 性 。 目前 剪 力 滞 研 究 仅 停 即 Ｇ ｌ．ｅｇ和 Ｌｖ ｏｄＢ ｒ ｅｅ提 出 ． 定板 平 面 内 与 平 面 外 的 性 能 是 完 全 独 立 的 ， 假 留在 弹 性 范 围 ． 于 材 料 非 线 性 方 面 几 乎 还 未 涉 及 到 ， 展 材 料 非 线 至 开 板 端 在平 面 外位 移 和转 角 以及 平 面 内横 向位 移 都 是 受 到 约 束 的 ， 对 但 性剪力滞理论研究是有必要 的。 翘 曲 则 为 自由 。．．ｉｓｎ和 Ｍ． Ｈｉ ａ ｌ ９ ６年 提 出 了 用 板 壳 理 论 Ｊ Ｇｂｏ Ｅ Ｈ． ｔ ｎｔ １７ ｗ ｙ ２２ 荷 载 形 式 目前 剪 力 滞 理 论 研 究 的 荷 载 形 式 基 本 上 停 留在 静 载 ． 分 析 箱梁 的 剪力 滞 效应 。 们 认 为各 种截 面 形状 的 箱 梁 都 可看 作 是 板 他 范 围的 竖 向集 中荷 载 和 分 布 荷 载 。 际 上 大 跨 径 桥 梁 大 多 数 采 用 预 应 实 单 元 和 筒 壳 单 元 的组 合 体 ， 因而 ， 引 用 板 的 理 论 和 筒 壳 理 论 加 以处 力 混 凝 土 结 构 或 斜 拉 桥 等 压 弯 体 系 ， 们 都 处 于 轴 向和 横 向荷 载共 同 可 它 理 ， 种 理 论 的前 提 对 板 厚 要 求 相 同 。 这 作用下的受力状态 。 因此 ， 进 一 步 研 究 压 弯 薄 壁 结 构 的 剪 力滞 问题 ， 需 国 内 的 宋启 根 教 授 曾用 弹 性 平 面 应 力 理 论 求 解 了 Ｔ形 、 形 和 箱 Ｉ 尤 其 要 探 索 考 虑 剪 力 滞 的 二 阶 稳 定 理 论 。 外 有 关 动 荷 载 的 剪 力滞 研 另 形 粱 在压 、 荷 载共 同作 用 下 ， 用 于 简 支 、 臂 、 续 梁 的 简 化 公 式 。 弯 适 悬 连 究几无涉及 ． 待进一步开展。 有 蔡 松 柏 、 存 权 等 在 利 用 程 翔 云 教 授 研 究 成 果 的 基 础 上 ， 出 了对 称 ２３ 结 构 形 式 当前 剪 力 滞 研 究 的 结 构 形 式 大 多 数 局 限 于 简 支 梁 、 李 导 ． 挠 曲荷 载 作 用 下 简 支 箱 梁 的剪 力 滞 公 式 的精 确 解 ｌ ｌ ｌ 。 悬 臂 梁 ， 对 于 变 高 度 连 续 梁 、 平 曲 线 连 续 梁 、 拉 桥 和 吊桥 等 研 究 而 水 斜 １ 数 值 分析 法 数 值 分 析 法 主要 是 指 有 限 元 法 、有 限 条 法 及 有 限 ． ４ 得 较 少 。 开 展 大 跨 径 桥 梁 的 剪 力 滞 研 究 ， 当 前 工 程 设 计 部 门亟 待 解 是
斜拉桥宽幅扁平钢箱梁有效宽度的探讨
梁 体翼 缘部分挠 曲应 力的不均匀 表现在 近腹板 处最 大 隔板 ）
部逐渐 减小一些 。半梁 （ 当于 一个腹 板的梁 体截 面 ） 相 的有 效宽
。
图 ３ 钢箱梁断面（ 无纵隔板 ）
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图 １ 有 效 宽 度 示 意 图
４ 结 语
３ 某斜 拉桥 翼缘 有效 宽度 的计 算
１斜拉桥宽幅扁平钢箱梁作为压弯构件 ， ） 在设计时需要采用有 分 析了斜拉桥宽 幅扁平 钢箱梁剪力 滞效应 产生 原因 ， 就有必 效宽度的方法， 对实际发生的非平截面情况做适当的修正和弥补。 要计算 宽幅扁平 钢箱 梁翼缘 有效 宽度 用 以指导 设计 。根据斜 拉 ２ 由于斜拉桥 的受力特性 ， ） 弯矩零点 的位置 在各 种工况下是 桥 的受 力特性 ， 能简单套用 国内或 者 国外 相关规 范进行 有效宽 不同的 ， 不 因此 ， 桥扁 平钢箱梁 需要 寻求 多种工 况下 的翼缘 有 斜拉 度 的计算 。考虑有效宽度仅适 用于受弯 构件 ， 仅计斜 拉桥 主梁弯 效宽度 ， 按照最不利的工况进行有效宽度 的选取 。 曲应力产生 的剪力滞后效应 。 ３） 在有条件 的情况 下 ， 用三维的有限元程序对斜拉桥 扁平钢
文章编号 ：０ ９ ６ ２ （０ ２ ０ － １４ ０ １０ － ８ ５ ２ １ ）８ ０ ７ —２
