预应力薄壁箱梁受弯剪力滞效应分析
薄壁箱梁剪力滞效应分析综述
薄壁箱梁 具有 结 构 自重 轻 、 弯抗 扭 刚 度大 抗 等特征 ， 适合 在沿桥 方 向配置正 负预应 力筋 ， 并且
与悬臂 拼装 和悬 臂 浇 注 的 现 代 化 施 工 特 点 相 适
效应 ， 因此 须对悬 臂结 构 的剪 力滞 问题做 较 为详
细 的分析研 究 。 １ 剪 力 滞 效 应 影 响 因 素
负剪 力滞现 象应 予 以重 视 。 （ ）箱 梁受 剪力 滞 的 影 响 会 产 生 附加 弯矩 ， ４
实际挠 度要 比按 照初 等 梁 理 论 计 算 结 果 偏 大 ， 剪
力 滞 越 明显 ， 度 增 幅 也 越 大 。 挠 ２ 剪 力 滞 效 应 分 析
将翼 缘板 作 了平 面应 力 假 设 ， 管所 获 得 的最 大 尽
应力 与实 际应 力 相 接 近 ， 在 翼缘 板 的 自由端仍 但 存 在较 大 的误差 ， 且 不 同位 移模 式 的假 定对 计 并 算 结果具 有 一定 的影 响 ， 何 合理 地选 择 位移 模 如
式 还有待 进 一步 研 究 。 ２ １ ４ 数 值 分 析 法 ．．
２ １ 剪力 滞效 应分 析方 法 ．
应， 因此在桥 梁 结构 中得 到 广泛 应 用 。宽 箱形 截 面 梁在恒载 或对 称荷 载 的作 用下 挠 曲时 ， 由于翼 缘板 的剪切 变形致使 弯 曲应力 沿梁 宽度 的横桥 向 呈 现不均匀状 态 ， 为剪力 滞 现象ｎ ］ 称 。 。忽 略剪力
滞 的影响 ， 就会 低估 箱梁 结构 产生 的应力状 态 ， 造
赵 楠 ：薄壁 箱 梁 剪 力滞 效 应 分 析综 述
布影 响很大 ， 于 荷 载 作 用 于 板 中心 区域 时 出 现 对
ｄ为翼 缘板 宽度 的一半 ； 为上 下翼 缘 板 中面 至 ｈ 粱 中性轴 的距离 。 能量 变 分法 可 以 获得 闭合 解 ， 仅能 描 绘 出 不 任 意截面 剪力 滞 效 应 的 函数 图像 ， 而且 还 可 以定 性 地分析 每 种 不 同参 数 的影 响 情 况 。另 外 ， 法 该
浅谈薄壁箱梁弯曲的剪力滞影响
浅谈薄壁箱梁弯曲的剪力滞影响发布时间：2022-08-29T02:05:48.589Z 来源：《城镇建设》2022年5卷4月第7期作者：刘弘毅[导读] 箱梁在桥梁工程的普遍运用，但箱梁翼缘板的剪切变形不均匀，刘弘毅重庆交通大学重庆 400074 摘要：箱梁在桥梁工程的普遍运用，但箱梁翼缘板的剪切变形不均匀，造成弯曲正应力沿梁宽方向不均匀分布的现象称为剪力滞。
本文分析不同跨度桥梁在不同力作用下所产生的剪力滞系数，采用ABAQUS有限元软件对薄壁箱梁Mises应力分析，得出结论，在控制截面宽度，外力不变的情况下，增大跨径，会导致剪力滞效应不断减弱；在控制截面尺寸，跨径不变的情况下，增大外力，对剪力滞效应几乎不会产生影响。
关键词：薄壁箱梁；有限元分析；剪力滞引言箱梁因施工工艺及承受荷载水平高，施工工期短，结构性能优良等优势，在近年来的桥梁工程当中得以普遍运用[1]。
按照初等梁理论，箱梁弯曲时翼缘板和底板正应力均匀分布，但实际上，薄壁箱梁弯曲时，翼缘板的正应力沿宽度分布并非如此，通常情况下，靠近腹板的翼缘板正应力要大些，而远离腹板的翼缘板正应力逐渐减小[2]。
造成这种不相符合的原因是翼缘板上剪应力分布不均匀[3]。
箱梁弯曲剪应力肋板处翼缘剪应力最大，远离肋板的翼缘剪应力逐渐减小，剪应力沿翼缘板分布的不均匀引起翼缘板纵向的剪切变形也是不均匀的，通常原理复办的翼缘板其纵向位移滞后于靠近肋翼缘板的纵向位移，由此造成翼缘板弯曲正应力分布呈曲线形状[4]。
剪力滞现象发生后，会使箱梁在翼板与腹板交界处或翼板中点产生应力分布不均匀，导致相应部分出现裂缝，严重时可能会威胁到桥梁结构的安全。
因此，箱梁的剪力滞问题尤为重要。
1.剪力滞类型1.1正剪力滞当时，称为正剪力滞。
1.2负剪力滞当时，称为负剪力流。
负剪力流现象与正剪力流现象一样，是由同一横截面上各点的剪切变形的不同而产生的。
在固定端处，板被完全约束，而从肋板与翼板交接处往板中心的剪力传递总是滞后的。
薄壁箱梁的剪力滞效应浅析
薄壁箱梁的剪力滞效应浅析薄壁箱梁由于具有良好的结构性能，与肋板式截面相比，箱形截面具有抗扭刚度大，能有效抵抗正负弯矩等优点，因而在现代各种桥梁中得到广泛应用，尤其是各种结构形式的预应力混凝土桥梁，采用箱形截面更能适应构造和现代化施工要求。
近几年来，薄壁箱梁在我国大跨径桥梁、城市立交桥中得到了广泛应用，箱梁剪力滞效应也越来越引起重视。
一、剪力滞效应基本概念及产生机理剪力滞效应最早是在T梁探讨翼缘有效分布宽度问题时提出的。
T梁受弯时，翼缘在横向力与偏心的边缘剪力流作用下，将产生剪切扭转变形，则已不服从平截面理论的假定。
剪切扭转变形随翼缘在水平面内的形状与纵向边缘剪力流的分布有关。
狭窄翼缘的剪切扭转变形不大，其受力性能接近于简单梁理论的假定，而宽翼缘因这部分变形的存在，而使远离梁肋的翼缘不参与承弯工作，也即受压翼缘上的压应力随着离肋的距离增加而减小。
在薄壁箱梁中，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的纵向位移滞后于近肋板的翼板的纵向位移，所以其弯曲正应力的横向分布呈曲线形状，这个现象就称为“剪力滞后”，也称为“剪力滞效应” [1]。
为了更好的解释剪力滞效应，取固端悬臂箱梁在自由端的梁肋处作用一对集中力P如上图所示。
理论上，应用初等梁弯曲理论，在悬臂上板得到均匀分布的弯曲拉应力，但实际并非如此。
由于腹板传递的剪力流在边缘上受拉要大一些，而向板内传递的过程，由于上下板均会发生剪切变形，故实际上上板的拉应力在横截面分布式不均匀的，呈现板的中间小而两边大的应力状态。
剪力流在横向传递过程有滞后现象，故称之谓“剪力滞后现象”或称“剪力滞效应”。
如果初等梁理论算出的应力为，而实际截面上发生的应力为σ，那么式中：λ---剪力滞系数。
如果翼缘与腹板交界处的正应力大于初等梁理论计算的理论值，称之为“正剪力滞”；如果翼缘与腹板处交界的正应力小于初等梁理论计算的理论值，称之为“负剪力滞”。
