预应力薄壁箱梁受弯剪力滞效应分析

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
，
Ｉ ２ ３ ｄ Ｅ ５ ６ ７ ｙ Ｉ ８
ｌ ０
１ １
引
ｌ ２ １ ３ １ ４
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
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
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
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
第 ４期
周倩茹等： 预应力薄壁箱梁受弯剪力滞效应分析
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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 。
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
第２ ６ 卷 第４ 期
石 家庄铁 道 大 学 学报 （ 自然科 学版 ）
源自文库
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
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
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
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