连续梁的每两零弯矩点 间的区段 当作一等效 的简支跨 ， 然后根 据 拉桥宽 幅扁平钢箱 梁 ， 研究 其剪 力滞 效应 产生 的原 因 ， 通过计 算 求解简支梁有效 宽度 比 的方 法进行 计算 。确 定两个 相邻 弯矩 点 某斜拉 桥主梁翼缘 的有效 宽度 ， 为斜 拉桥 宽幅扁平 钢箱梁 断面 的 的距离 ， 弯矩 点的位置应 当和考察 的特殊荷载形 式相对应 。对 零 设计提 供参 考 。 于本文研究 的斜拉桥而言 ， 采用成桥 阶段 的荷载作用 下的 主梁 的 １ 剪 力滞 的概 念及 有 效宽 度的 定义 弯矩零点作为等效简支跨 ， 索力作为集中力。 薄壁钢箱梁 在外 荷 载作 用 下 ， 由于上 下 翼 缘板 存 在 剪切 变 以某跨径为 ３０ｍ扁 平钢 箱 梁 独塔 斜 拉桥 为 例 ， １ 该桥 索 距 形， 从而导致其 宽度 范 围内弯 曲应力 分布 不均 匀 的现象 ， 之为 １ 桥 宽 ２ 梁高 ３ｍ。分别采用两种断面即有两条纵隔板和 称 ６ｍ， ２ｍ， “ 剪力滞效应 ” 。剪力滞 的概念 一般仅 适用 于描述 薄壁 箱梁 因受 无纵隔板断面 的两种结构 ， 分别求 出该桥 部分索 吊点 处断面 的有 弯 而引起的正应 力不 均匀分 布 。这 种应 力不 均匀 分布 的程度 通 效宽度 。断面如 图 ２ 图 ３所示 。 ， 常用剪 力滞系数 Ａ来度量 。此 外 ， 有效 宽度也 可以表示这 种应力 不均匀 的程度 。有效宽度 的定 义 （ 图 Ｉ ： 见 ） 由剪力滞 现象 引起 的
预应力混凝土斜拉桥考虑剪力滞效应的主梁应力监控
预应力混凝土斜拉桥考虑剪力滞效应的主梁应力监控武志军【摘要】During construction control for long span pre-stressed concrete bridge, stress monitoring on the main gird is the main method to ensure the construction security and the consistency between the finished bridge's stress and the design stress. The theoretical stress of the main girder can better accord with the actual stress by considering the shear lag effects. The finite element theory considering two shear lag freedom degrees per joints was applied during construction control in a cable-stayed bridge. Practice proves that the result based on this theory can be better accordance with the actual result. Carrying out the research on the shear lag effects not only can enrich the shear lag theory application but also can perform more accurately the monitoring and controlling for the main gird of the bridge during long span pre-stressed concrete bridge construction.%大跨度预应力混凝土桥梁在施工过程中,对主梁的应力进行监测,是确保主梁施工安全及成桥应力与设计一致的主要方法.在主梁应力监测过程中,考虑剪力滞效应,则主梁的实测应力与理论应力更为合理.采用每节点两剪力滞自由度的剪力滞有限元理论,考虑剪力滞效应,在某预应力混凝土斜拉桥主梁的施工监控中,对主梁混凝土的应力进行了监测与控制.研究结果表明,基于每节点两自由的剪力滞有限梁段理论而得出的理论应力与实际应力较为符合.在大跨度预应力混凝土桥梁的施工过程中开展剪力滞效应研究,既丰富了剪力滞效应的研究内容,且较为准确地对主梁应力进行监测与控制.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】4页(P73-76)【关键词】预应力混凝土;斜拉桥;施工控制;剪力滞效应;应力监测【作者】武志军【作者单位】中铁十局集团有限公司,济南250000【正文语种】中文【中图分类】U448.271 概述大跨度桥梁的建造,为保证施工质量和安全,使桥梁的线形与内力达到设计的理想状态,对整个施工过程进行监控,是不可缺少的措施之一。