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。
薄壁箱梁剪力滞效应分析
作业3一、题目采用有限元方法对教材P31页算例进行计算，具体分两个工况进行：（1）跨中截面腹板位置作用一对对称集中竖向荷载，荷载大小为P/2=225.5KN；（2）跨中截面腹板位置作用一对反对称集中竖向荷载，荷载大小为P/2=225.5KN。
分别计算跨中截面、1/4跨位置截面上的正应力和剪应力分布，并绘制相应的正应力和剪应力分布曲线。
二、基本资料桥梁类型：预应力混凝土等截面简支箱梁=40m计算跨径：L混凝土：C40剪切模量：G=1.445×104MPa弹性模量：E=3.40×104MPa分析方法：ANSYS软件命令流法三、ANSYS命令流分析（1）工况一（对称集中荷载）命令流finish/clear/title,the analysis of simply supported box-girder!********前处理模块********/prep7!建立几何模型k,1,0,0,0k,2,0,0,2.4k,3,0,0,7.1k,4,0,0,9.5k,5,0,-2.12,2.4k,6,0,-2.12,7.1kgen,2,all,,,40a,1,2,8,7a,2,3,9,8a,3,4,10,9a,6,5,11,12a,5,2,8,11a,3,6,12,9!定义单元属性et,1,shell63r,1,0.22r,2,0.34r,3,0.30mp,ex,1,3.40e10 !弹性模量mp,gyz,1,1.445e10 !剪切模量!赋予相应的单元属性和材料特性aatt,1,1,1,,1aatt,1,1,1,,2aatt,1,1,1,,3aatt,1,2,1,,4aatt,1,3,1,,5aatt,1,3,1,,6!网格划分mshape,0,2d !采用四边形网格mshkey,1 !采用映射网格esize,0.40amesh,allfinish!**********求解模块*********** /soluantype,static!在跨中腹板位置施加集中荷载allself,node(20,0,2.4),fy,-225500f,node(20,0,7.1),fy,-225500!边界条件allseldk,5,ux,,,,,uy,uz,rotydk,6,ux,,,,,uy,rotydk,11,uy,,,,,uz,rotydk,12,uy,,,,,rotysbctran !把实体单元模型的荷载和边界条件，转化到有限元几何模型中solvefinish!*********后处理模块************/post1!查看梁的变形allselpldisp,2!查看跨中截面正应力allselnsel,s,loc,x,19.79,20.01esln,splnsol,s,x!路径方法得到跨中截面正应力分布曲线和数据path,zengyingli_a,2,,50ppath,1,,20,0,0ppath,2,,20,0,9.5pdef,sx,s,xplpath,sxpath,zengyingli_b,2,,50ppath,1,,20,0,0ppath,2,,20,0,9.5pdef,sx,s,xprpath,sx!查看跨中截面剪应力allselnsel,s,loc,x,19.79,20.01esln,splnsol,s,xy!路径方法得到跨中截面剪应力分布曲线和数据path,jianyingli_a,2,,50ppath,1,,20,0,0ppath,2,,20,0,9.5pdef,sxy,s,xyplpath,sxypath,jianyingli_b,2,,50ppath,1,,20,0,0ppath,2,,20,0,9.5pdef,sxy,s,xyprpath,sxy!查看1/4跨截面正应力allselnsel,s,loc,x,9.79,10.01esln,splnsol,s,x!路径方法得到1/4跨正应力分布曲线和数据path,zengyingli_a,2,,50ppath,1,,10,0,0ppath,2,,10,0,9.5pdef,sx,s,xplpath,sxpath,zengyingli_b,2,,50ppath,1,,10,0,0ppath,2,,10,0,9.5pdef,sx,s,xprpath,sx!查看1/4跨截面剪应力allselnsel,s,loc,x,9.79,10.01esln,splnsol,s,xy!路径方法得到1/4跨截面剪应力分布曲线和数据path,jianyingli_a,2,,50ppath,1,,10,0,0ppath,2,,10,0,9.5pdef,sxy,s,xyplpath,sxypath,jianyingli_b,2,,50ppath,1,,10,0,0ppath,2,,10,0,9.5pdef,sxy,s,xyprpath,sxy根据以上命令流分析提取工况一情况下简支梁模型、正应力分布、剪应力分布如图1-1~1-5所示。
薄壁箱梁的剪力滞分析
图 １ ８ ２ ５ 和 ５ ０ ０ 轧机平面布置图
图 ３ 偏心轮
图 ４ 摆杆的设计图
图 ２ 托起装置原理图
为保证托起坯料的平稳性， 采用双输 出轴的减速机， 实现偏心轮的传动。要求 最初位置低于辊道表面 ３ ０ ｍ ｍ ， 抬起位置 高于轨道表面 ５ ０ ｍ ｍ ， 设计摆杆的长度相 等。即偏心轮的偏心量是 ４ ０ ｍ ｍ ， 保证偏心 轮旋转一周， 摆杆摆动的距离达到 ８ ０ ｍ ｍ ， 从而完成方坯托起的动作。偏心轮的具体 尺寸见图 ３ 。
图我们称它
为“剪力滞”现象， 上述情况为“正剪力滞
现象”， 相反的情况， 我们称为“负剪力滞
现象”。其与初等梁理论的应力比值， 我们
称之为“剪力滞系数”， 在实际结构中人们
往往会忽略剪力滞的影响。
本文以 ８ ｍ 悬臂箱型梁为例， 分析悬臂 箱梁跨中截面的“负剪力滞现象”及其影
满春红 （ 北满特钢公司轧钢厂 黑龙江齐齐哈尔市 １ ６ １ ０ ０ ０ ）
摘 要： 本文从北满特殊钢有限责任公司轧钢厂改造的实际出发， 介绍了该厂钢坯运送车的改造设计。 关键词： 钢坯运送车 中图分类号：ＴＪ２０２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２００８）０９（ｂ）－００８５－０１
坯料的移动步骤： 坯料或传输至指定 位置→坯料托起→坯料移动至制定位置→ 坯料放下→辊道启动传输轧机。
坯料托起装置的设计原理如图 ２ 。 原理说明： 可以通过杆件 １ 的旋转实现 杆件 ２ 的摆动， 实现坯料的托起和放下的 动作。 设计摆件最低位置低于辊道表面 ３ ０ ｍ ｍ ， 最高位置高于辊道 ５ ０ ｍ ｍ ， 杆件 １ 旋转 １ ８ ０ ° 实现杆件 ２ 摆动位置实现 ８ ０ ｍ ｍ 。 设计杆件 ２ 的左右两端的长度相等， 杆 件 １ 通过偏心轮来实现， 也就是偏心轮的 偏心量是 ４ ０ ｍ ｍ 。
预应力作用引起的箱梁剪力滞效应研究
预应力作用引起的箱梁剪力滞效应研究预应力作用引起的箱梁剪力滞效应是指箱梁在受到预应力加载后，其剪力与剪跨比之间的关系发生变化的现象。
即当箱梁在受到较小的剪跨比时，其剪力大于预应力加载前的剪力；而当剪跨比较大时，剪力小于预应力加载前的剪力。
箱梁剪力滞效应的研究对于提高预应力箱梁的设计与施工具有重要意义。
本文将从箱梁剪力滞效应的原因、影响因素及其对预应力箱梁设计与施工的影响等方面进行研究。
首先，箱梁剪力滞效应的原因主要包括预应力释放引起的支座刚度变化、材料非线性和跨度比的影响等。
预应力释放引起的支座刚度变化是由于预应力加载导致箱梁受力状态的变化，使得支座的刚度发生改变，从而引起剪力滞效应。
材料的非线性是指在预应力作用下，材料的应力-应变关系不再是线性的，导致剪力滞效应的发生。
跨度比是指箱梁的跨度与箱梁高度或宽度之比，当跨度比较小时，箱梁表现出较大的剪力滞效应。
其次，箱梁剪力滞效应的影响因素主要包括箱梁几何形状、预应力水平、荷载条件和材料性质等。
箱梁几何形状主要包括箱梁高度、宽度和剪跨比等参数，这些参数的不同取值将对箱梁剪力滞效应产生影响。
预应力水平是指预应力的大小和施加方式，预应力水平的不同也将对剪力滞效应产生不同的影响。
荷载条件是指作用在箱梁上的各种静态和动态荷载，荷载条件的不同也将对剪力滞效应产生不同的影响。
材料性质是指箱梁所使用的材料的弹性模量、抗剪强度、黏滞阻尼等参数，材料性质的不同也将对剪力滞效应产生不同的影响。
最后，箱梁剪力滞效应对于预应力箱梁设计与施工的影响需要引起重视。
在预应力箱梁的设计阶段，应考虑箱梁剪力滞效应的影响，选择合适的几何形状、预应力水平、荷载条件和材料性质等参数，以减小剪力滞效应的发生。
在预应力箱梁的施工阶段，应采取合理的施工工艺和施工方法，以保证预应力的准确施加，并避免产生剪力滞效应。
综上所述，箱梁剪力滞效应是指预应力作用引起的箱梁剪力与剪跨比之间的关系发生变化的现象。
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。
箱梁剪力滞效应分析
剪力滞效应研究方法---数值仿真分析
有限元法：将连续的求解区域离散为一组有限个而且按一定方式相互联结在一起的单元的组合体,
从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。有限元法是解决各种复杂工程问题的一 个行之有效的方法,对于箱梁这样的空间薄壁结构,用有限元法能获得全面而又较精确的应力分布图像。
2.1 假定广义位移
宽箱梁在对称挠曲时，因翼板不能符合简单梁平面假定，用一个广义 位移即梁的挠度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，引入两个广义位移，即梁
的竖向挠度 ( x ) 与纵向位移 u(x, y)，且假定翼板内的纵向位移沿横向
按三次抛物线分布，得：
=(x)
u(x,y)hi ddw x1by33u(x)
性折板理论等，以弹性理论为基础的经典的解析方法,是解决简单力学模型的有效方法,往往能获得较精确的解答。但分析 过程繁琐复杂,只能解决很少一部分工程问题,多数局限于等截面简支梁的研究。已经很难满足实际复杂工程结构以及复杂 边界条件下箱梁剪力滞效应的分析要求,在工程实际问题中的运用受到很大的制约。
➢能量变分法：由Reissner提出,其基本思想是以梁的竖向位移和描述剪力滞效应的剪切转角最大差值作为未知数,
有限段法：是一维的有限元法,它是在求解域的某一方向采取分段离散,将三维空间问题简化为一
维问题,大大降低离散自由度。用此法分析剪力滞效应,能够取得较为满意的结果。结合能量方法的有限段 法已成功应用于变截面箱梁、筒中筒等结构。
2 变分法求解剪力滞效应
求解思路： 1. 假定广义位移：
由于宽箱梁在对称挠曲时，翼板不能符合简单梁平 面假定，故引入两个广义位移，即梁的竖向挠度w(x) 与纵向位移u(x,y)函数；假定翼板内的纵向位移沿横 向按三次抛物线分布。 2. 应用最小势能原理变分求广义位移函数：梁腹板应 变能扔按简单梁理论计算，梁上、下翼板按板的受 力状态计算应变能，并认为板的竖向纤维无挤压。 3. 求出截面纵向位移函数，求正应力。
薄壁箱梁剪力滞效应分析
６４ ４× ４ ３ ３ ０＋６ ８×３０＋５２ ８× １ ４ ０ Ｎ 可 见 ， 。 ２ ４ ４ ３ ０＝ ． ３ｋ 。 Ｒｂ ＞ ｈ
２ 桥 Ｊ． Ａ ， Ｔ梁属 于第 一类 Ｔ形截 面。计 算混凝 土受压 区高度 ： ［ ］ 张树仁． 梁加 固薄弱 受弯构件承 载 力极 限状 态计 算 ［ ］ 故 ＝
程中稳定性好 ， 能适 应各 种现代 施工 方法 ， 因而箱梁 在现代 桥 梁 中得 到广泛运用 。薄壁箱 梁受 力时 会 出现 弯 曲应力 分布不 均现
变分法计算时引入如下基本假定 ：
应变计算 中， 腹板仍采用梁 的变形 （ 按平截面假定 ） 不考虑腹 ， 象， 即所谓 “ 剪力滞” 效应 ， 桥梁设计 中如果 不考 虑剪 力滞 可能会 板的剪切变形 。对 上下翼板 ， 的竖 向纤维 无挤压 ， 板 即 ＝ 。板 ０ 带来 严重的事故 ， 别是跨 宽 比小 、 特 上下板 的惯 性矩 与整个 箱形 平面外的剪切变形 与 ’ 及横 向应变 均很小 ， ， 可忽略不计 。 截 面惯性矩之 比较大 的连续 箱梁 支点处 的剪力滞效 应尤其 严重 ，