桥梁结构中的剪力滞效应赖良建
桥梁结构中的剪力滞效应赖良建发布时间：2022-06-30T09:52:12.480Z 来源：《建筑模拟》2022年第4期作者：赖良建[导读] 国内针对混凝土箱梁结构的剪力滞效应研究已经颇为成熟，而对钢箱梁剪力滞效应的研究还不够全面。
国内外均建造了大量的箱形薄壁梁桥，对高跨比较大、宽高比较突出的箱形梁桥，其剪力滞效应相当严重，如果忽略剪力滞的影响，势必导致结构失稳或破坏。
设计上分析剪力滞效应的常用分析方法多采用平面梁格模型、单梁模型、实体模型等。
本文介绍了薄壁箱梁剪力滞效应及常用求解方法，以及T梁剪力滞的分布规律。
阐述了剪力滞现象的存在，并为桥梁的精细化设计作出了思考。
重庆交通大学土木工程学院重庆 400041摘要：在桥梁结构中，剪力滞效应问题不可忽略。
目前而言，国内针对混凝土箱梁结构的剪力滞效应研究已经颇为成熟，而对钢箱梁剪力滞效应的研究还不够全面。
国内外均建造了大量的箱形薄壁梁桥，对高跨比较大、宽高比较突出的箱形梁桥，其剪力滞效应相当严重，如果忽略剪力滞的影响，势必导致结构失稳或破坏。
设计上分析剪力滞效应的常用分析方法多采用平面梁格模型、单梁模型、实体模型等。
本文介绍了薄壁箱梁剪力滞效应及常用求解方法，以及T梁剪力滞的分布规律。
阐述了剪力滞现象的存在，并为桥梁的精细化设计作出了思考。
关键词：钢筋混凝土梁、剪力滞效应、正剪力滞、负剪力滞1 引言近十年来，由于钢材产量增加和推进城市化进程的需要，使得钢结构桥梁的数量逐步增长，因而钢箱梁的数量也随着国内钢桥数量增长。
钢箱梁采用钢材代替传统混凝土，由于钢材自重较低的特点，桥梁上部结构的自重得到降低，特别是大跨度桥梁，而且随着其跨度增加，降低也越明显，从而可以将桥梁结构的恒载大幅度减小。
当弯曲荷载作用在钢箱梁上时，将会导致翼缘板和腹板交界处的应力大小和挠度大小比实际情况要小。
对跨宽比较小的桥梁来说，当板的惯性矩较大时，箱梁在各个支点处会出现严重的剪力滞效应。
箱梁的剪力滞效应分析
箱梁的剪力滞效应分析文章类型：论述文剪力滞效应是指箱梁在承受剪力作用时，剪切力和剪切变形之间的关系出现滞后现象。
这种现象对箱梁的承载能力和正常使用有着重要影响。
本文将介绍箱梁剪力滞效应的基本概念和分析方法，并探讨如何采取有效的措施应对剪力滞效应的影响。
一、箱梁剪力滞效应概述箱梁是一种常见的桥梁结构形式，具有结构强度高、刚度大等特点，被广泛应用于公路、铁路、城市轨道交通等领域。
箱梁在承受剪力作用时，剪切力和剪切变形之间的关系通常应该是线性的，但在某些情况下，剪切力与剪切变形之间的关系会出现滞后现象，即所谓的剪力滞效应。
剪力滞效应会对箱梁的结构性能产生不利影响，降低桥梁的承载能力和使用性能。
当剪力滞效应较严重时，可能导致桥梁出现裂缝、变形过大等现象，影响行车安全和桥梁寿命。
因此，对箱梁剪力滞效应进行分析和研究，采取有效的应对措施，具有重要意义。
二、箱梁剪力滞效应分析方法1、有限元法有限元法是一种常用的结构分析方法，通过将结构离散成多个小的单元，利用数学方法近似求解结构整体的力学行为。
对于箱梁的剪力滞效应分析，可以采用有限元法进行数值模拟，通过调整箱梁的几何尺寸、材料参数等因素，模拟剪力滞效应的产生和变化规律。
2、解析法解析法是通过理论建模和推导，得出结构的力学响应的解析解。
对于箱梁的剪力滞效应分析，可以采用解析法建立简化的力学模型，从而得到剪力滞效应的近似解。
解析法具有计算速度快、成本低等优点，但精度较有限元法低。
三、箱梁剪力滞效应应对措施1、优化结构设计通过优化箱梁的结构设计，可以降低剪力滞效应的影响。
例如，可以合理布置箱梁的横隔板和竖向肋板，增加结构的整体性和抗扭刚度；同时，可以通过选用高强度材料，提高结构的强度和稳定性。
2、增加配筋率增加箱梁的配筋率可以增强结构的抗剪能力，降低剪力滞效应引起的变形和裂缝等问题。
同时，合理的配筋设计还可以提高箱梁的承载能力和使用寿命。
3、采用新型材料采用新型材料如高性能混凝土、纤维增强混凝土等，可以提高箱梁的抗剪性能和耐久性，降低剪力滞效应的影响。
混凝土箱梁剪力滞效应的分析理论与应用研究
混凝土箱梁剪力滞效应的分析理论与应用研究混凝土箱梁剪力滞效应的分析理论与应用研究引言混凝土箱梁作为一种常见的结构形式，在桥梁、地下结构和水利工程中被广泛使用。
而剪力滞效应作为混凝土梁在受剪力加载时产生的一种特殊力学现象，对结构的性能与安全性有着重要的影响。
因此，对混凝土箱梁剪力滞效应的分析理论与应用进行研究，具有重要的理论与实用价值。
一、混凝土箱梁剪力滞效应的基本原理剪力滞效应是指在加载荷载作用下，混凝土梁或板受到剪力时，其应变与应力并非以线性关系变化，而是存在一定的滞后现象。
在混凝土梁或板受剪切力作用下，由于混凝土的非线性本质，其内部发生微观变形，导致剪力滞效应的产生。
剪力滞效应的存在会导致结构刚度的降低，从而影响结构的整体性能。
二、混凝土箱梁剪力滞效应的影响因素混凝土箱梁剪力滞效应的产生与其几何形状、材料性质与加载方式等因素有关。
首先，混凝土箱梁的几何形状对剪力滞效应具有重要影响。
例如，梁的相对宽度越大，其剪力滞效应越明显。
其次，混凝土材料的性质也会对剪力滞效应产生影响。
通常情况下，混凝土材料的强度越高，剪力滞效应越明显。
最后，加载方式对剪力滞效应的影响也需要考虑。
往复加载和一次加载会产生不同的剪力滞效应。
三、混凝土箱梁剪力滞效应的分析理论对混凝土箱梁剪力滞效应的分析理论进行研究，对于预测结构的性能具有重要意义。
目前，主要采用两种方法进行分析：试验研究和数值模拟。
试验研究通过设计试验样件进行剪力加载，并通过测量位移和应力来研究剪力滞效应的变化规律。
数值模拟则通过建立数学模型，利用有限元方法对结构进行仿真计算，以获取剪力滞效应的相关参数。
在试验研究方面，可以采用往复加载的方式，通过改变加载速度、幅值和循环次数等参数，来研究剪力滞效应的变化规律。
同时，通过使用高精度传感器和测量设备，获取结构在不同加载阶段的变形曲线和应力分布。
对试验数据进行分析，可以得到混凝土箱梁剪力滞效应的主要特征。
在数值模拟方面，可以根据混凝土的本构关系和剪切破坏准则，建立混凝土箱梁的有限元模型。
曲线箱梁的剪力滞效应探讨
＝
Ｉ＝Ｍｚ６ ＋ 『 （ ， ＋ Ｉ ＇（ ２ 吉Ｅ ｄ ｆ ｗ ｄ ２ ｚ ｗ
ａ
（） １
ｌ ｅ
２ ／（ ＋ｗ ＋ ） 雾 ｄ ４ Ｅ ｆ［ ＂ ｕ ］ ｚ（ ＋ ）
＝ ，到 列 分 程 ０ 下 微 方 及 得
Ｅ１ ＋Ｍ （ ＋ Ｅ ， ０ ｗＨ ｘ） ／ ｕ ，
位移 ， 即梁的竖 向挠度 Ｗ （ 与纵 向位移 Ｗ （ 一 ＝ （） ５
内的纵 向位移沿 横向按二次抛 物线分布 。国 内有关 文献 中 ， 此 对
其中 ， ｋ均为瑞那斯参数 。 ，
式（ ） ５ 的一般解形 式为 ：
假定 以三次抛 物线作 修正 ， ： 得
并令 ： ＝— ，
也应通过 值 计算才能确定 。
１ 曲线箱梁剪力滞计算理论
宽箱梁在对称 挠 曲时 ， 因翼 板 不能符 合 简单 梁平 面假 定 ， 应
卜专 辛
ｋ １ ／４ ｎ １Ｇ —
。
用一个广义位移 Ｗ （ Ｘ）， 即用梁 的挠 曲来 描述箱梁 的挠 曲变形 已 经不够 ， 在应用最小 势能原 理分 析箱 梁 的挠 曲时 ， 引入两 个广 义
性能接近于简单梁理 论 的假定 ， 翼缘 因这 部分 变形 存 在 ， 宽 而使 考虑腹板 的剪 切 变 形 。对 上 下 翼 板 ， 的竖 向纤维 无 挤 压 ， 板 即 远离梁肋的翼缘不参 与承弯工作 ， 即受压 翼缘上 的压应力 随着 ｅ ＝０ 也 。板平 面外 的剪 切变 形 与 及横 向应 变 均很 小 ， 可 离梁肋的距离增加而 减少 ， 个现 象就 称为 “ 这 剪力 滞后 ” 简 称剪 忽略不计 。根据文 献［ ］ 易知总体势能 ： ， １， 力滞效 应。如果初等梁理论算 出的应力为 ， 实际截面上 发生 而
斜拉桥悬臂施工阶段分离式钢箱梁的剪力滞效应分析
态 下 分 离 式 钢 箱 的 空 间 受 力 状态 进行 剪力 滞 效 应 的计 算 分 析 ． 究 结 果 表 明 ， 离 式 钢 箱 梁 在 不 同施 工 工 况 研 分