ｌ １
＝
丢 ２ Ｇ）ｄ Ｔｄ ＋￣ ｙ ｘ 寺 Ｇ）ｄ 舭如 十 ￣ ｙ ｙｄ ｘ
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３ 悬臂 箱梁 剪力滞 效应分 析 ３ １ 悬臂 箱 梁 自由端作 用集 中力 ．
一
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第３ ８卷 第 １期 ２０１２ 年 １月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖ０ ． ．１ １３８ Ｎｏ
薄壁箱梁剪力滞效应分析
薄壁箱梁剪力滞效应分析摘要：箱形梁截面因其较轻的结构自重和较大的抗扭抗弯刚度等特点在现代桥梁构造中应用非常广泛，其受力性能的研究也日益受重视，其中剪力滞效应成为各研究内容中的重点对象之一。
本文主要介绍了箱梁的基本空间受力特征以及剪力滞效应的基本概念，对国内外学者对剪力滞效应的研究现状进行相关的总结。
关键词：箱梁；弯曲；剪力滞效应引言薄壁箱形梁具有很好的抵抗弯曲的能力，箱梁内部的剪力流可以起到抵抗扭矩的作用。
当薄壁箱形梁承受竖向偏心荷载发生弯曲时会产生剪力滞效应，根据箱形梁剪力滞效应的定义我们发现，箱形梁实际所受的正应力值与按初等梁理论算得的正应力值存在较大差距，在腹板与顶底板相接处的差距更为明显[2]。
若设计时不考虑剪力滞效应，将会给箱梁结构带来安全隐患[3]。
1.剪力滞效应分析为了解释“剪力滞效应”概念，取固端悬臂箱梁在自由端的梁肋处作用一对集中力在平行于AD截面上，应用初等梁弯曲理论，在上板得到均匀分布的弯曲拉应力[4]。
实际上并非如此。
由于腹板传递的剪力流在边缘上受拉要大一些，而向板内传递过程中，由于上下板均会发生剪切变形，拉应力会逐渐变小，呈现出板的中间小而两边大的应力状态[5]。
剪力流在横向传递过程有滞后现象，故称之为“剪力滞后现象”或称“剪力滞效应”[6]。
1.1 剪力滞系数如果初等梁理论算出的应力为，而实际截面上发生的应力为，则式中：剪力滞系数。
如果翼缘腹板处的正应力大于初等梁理论的计算值，称之为“正剪力滞”。
如果翼缘腹板处的正应力小于初等梁理论计算值，则称之为“负剪力滞”现象。
这种现象可能导致梁体产生裂缝甚至箱梁的损坏，并使箱梁局部位置产生应力集中，甚至开裂。
1.2 有效分布宽度在实际工程设计中，为了能利用理论已经较为成熟的初等梁理论公式，来反映结构的实际应力水平，便提出了“有效分布宽度”的概念[8]。
其定义为:根据该翼缘的折算宽度按初等梁理论公式计算所得的应力值与真实应力峰值相等。
薄壁箱梁的剪力滞效应分析
０ 引 言
薄 壁箱 梁具 有 良好 的受 力 特 性 ， 在桥 梁 工程 中
被广泛应 用． 壁箱梁 发 生对称 弯 曲时 ， 薄 由于上下 翼
支箱梁和悬臂箱梁的挠度计算公式 ， 并计算各种情 况下挠度的最大值． 通过数值算例 ， 具体分析剪力滞 效应 对箱梁 挠度 的影 响．
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其 中： Ｖ为外力势能 ； 为应变能 ； 为弯矩； 为箱 【 ， Ｍ Ｊ 梁 截面 的惯性矩 ；。 Ｊ为翼板 对截 面形 心轴 的惯 性矩 ；
（ ｂ １）
Ｆｉ． Ｓ ｍｐ ｙ ｓ ｐ ｏ ｔｄ ｂ ｘ ｇ ｒ ｅ ｎ ｅ ｇ２ ｉ ｌ ｕ ｐ ｒ ｅ ｏ ｉｄ ｒｕ ｄ ｒ
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薄 壁 箱 梁 的剪 力滞 效 应 分 析
雷娟 娟 ， 张 元 海
（ 兰州交通大学 土木工程学院 ， 甘肃 兰州 ７０ ７ ） ３ ０ ０
摘 要 ： 基于能量变分原理 ， 立了关于 叫（ 建 ）、 Ｕ（ ）的基本微 分方程及边界条件． ｚ 在此微 分方程 的基础 上 ， 出 导 了简支箱梁和悬臂箱 梁在均布荷载和集 中荷载作用下的挠度计 算公式 ， 分析 了各 种情 况下的最大挠度． 结果表 明： 由于剪力滞效应 的影响 ， 简支箱梁和悬臂 箱梁的最 大挠度 与按初 等梁理论 的计算结果 相 比较有 明显 的增大． 使 简 支箱梁比悬臂箱梁的挠度增大更显著． 关键词 ： 薄壁箱粱； 力滞效应 ； 剪 变分原理 ； 挠度
薄壁箱梁的剪力滞效应分析
薄壁箱梁的剪力滞效应分析薄壁箱梁是一种结构形式，其具有较高的强度和刚度，广泛应用于建筑和桥梁等工程领域。
在受载过程中，薄壁箱梁的剪力滞效应是一种重要的力学现象，本文将对其进行分析。
首先，我们需要了解薄壁箱梁的剪力滞效应是如何产生的。
在受载过程中，由于载荷的作用，薄壁箱梁会发生弯曲变形，此时横向的剪力会引起箱梁郁闭壁面的滑移。
由于壁板较薄，滑移的剪应力会引起壁板的变形和剪应力的积累，这就是剪力滞效应的产生。
接下来，我们将分析剪力滞效应对薄壁箱梁的受力性能的影响。
首先，剪力滞效应能够提高薄壁箱梁的刚度和强度。
当箱梁发生弯曲变形时，壁板的滑移会在一定程度上抵消部分剪应力，从而减小了壁板的变形和剪应力的积累，提高了箱梁的刚度和强度。
其次，剪力滞效应还可以提高薄壁箱梁的耗能性能。
由于滑移的产生需要克服一定的摩擦力，这能够将一部分载荷转化为摩擦功耗散，吸收能量从而起到一定的阻尼作用，提高了薄壁箱梁的耗能能力。
此外，剪力滞效应还可以改善薄壁箱梁的稳定性。
壁板发生滑移后，能够有效地限制变形的扩展，改善了结构的稳定性。
特别是在受到冲击载荷作用时，剪力滞效应能够减小载荷传递效应，从而降低了结构的应力集中和破坏风险。
然而，剪力滞效应也会对薄壁箱梁的受力性能产生一些负面影响。
首先，剪力滞效应会引起箱梁的薄壁板的开裂。
由于剪力滞效应会使壁板发生滑移，从而引起剪应力的积累，当剪应力超过材料的极限时，就会导致壁板的开裂。
其次，剪力滞效应会使薄壁箱梁的变形变大。
当壁板发生滑移时，会增加箱梁的变形，从而降低了结构的刚度。