下 ， 顶 、 板 剪 力 滞 系 数 分 布 规 律 不 同 ； 箱 梁 顶板 在 外 腹 板 处 剪 力 滞 效 应 较 大 ， 随 着 离 开 外 腹 板 处 ， 其 底 钢 并 其 剪 力 滞 效 应 减 小 较 快 ． 施 工 过 程 中 ， 离 式钢 箱 主梁 的 同一 截 面 会 同 时 出现 正 、 剪 力滞 效 应 ． 在 分 负 关 键 词 ： 拉 桥 ； 臂 施 工 ； 间 有 限 元 法 ；分离 式 钢 箱 梁 ；剪 力 滞 效 应 ； 力 滞 系 数 斜 悬 空 剪
第 ９卷 第 ２ 期
２１ ０ ２年 ６月
长 沙 理 工 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ） Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｈ ｎ ｓ ａ Ｕ ｉｅｓ ｙｏ ｃ ｎ ｅ ｎ ｅｈ ｏ ｇ （ ａｕ ａ Ｓ ｉ ｃ ） ｏ ｒ ａ ｏ ａ ｇｈ ｎｖｒｉ ｆ ｉ ｃ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎ ｅ Ｃ ｔ Ｓ ｅ ａ ｏ ｅ
中 图分 类 号 ：Ｕ４ ８ ４ 文献标识码 ： Ａ
Ｔｈ ｈ ａ ａ ｆ ｅ ｔｒ ｓ ａ ｃ ｆｓ ｐａ ａ ｅ ｔ ｅ ｘ ｇ ｒ ｅ ｎ ｅ ｓ ｅ ｒ ｌ ｇ ｅ ｆ ｃ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ ｒ ｔ ｄ ｓ ｅ ｌｂｏ ｉ ｄ ｒ ｉ ｃ ｎｔｌ ｖ ｒ ｃ ｎｓ ｒ ｃ ｉ ｎ ｓ ａ ｅ ｏ ａ ｌ ｔ ｙ ｄ ｂ ｉ ｇ ａ ｉｅ ｅ ｏ ｔ ｕ ｔｏ ｔ ｇ ｆ ｃ ｂ ｅ ｓ ａ ｅ ｒ ｄ ｅ
Ｖｏ１ Ｏ ２ ．９ Ｎ ．
Ｊ ｎ ２１ ｕ．０２
文 章 编 号 ：６２ ９ ３ （０ ２ ０ —０ ３ －０ ｌ７ — ３ １２ １ ）２ ０ １ ８
斜交刚构箱梁桥施工阶段剪力滞效应分析
了单 箱 单 室 斜 交 连 续 刚构 箱 梁桥 施 工阶 段 剪 滞 效 应 的 一 些规 律 ， 并 与 相 应 的正 交 连 续 刚 构 桥 进 行
公妣
路＆
Ａ
了对 比 。结 果 表 明 ， 斜 交连 续 刚 构桥 在 靠 近 悬 臂 根 部 截 面 的剪 力 滞 效 应 更 为 明 显 ， 截 面 的 剪 力 滞 分布 情 况与 正 交连 续 刚 构桥 相 比有 很 大 不 同 。 关键词 ： 桥 梁 ；斜 交 箱 梁 ； 连续ｇ ０ 构； 剪力滞效应 ； 施 工 阶段 中 图分 类 号 ： Ｕ４ ４ ８ ． ２ ３ 文 献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ －２ ６ ６ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ —０ １ ９ ２ －０ ４
１ ９ ２
第 ５期 ２ ０ １ ３ 年 ９月
斜 交 刚构 箱 梁桥 施 工 阶段 剪力 滞 效应 分 析
张 新 星
（ 长 沙 理 工 大 学 土 木 与 建筑 学 院 ，湖 南 长 沙 ４ １ ０ ０ ０ ４ ）
摘 要 ：以斜 交连 续 刚 构桥 为 研 究对 象 ， 取ｏ 块 和 悬 臂 块 段 来 建 立 空 间 结 构 ， 采 用 ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ中
２ ． ２ 模 型 的简化 和必 要假设
１ ９ ３
交箱梁 ， 斜 交箱 梁 的剪力 滞效 应更 加 明显 ， 其 分布形
Ａ
运
． 如
０
ｍ
形 截面 。箱形截 面 在 承受 对 称 荷载 作 用下 弯 曲时 ， 上 下翼缘 板 的应 力沿 宽度 方 向分 布是不 均匀 的 ， 上、 下 翼板 的扭转 变形 使 腹板 处 产 生 竖 向剪 力 流 ， 这种 剪 力流使 远离 板肋 交接处 翼板 的变形滞 后 于肋板处 的变形 ， 从而 导致翼 板 内 的应力 沿 宽 度方 向呈 曲线 变化 ， 这种非 均匀 的 变 化称 为 “ 剪 力 滞效 应 ” 。如果 翼 板 内板肋 交接处 的应 力 大 于初 等 梁理 论 应 力 ， 则 称之为“ 正剪力滞 效应” ， 反之， 称为 “ 负 剪 力 滞 效
箱梁的剪力滞效应
5
3.2.1 假定广义位移
应用最小势能原理分析箱梁的挠曲时，引入两个
广义位移，即梁的竖向挠度 W (x) 与纵向位移
，
且假定翼板内的纵向位移沿横向按二次抛物线分布，
得：
u(
x,
y)
hi