这一点在需要较高刚度的工程中可能会造成问题。
综上所述，薄壁箱梁的剪力滞效应是一种重要的力学现象，对结构的刚度、强度、耗能性能和稳定性等方面都有着一定的影响。
在实际工程设计中，需要根据具体情况综合考虑剪力滞效应的影响，合理选择材料和结构设计，以实现结构的优化和安全可靠。
徐变对预应力混凝土箱梁剪力滞效应的影响分析
徐变对预应力混凝土箱梁剪力滞效应的影响分析徐变对预应力混凝土箱梁剪力滞效应的影响分析摘要：徐变是指混凝土在长时间荷载作用下产生的随时间变形，对预应力混凝土结构的影响是一个重要的研究领域。
本文通过实验和分析研究了徐变对预应力混凝土箱梁剪力滞效应的影响。
研究结果表明，徐变引起箱梁剪力滞效应的提前和减小，并对结构的整体性能产生一定的影响。
关键词：徐变；预应力混凝土箱梁；剪力滞效应；实验；分析1. 引言预应力混凝土箱梁是一种常用的桥梁结构，在公路和铁路建设中得到广泛应用。
箱梁在承受车辆荷载时，会产生剪力滞效应，即梁端剪力与转动角度的非线性关系。
徐变是混凝土材料在长时间荷载作用下产生的随时间变形，对结构的性能和安全性有着重要影响。
因此，深入研究徐变对预应力混凝土箱梁剪力滞效应的影响具有重要的理论和实际意义。
2. 实验设计与方法本研究利用小型试验台架进行实验研究，选取具有一定徐变的预应力混凝土板作为箱梁试件模型，并施加一定的垂直荷载和剪力荷载，通过测量箱梁的转动角度，来分析徐变对剪力滞效应的影响。
3. 实验结果与分析通过实验测量得到的数据，进行数据处理和分析，得到了徐变对预应力混凝土箱梁剪力滞效应的影响。
实验结果表明，徐变会引起箱梁的剪力滞效应的提前和减小，即箱梁在徐变的影响下，产生的剪力滞效应比正常情况下更早出现，并且幅度较小；同时也发现，徐变会影响箱梁整体的刚度和承载能力，对结构的整体性能产生一定的影响。
4. 结果讨论与启示通过实验和分析研究，我们得出了徐变对预应力混凝土箱梁剪力滞效应的影响的结论。
这对于设计和施工中的预应力混凝土箱梁结构有着一定的启示意义。
在实际工程中，我们需要考虑混凝土的徐变现象，以避免结构受到严重影响，保证结构的安全性和可靠性。
另外，我们还需要进一步研究徐变对其他类型的预应力混凝土结构的影响，以丰富和完善相关理论。
5. 结论通过本研究，我们对徐变对预应力混凝土箱梁剪力滞效应的影响进行了分析，实验结果表明徐变会引起剪力滞效应的提前和减小，并对结构的整体性能产生一定的影响。
薄壁箱梁剪力滞效应研究理论的若干问题
薄壁箱梁剪力滞效应研究理论的若干问题摘要:目前在一些连续箱梁结构支点附近的箱梁内顶板和悬臂板表面上出现很多裂缝,据调查分析,这些裂缝的产生在很大程度上与剪力滞效应有关。
因此,箱梁结构的剪力滞效应问题应引起高度重视。
文章结合实际工程,探讨了混凝土箱梁设计中剪力滞效应的若干问题,以期为同类桥梁设计提供一些经验,保证工程的顺利进行。
关键词:箱梁桥;薄壁箱梁;剪力滞效应;桥梁设计0、概述近年来预应力混凝土箱梁桥在我国得到迅速发展,表现在跨度的增大和横截面构造的先进性,大量结构采用单箱单室大挑臂的薄壁结构。
然而,薄壁箱梁在纵向弯曲时,发生“剪力滞后”现象。
这种现象是由于箱梁翼板的剪切变形使翼板远离肋板处的纵向位移滞后于肋板边缘处,使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,足以使箱梁局部位置产生应力集中,甚至开裂。
目前在一些连续箱梁结构的支点附近的箱梁内顶板和悬臂板表面上,已经发现有许多横向裂缝,个别情况甚至在施工阶段就出现横向裂缝,据调查分析,这些裂缝的产生在很大程度上与剪力滞效应有关。
因此,箱梁结构的剪力滞效应问题应引起高度重视,深入研究并在工程实践中给予充分考虑。
1 、剪力滞计算理论1.1解析理论1.1.1弹性理论解法（1 ）调谐函数法调谐函数法是以肋板结构为基础,取肋板和翼板为隔离体, 肋板由初等梁理论分析,而翼板由平面应力分析,用逆解法求解应力函数,然后根据肋板和翼板之间的静力平衡条件和变形条件,建立方程组,求出未知数, 从而导得翼板的应力和挠度解。
（2）正交异性板法正交异性板法是把肋板结构比拟成正交异性板,其肋的面积假定均摊在整个板上,然后应用弹性薄板理论, 从边界条件出发, 导出肋板结构的应力和挠度公式, 获得剪滞问题的解。
（3）折板理论法折板理论法是将箱梁离散为若干矩形板,以弹性平面应力理论和板的弯曲理论为基础,利用各板接合处的变形和静力平衡条件,建立方程组,可用矩阵形式进行计算。
薄壁箱梁剪力滞效应研究
西南交通大学硕士学位论文薄壁箱梁剪力滞效应研究姓名：王子健申请学位级别：硕士专业：桥梁与隧道工程指导教师：强士中20040201西南交通大学硕士学位论文摘要剪力滞（应力分散）问题很早就有学者对其进行研究，最初是在航空工程上，后来应用到土建工程当中，经过２０多年的发展，对剪力滞的研究也取得了一些成果，解决了一些实际工程问题，但许多问题并没有得到完全的解决，随着我国交通事业的发展，有关剪力滞的新问题也在不断出现，需要进一步的研究，本文就剪力滞的问题进行了如下的一些工作：１．对于箱形截面主梁，本文考虑剪力滞效应的变形特点，根据箱梁纵向位移函数，采用基于能量变分法基础上的最小势能原理推导出系统的总势能表达式，然后通过变分法得到带有不同边界条件的一组微分方程，并写出轴向应力的解析表达式。
结合实际的算例研究了等截面简支梁的剪力滞效应。
采用截面当量法研究了变截面连续梁的剪力滞效应。
２．就悬臂梁的负剪力滞现象进行理论分析和推导，并结合实际算例来对悬臂梁负剪力滞现象进行参数分析。
３．阐述了宜宾中坝金沙江斜拉桥的模型试验，并结合该桥的模型试验数据，研究该斜拉桥的剪力滞效应。
通过本论文的工作，箱形截面梁桥的设计、分析提供更安全、合理的设计依据。
【关键词】剪力滞负剪力滞有限元最小势能原理能量变分法西南交通大学硕士学位论文１１ＡＢＳＴＲＣＴＳｈｅａｒｌａｇｐｈｅｎｏｍｅｎａｏｒｔｈｅｎｏｎｕｎｉｆｏｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｓｓａｃｒｏｓｓｗｉｄｅｆｌａｎｇｅｓｏｆｂｅａｍｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｈａｖｅ１０ｎｇｂｅｅｎｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄａｎｄｓｔｕｄｉｅｄ。
ＦｉｒｓｔｓｔｕｄｉｅｓｗｅｒｅｗｉｔｈｓｔｉｆｆｅｎｂｅａｍｏｆＩｓｈａｐｅｉｎａｖｉａｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．ｗｈｉｌｅ１ａｔｃｒｍａｉｎｌｙｃｏｎｃｅｒｎｅｄｃｏｎｃｅｒｎｅｄｗｉｔｈｃｉｖｉｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｓｏｍｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｕｔｃｏｍｅｓａｂｏｕｔｓｈｅａｒｌａｇｐｒｏｂｌｅｍｓｗｅｒｅａａａｉｎｅｄａｎｄｐａｒｔｏｆｐｒｏｊｅｃｔｐｒｏｂｌｅｍｓｗｅｒｅｓｏｌｖｅｄｄ嘶ｎｇｔｈｅＰ．ｖｅｎｔｙｙｅａｒｓ．ｗ｛ｔｌｌｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｈｅｒｅａｒｅｓｔｉｌｌｍａｎｙｐｒｏｂｌｅｍｓｗｈｉｃｈｎｅｅｄｆａｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ．ｓｈｅａｒｌａｇｅｆｆｅｅｔｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｅｎｔｓａｒｅｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｓ．１．Ａｇｅｎｅｒａｌｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｎｅｒｇｙｅｑｕａｔｉｏｎｉｓｄｅｒｉｖｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｍｉｎｉｍｕｍｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｎｅｒｇｙａｎｄａｓｅｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｅｑｕａｔｉｏｎｓ、ｖｉｔｌｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｄｅｒｉｖｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｖａｒｉａｔｉｏｎａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｍｅｔｈｏｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｄｅｆｏｒｍｍｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｃｏｎｓｔａｎｔｄｅｐｍｂｏｘｂｅａｍｗｉｌｌｂｅｓｔｕｄｉｅｄｗｉｔｈａｎｇｉｒｄｅｒｓ．Ｔｈｅｓｈｅａｒｌａｇｅｆｒｃｃｔｏｆｓｉｍｐｌｅｓｕｐｐｏｒｔｅｄｅｘａｍｐｌｅ．Ｔ１１ｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｖａｒｉａｂｌｅｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｓｈｅａｒ１ａｇｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｂｏｘ２ｉｒｄｅｒｓｗｉｔｈｖａｒｉａｂｌｅｄｅｐｔｈ．２．Ｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｓｈｅａｒｌａｇｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｃａｎｔｉｌｅｖｅｒａｎｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｇｉｒｄｅｒｓｉｓｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｈｉｃｈｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｓｈｅａｒｌａｇｅｆｆｅｃｔｉｓａｎａｌｙｓｅｄ．３．ＣｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆＹｉｂｉｎＺｈｏｎｇｂａＪｉｎｓｈａｊｉａｎｇｃａｂｌｅ・ｓｔａｙｅｄｂｒｉｄｇｅｃｏｎｃｒｅｔｅｍｏｄｅｌ，ｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅｓｈｅａｒｌａｇｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｃａｂｌｅ－ｓｔａｙｅｄｂｒｉｄｇｅ．Ｂｙｔｈｅｗｏｒｋｏｆｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，ｍｏｒｅｓａｆｅｒａｎｄｍｏｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｄｅｓｉｇｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｆｏｒｂｏｘｇｅｒｄｅｒｈａｖｅｂｅｅｎｏｆｆｅｒｅｄ．［ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｓｈｅａｒｌａｇ，ｎｅｇａｔｉｖｅｓｈｅａｒｌａｇ，ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｍｉｎｉｍｕｍｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｎｅｒｇｙ，ｅｎｅｒｇｙｖａｒｉａｔｉｏｎａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｍｅｔｈｏｄ．＋第１章绪论１．１选题背景随着交通事业的发展以及城市化速度的加快，桥梁在日益繁忙的公路和城市交通中显得越来越来重要。
箱形薄壁梁剪力滞效应
箱形薄壁梁的剪力滞效应是一个在结构工程中普遍存在的力学现象，主要表现为在局部范围内剪力的作用有限，导致正应力分布不均匀。
以下是关于箱形薄壁梁剪力滞效应的详细信息：1. 剪力滞后现象：在结构水平力作用下，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。
这种现象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。
2. 影响因素：剪力滞后的大小与梁的刚度、柱距、结构长宽比等有关。
梁刚度越大、柱距越小、结构长宽比越小，剪力滞后越小。
此外，梁柱的刚度比、平面形状及建筑物高宽比对剪力滞后影响也很大。
3. 剪力滞效应的计算方法：采用能量变分法导出的控制微分方程的齐次解作为梁段的有限元位移模式，建立了考虑初曲率的弯曲、扭转、剪力滞耦合和畸变的半解析有限段模型。
通过直接刚度法导出了梁段单元的刚度矩阵，并由功能原理获得单元荷载列阵。
4. 实验验证：通过制作一两跨连续曲线箱梁有机玻璃实验模型，分别进行了在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应实验研究。
实验结果与有限段法计算结果以及有限元法的计算值均符合良好，从而验证了有限段方法的正确性。
5. 剪力滞效应的影响：忽略剪力滞效应的影响，可能会低估箱梁腹板和翼板交接处的挠度和应力，从而导致不安全。
历史上曾发生过因忽略剪力滞效应而导致桥梁失稳或破坏的事故。
6. 薄壁箱梁的剪力滞效应分析：通过构造余弦函数作为剪力滞效应下纵向翘曲位移分布形态的描述，考虑弯曲剪力流分布对薄壁箱梁弯曲曲率和顶底板纵向翘曲位移的影响，推导了薄壁箱梁剪力滞效应作用下应力与挠度计算微分方程。
理论分析方法得到的应力和挠度计算值与有限元结果和实测值吻合良好。
7. 刚度法的应用：通过假定新的纵向位移函数，使位移函数能满足力学基本条件，通过变分原理建立了薄壁箱梁弯曲变形的微分方程及单元刚度系数计算公式。
这种方法的优点是通用性好，计算简便。
薄壁箱梁剪力滞效应
3.1 基本概念
剪力滞现象：
宽翼缘箱梁由于剪切扭转 变形的存在，受压翼缘上的 压应力随着离梁肋的距离增 加而减小，这个现象就称为 “剪力滞后”，简称剪力滞 效应；
造成该现象的原因：
翼缘的剪应力的变化引起正
应力的变化。从箱梁顶板、 底板弯曲剪应力变化图以及 单元体轴向力平衡微分方程
)
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)
3 4
EI s u '
可知考虑剪力滞后梁的挠度增加了。
应力表达式为：
x
E
u ( x, x
y)
Ehi
[
M (x) EI
(1
b3 y3
3 4
Is I
)u' ]
13
3.3 几种桥型剪力滞效应的求解
1. 简支梁受集中荷载作用下的解； 2. 简支梁受均布荷载作用下的解； 3. 悬臂梁在自由端作用一集中力的解； 4. 超静定结构剪力滞效应求解方法：
图中虚线表示按梁理论计算的翼 缘正应力
可以看出正应力变化和剪力
变化密切相关。
1
箱梁弯曲剪力分布
预应力作用引起的箱梁剪力滞效应研究
预应力作用引起的箱梁剪力滞效应研究预应力作用引起的箱梁剪力滞效应研究引言在工程实践中，预应力箱梁广泛应用于桥梁、建筑等领域，由于其具有较好的抗挠性能和承载能力，可有效解决跨度较大的结构设计问题。
然而，长期以来，一些工程实践中发现，预应力箱梁在受到剪力作用时会出现剪力滞效应。
为了深入了解这一现象，本文将对预应力作用引起的箱梁剪力滞效应进行研究，以期为工程实践中的结构设计和施工提供参考和指导。
1. 剪力滞效应的定义与现象描述剪力滞效应是指在预应力箱梁受到剪力作用时，剪力变形与剪力应力之间的滞后现象。
具体表现为，当剪力加载达到一定水平后，结构的剪应力反应不再线性增长，而是出现了与剪力加载过程不一致的非线性现象。
2. 形成剪力滞效应的原因分析2.1 预应力损失的影响预应力箱梁在施工过程中，由于混凝土收缩、材料弹性变形等原因，预应力的作用会有一定的损失。
这种损失会导致结构的初始预应力状态发生变化，进而影响到结构剪力滞效应的形成。
2.2 组合应力的非线性响应预应力箱梁受到的剪力作用同时还会受到其他力的影响，例如弯矩、轴力等。
这些组合应力的作用会导致结构的剪切刚度发生变化，从而影响到剪力滞效应的形成。
2.3 材料非线性和几何非线性当预应力箱梁受到较大的剪力作用时，结构的材料会发生非线性行为，例如混凝土的开裂、钢筋的屈服等。
此外，结构的几何形状也会受到剪力作用的改变而发生变化。
这些非线性行为和几何变形会进一步影响到剪力滞效应的形成。
3. 影响因素3.1 材料性能箱梁中混凝土和钢筋的性能对剪力滞效应具有很大的影响。
例如，混凝土的强度、粘结性能以及钢筋的屈服强度等都会直接影响到剪力滞效应的发展。
3.2 结构几何参数箱梁的截面形状、高宽比等几何参数也会对剪力滞效应产生影响。
一般来说，截面形状越复杂，高宽比越大，剪力滞效应越明显。
3.3 剪力加载方式箱梁的剪力加载方式也会影响到剪力滞效应的发展。
不同的加载方式会导致结构剪切应力分布的不均匀，从而影响到剪力滞效应的形成。
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正确性。然后通过分析受弯箱梁本身受力特点 ， 得到各影响 因素对于其剪力滞 系数的影响， 并