dw dx
1
y3 b3
u(
x)
式中:
7nM 6EI
)
a
(u2
7nM 6EI
)
0
a
15
a区段：
u1
7np 6EIk 2
shk(l a)
sh(kl)
ch(kx)
a区段应力：
x
hi I
M
(x)
7np 6k
(1
y3 b3
3 4
Is I
)
shk(l a)
sh(kl)
sh(kx)
b区段：
u2
7np 6EIk 2
sh(ka)sh(kx)
sh(ka)cth(kl)ch(kx)
b区段应力：
x
hi I
M (x)
7np 6k
(1
y3 b3
3 4
Is I
)sh(ka)ch(kx)
sh(ka)cth(kl)sh(kx)
w
p EI
xl 2 16
或：
w"
箱梁剪力滞效应
箱 粱 剪 力 滞 效 应
张 韬 重庆交通大学土木工程学院
摘 要 ：随着混凝土材料性 能的 不断提 高、 预应 力技 术的不断发展 ， 箱粱在桥 梁建设 中得到 了广泛地应 用， 箱梁截 面形式具 有横 向翼缘板 宽、 腹板 间距 大的特 点， 箱形截 面梁存在严重 的剪 力滞效应。本文着重介绍剪 力滞 效应 的概 念 ， 研 究现状 以及相 关
研究方法。
关键 词 ：箱梁 ； 剪力滞效应
１ 引 言
箱形 截面具有 自重轻 ， 抗 弯抗扭 刚度大 ， 力学性 能好 ， 适 应 现代化施 Ｔ等优点 ， 所 以很多 大跨径桥 梁的主梁截 面都采
用箱形截面的形式。 箱形 截面梁 等受弯构 件 承受竖 向荷 载时 ， 顶板 跟底板
力和位移。 比拟 杆法 ： 比拟 杆法 由加劲薄板 理论 和有 限加劲 肋理论
存 在剪切变 形 ， 导致顶 板跟底板 的应力分 布与初 等梁 的弯 曲 理论 不符。我们把这种 弯曲正应力 呈现不均匀分 布的现象称
之 为 剪力 滞 效 应 。 剪力滞效 应在一 定程度 上会影 响桥梁 的结 构特性 ， 比如
破坏。
法能解决许 多复 杂的工程 问题 ， 可 以用来分析箱 梁 的剪 力滞 效应 ； 有限条法是一种半解析方法 ， 能够分析 任意边界条件 的 正交异性板 、 各 向同性板 以及 箱梁结构的剪力滞效应 ， 具有简 明直接 ， 计 算量小 的优点 ； 有限段法认 为箱梁 是 由很多单元拼 装起来 的 ， 从箱梁剪力滞 的基本方程人手 ， 推导单元 的刚度矩 阵， 也 是一种半解析方法 。
可 靠性 和 耐 久 性 ， 设计 人员必然会建立相应模 型 ， 进 行 多 次试 验， 或者利用 有限元方 法进行计算 ， 这 会 花 费 大 量 的人 力 、 物 力 和财力 ； 对 于一般 的桥梁设计 ， 若 忽略剪力滞 效应 ， 又会 影 响成 桥 质 量 ， 对 桥 梁 的 结 构 安 全 性 和 耐 久 性 产 生威 胁 。 因此 ， 建 立一套简 单精确 的桥梁结 构的有效 宽度 的计算 方法 ， 桥梁
箱梁在轴力及弯距作用下截面剪刀滞效应的分析研究
响 ， 必 导 致 结 构 的 失 利 。 初 等 理 论 的 分 析 结 果 可 势 由 知 截 面 翼 板 的 剪 力 分 布 应 是 均 匀 的 ， 而 实 际 上 却 然
２ 试 验 概 况 及 结 果 分 析
（ ） 验 模 型 １试
试 验 模 型 取 一 斜 拉 桥 的 典 型 节 段 进 行 试 验 研 究 。 相 似 的 原 理 设 计 试 验 模 型 ， 型 粱 的 截 面 尺 寸 按 模
受力分 析进 行 研究 ． 空 间 其
横 分 析 方 ｊ 主 要 有 弹 性 理 论 』 粱 击 ２ 横 粱 ４ 横 梁 ５ 横 槊
解 法 ． 拟 杆 法 ． 量 变 分 比 能 法 和 有 限 元 法 。 用 比较 常 应 圈 ２ 模 型 尺寸 及构 造
维普资讯
不 同 ， 图 １ 给 出 了箱形 截 面 考 虑 剪 力 ｌ 教 应 的弯 如 ， 瑞 曲应力 的分 布情 况 ． 两 种 ： 翼 板 与腹 扳交 界 处 的 有 若
法 向应 力 太 于 初 等 理 论 的 计 算 值 ． 为 正 剪 力 ； 称 滞
反 之 ， 为 剪力 滞 Ｔ构 、 称 负 刚构 、 箱梁 中 也 同样有
关 键 词 箱 粱 剪 力滞 有 救分 布 宽度 了大 量 的箱彤 薄 壁 梁 挢 Ｔ
构 、 构 拉 桥 。 别 是 跨 度 比较 大 ， 高 比 也 较 为 刚 斜 特 宽
突 出 ，其 中 剪 力 滞 效 应 较 为 严 重 如 果 忽 略 它 的 影
用 的 方 法 是 有 限 元 法 进 行 结 构 的 空 间 应 力 分 析 。 通 过 对 结构 的空 间 分析 ， 了解 受 力 状 态 ， 于 实 际 工 程 用
斜拉桥悬臂施工阶段剪力滞效应分析
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｃ ａ ｂ ｌ ｅ — ｓ ｔ ａ ｙ ｅ ｄ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ；ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ；ｓ ｈ ｅ ａ ｒ ｌ ａ ｇ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ；ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｂ ａ ｒ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ
斜 拉 桥 悬 臂 施 工 阶 段 剪 力 滞 效 应 分 析
钟升 明， 杜 柏 松
（ 重庆交通大学 土木建筑 学院， 重庆 ４ ０ ０ ０ ７ ４ ）
摘
要： 在介绍 二 三 杆 比拟法分析剪力滞效应思路 的基础上 ， 将三杆 比拟法应 用于单索 面混凝土箱形 斜拉桥悬臂 施工
阶段剪力滞系数的实际工程计算 ， 并与实测数据相 比较指 出三杆比拟法在桥梁施 工阶段的应用可以满足工程要求 。 关键词 ： 斜拉桥 ； 施工阶段 ； 剪力滞效应 ； 三杆比拟法
１ 剪 力滞 效 应 分 析
１ ． １ 剪 力滞 效应 产生机 理
剪力 滞 效应分 析 分别 采 用 三 、 五、 七 杆 比拟 时 ， 结果
相 差不 大 。为 了避免 求 解 非 线性 微 分 方 程 组 ， 本 文
采 用三 杆 比拟法求 解 ， 其 基 本 思 路 是假 定 薄 壁 箱 梁 由３ 根 理想 化 的加劲 杆 组 成 ， 其 间的 薄板 将 加 劲 杆 连 在一 起共 同受 力 ， 如 图 １所示 。
ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ｅ ａ ｒ ｌ ａ ｇ ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ ｐ ｌ ａ ｎ ｅ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｂ ｏ ｘ ｇ ｉ ｒ ｄ ｅ ｒ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ － ｓ ｔ ａ ｙ ｅ ｄ
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Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｓｈｅ ａ ｒ Ｌａ ｇ Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｂｒ ｏ ａ ｄ Ｗ ｉ ｄ ｔ ｈ Ｃｏ ｎｃ ｒ ｅ ｔ ｅ Ｂｏ ｘ Ｇｉ ｒ ｄｅ ｒ ｏ ｆ
３ 计算模 型
采 用 ＭＩ Ｄ Ａ Ｓ ／ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ 建 立 该桥 的施 工 阶段 模 型 和成
剪力滞 系数 是衡量 剪力 滞效 应 大小 的指标 。箱梁 桥 模型 ， 见图 １ 。
５ ２ 啼荭投术 ２ ０ １ ５ Ｎ ｏ ． ３ （ Ｍ ａ ｙ ） Ｖ ｏ １ ． ３ ３
桥 梁 Ｔ 程 器
效应” 【 ２ 】 。为方 便 描述 箱 梁剪 力滞 效 应 的影 响 程度 ， 工 拉 索 。该 桥主 梁 采用 支架 整 体 现 浇施 工 ， 主塔 分 节段
程 上 引入剪 力滞 系数 。 考虑剪 力滞 效应所 求得 的翼 板 正应力 Ｏ ｒ 按 简单梁 理论 所求 得 的翼 板 ｇｅ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
宽幅混凝 土斜拉桥箱梁剪力滞效应研 究
钟 明 。 秦 伟
７ １ ０ ０ ７ ５ ）
（ 西 安 中交 土 木 科 技 有 限公 司 ， 陕西 西安
摘
要： 箱 梁 由于 具 有 承 受 正 负 弯 矩 能 力 强 、 抗扭 刚度大、 截面效率指标高 、 稳定性好等显著优点 ， 被 广 泛 用 于 桥 梁 结 构
优 美 的外 形 、 良好 的力 学性 能 被广 泛应 用 于 桥梁 工 程
小 于 １时 为 负 剪
采用精 确 的理论 来分 析箱 梁 的剪力 滞是 比较 复杂
中。 与此 同时 ， 计 算技 术 和结构 设 计理 论 的发 展 ， 也使 的 ， 也不 便 于 工程 应用 ． 因此 有学 者 提 出 了“ 翼 缘 有 效 桥 梁结 构分 析越 来 越趋 于精 细化 。 专业 人 员根 据 既有 分布 宽度 ” ［ ３ － ４ １ 的概念 。 即： 桥 梁 建设 长 期 以来 的经 验认 为 ． 精 确 地分 析 箱 梁 的剪
中。 但 又 由于 其 薄 壁 、 宽 翼 缘 的结 构 特 征 ， 导致箱梁在荷载作用下易产生扭转 、 畸变 、 翘 曲等 不 同于 其 他 开 口截 面 的 受 力 特征， 其 中 箱梁 翼 缘 的剪 力 滞 效 应 问题 尤 为突 出 。 因此 以某 宽 幅斜 拉 桥 为 例 ， 建 立 了板 单 元 模 型 以研 究 单 箱 ６室 箱 梁 斜 拉 桥 的剪 力 滞 效 应 。计 算 结 果 表 明 ， 斜 拉 桥 的剪 力 滞 效 应 沿 横桥 向 和纵 桥 向均 呈 现 较 大 规律 性 。 关键词 ： 斜拉桥 ； 宽幅薄壁箱梁； 有限元法 ； 剪 力 滞效 应 ； 分 布 规 律
Ｃａ ｂ ｌ ｅ Ｓ ｔ ａ ｙ ｅ ｄ Ｂｒ ｉ ｄ ｇ ｅ
Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ Ｍｉ ｎ ｇ ， Ｑ ｉ ｎ Ｗｅ ｉ
随 着 城市建 设 和交通 运 输业 的迅 速发 展 ． 桥梁 建 翼 板 与腹 板交 角 处 的剪 力 滞 系数 可 表 示 为 九 。当 ｅ 设速度 突飞猛进 ， 各种结构形 式新颖 、 多样 、 简 洁 美 大 于 １时 ， 称之 为正剪力滞 ． 当 观， 结 构受 力复 杂的桥 梁相继 建成 。 其 中箱形 截 面 以其 力滞 。
如 靠 近 腹 板 处 翼 板 中 的 纵 向应 力 大 于初 等 梁 理 论 的 钢绞 线斜拉 索在 小跨 侧 主梁上 的标 准索 距为 ４ ． ０ ｍ。 在
正 应力 ， 则称 为 “ 正 剪力 滞效 应 ” ， 反之 称 为 “ 负 剪力 滞 大跨 侧 为 ６ ． ０ １ １ ＇ １ ， 在主塔上为 ２ ． ０ ｉ ｎ 。 全桥 共 有 １ Ｏ对 斜
ｌ 箱 梁 剪 力 滞 效 应 与 有 效 分 布 宽 度
分 布 函数 ；
２ 工 程 概 况
为最 大应 力 。
薄 壁 箱梁 在纵 向弯 曲时 ． 弯 曲 的法 向应 力 在上 下
某 斜 拉桥 总 长 １ ２ ３ ． ９ ６ ｍ， 桥宽为 ４ ４ ｍ： 桥 梁 跨 径
５ ０ ＋ ７ ２ ） ｍ， 为双塔双索面 刚构 体系斜拉桥 。 该桥 翼 缘 的传 递是 通过 腹板 的剪 切 变形 来实 现 的 。 腹 板处 组成为 （ 剪力 流 向翼 缘 板 中传 递 的 滞 后 而 导 致 翼 缘板 法 向应 主 梁采 用 单箱 ６室流 线 形等 截 面预 应 力 混凝 土 箱 梁 ： ． ０ Ｉ ｎ的钢管组 合 而成 ， 塔高 ４ ２ ｉ ｎ ： 力 沿横 向呈现 不 均匀分 布 的现象 ， 称为 “ 剪力 滞效 应 ” 。 主塔 由 ２根直 径为 ２
Ｂｒ ｉ ｄｇ ｅ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｂ ｄ 善 厦｛ 璋 蚕
Ｏ
公 式 考虑斜 拉 索垂度 引起 的非 线性 影 响 ． 即：
６ ：
。
力 滞效应 是确保 桥梁 施工 安全 、 使 用安全 的重要手 段 ，
ｔ ｍ
ｂ 为箱 粱翼缘 有 效分 布 宽 度 ； ｔ 为翼 缘 厚 度 ： 为 而箱 梁 斜 拉 桥 作 为 大跨 径 桥 梁 中最 常用 的结 构 体 系 式 中 ： 为 沿箱 梁宽 度 方 向坐 标 ； ｔ ｒ （ ｘ ， ｙ ） 为应 力 之一 ， 精 确分 析其 剪 力 滞效 应 的分 布规 律 将 为斜 拉 桥 沿跨 长 坐标 ； 的设计 、 施 工提供 可靠 依据 【 Ｉ Ｊ 。