总结 剪力 滞 系数 沿跨 径纵 向分 布的规 律 。再进 一 步分 析 了仅 轴 力 、 纯 弯作 用下 剪 力滞 系数 的纵 向分 布和 翼缘板 剪 力流 的关 系 ， 然后 结合 工程 实践 中的恒 载 、 活载 和 预应 力三 者进 行 对 比分 析 ， 得 出全预应 力 结构有 均衡 剪 力滞 系数 纵 向分 布及 降低峰 值 的优 点。 最后 对 箱 梁进 入 塑性 状 态 后 的剪力 滞效应进 行 了研 究并得 出 了相应 结论 ， 目的在 于研 究预 应 力作 用 下箱 梁剪 力 滞特 点及
第 ４期
周倩茹等： 预应力薄壁箱梁受弯剪力滞效应分析
２ １
应， 与弹性 阶段的区别也需要进一步计算才能得出相应的结论 。
２ 预 应力薄壁直线箱梁 的剪力滞效应 分析
２ ． １ 有 限元模 型 的建 立
利用文献 ［ ２ ］ 中所使用的简支直线有机玻璃薄壁试验箱梁模型 ， 跨径 为 ８ ０ ｃ ｍ， 材料的弹性模量为 Ｅ ＝３ ０ ０ ０ Ｍ Ｐ ａ ， 泊松 比 ＝０ ． ３ ８ ５， 横截面尺寸如图 ｌ 。 用Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 建立的 Ｓ Ｏ Ｌ Ｉ Ｄ ９ ５ 模型 ， 总共有 ８ ７ ０ ２ ４ 个节点 ， １ ５ ６ ８ ２ 个单元 ， 如图２所示 。
了统一， 本文暂且先把预应力作用下箱梁翼缘板的正应力分布不均匀系数也称为“ 剪力滞现象” ， 正应力
不均匀系数统称为剪力滞系数 ， 是不是真的由翼缘板上不均匀分布 的剪力流引起的 ， 还需要进一步讨论
研 究 才能得 出结 论 。
本文将采用文献 ［ ２ ］ 中介绍的有机玻璃简支梁模型作为计算模型 ， 利用实体单元建立对应的有限元
应 力 在传递 的过 程 中出现 分布不 均匀 现象 ， 也 就是 通 常 所 说 的 “ 圣 维南 原 理 ” ， 也 有 可 能仍 然 是 由于 翼 缘 板 上 分布不 均匀 的剪 力流 引起 ， 本 文所 涉及 到 的几 种 荷 载 条 件 有 单 纯 预 应 力 作 用 ， 预应 力 与 自重 、 活 载 （ 等效 车轮 荷载 ） 共 同作用 ， 自重 与活 载对 箱梁 产 生 的翼 缘 板 正应 力 不 均 匀分 布 是典 型 的 剪力 滞 现象 ， 为
第２ ６ 卷 第４ 期
石 家庄铁 道 大 学 学报 （ 自然科 学版 ）
Ｖ ｏ １ ． ２ ６ Ｎ ｏ ． ４
２ ０ １ ３ 年１ ２ 月Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ Ｓ Ｈ Ｉ Ｊ Ｉ Ａ Ｚ Ｈ Ｕ Ａ Ｎ Ｇ Ｔ Ｉ Ｅ Ｄ Ａ Ｏ Ｕ Ｎ Ｉ Ｖ Ｅ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ（ Ｎ Ａ Ｔ Ｕ Ｒ Ａ Ｌ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ） Ｄ 。 。 ． ２ ０ １ ３
塑性状 态箱 梁剪力 滞的 变化 规律 ， 为工程 实践提 供 一定 理论基 础 。 关 键词 ： 预 应力 ； 剪 力滞 系数 ； 纵 向分 布 ； 塑性 阶段
中图分 类号 ： Ｕ ４ ４ １ ＋． ５ 文献标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： ２ ０ ９ ５— ０ ３ ７ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ０ ０ ２ ０— ０ ７
为“ 剪 力滞 效应 ” 。通 常用 剪力滞 系数 来度 量剪 力滞效 应 的变化 规律 ， 即
Ａ ＝
考虑 剪力滞 效应 所求 得 的正应 力 按初 等梁 理论所 求 得 的正应力 。
对于 受弯 箱梁 ， 上 下翼 缘板 的纵 向位移 函数 可表 示 为 只含一 个量 测剪 滞 效应 尺 寸 的腹 板最 大纵 向位 移 差 函数 Ｕ （ ）和竖 向位 移 函数 （ ）的泛 函 ， 然而 ， 若箱 梁再 受 到轴 心或 偏 心压 力 时 ， 除上 述 者外 ， 尚需
１ 剪 力滞 效 应 原 理
在 传统 意义 上 ， 在 箱 型梁 中 ， 产生 弯 曲 的剪 力流 通过 肋板 传 递 给翼 板 ， 剪力 在 翼缘 板上 分 布是 不 均 匀
的， 从而引起弯曲时远离肋板的翼缘纵向位移滞后于近肋板 的翼缘纵 向位移 ， 或者反之 ， 这就导致其弯曲 正应力的横向分布呈曲线形 ， 这种由于翼缘的剪切变形所造成的弯曲正应力沿桥宽方 向不均匀的现象称
增设另一个量测剪滞效应尺度的腹板最大纵向位移差函数 （ ） 和轴向位移函数 Ｄ （ ） ］ 。此时这种受 力状态产生的箱梁正应力分布不均匀现象已经脱离了传统意义上的箱梁剪力滞的范畴， 因为腹板内的平 面假定 已不 再适 用 。当箱 梁受 到偏 心预应 力作 用时 ， 箱 梁截 面 产生 的正应 力分 布 不均 匀 现象 已经不 符 合 传统意义上的箱梁剪力滞概念 ， 有可能是由于薄壁箱梁的空间几何特性 ， 使得其在不 同的荷载形式下 ， 正
，
Ｉ ２ ３ ｄ Ｅ ５ ６ ７ ｙ Ｉ ８
ｌ ０
１ １
引
ｌ ２ １ ３ １ ４
预应 力薄壁箱梁受弯剪力滞效应分析
周 倩茹 ， 吴定俊 ， 李
（ １ 司济 大学 桥 梁 工 程 系 ， 上海
奇
２ ０ ０ ０ ９ ２ ）
摘要： 首先对剪力滞效应的原理进行 了综述， 理清了概念 ， 运用有限元软件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ对某薄壁
箱 梁的剪 力滞效 应进 行数值 分析 ， 与 相 关文献数 值 解 、 实测值 和理 论 值进 行 对 比 ， 验 证 了模 型 的
模型 ， 在有限元分析软件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ中进行分析求解 ， 将数值计算结果与文献中的计算值及试验数值进行 比
较， 对计算单元 的选择与数值计算方法 的正确性进行验证 。对于进入塑性 阶段的箱梁截 面的剪力滞效
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ 卜０ ８ 作者简介 ： 周倩茹 女 １ ９ ８ ９年 出生 硕士研究生