分离式双边箱梁剪力滞效应分析

摘要：薄壁箱梁纵向弯曲时，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距离的增加而减小，导致顶、底板法向应力沿横向分布不均的现象，称为“剪力滞后”，简称为“剪力滞效应”。随着交通技术的发展，桥梁向着“大”“宽”的方向发展，目前，宽箱梁越来越多，而宽度较大的箱梁剪力滞效应不容忽视，因箱梁截面应力分布问题产生翼缘板裂缝也屡见不鲜。本文以安徽秋浦河大桥为计算原型，对宽箱梁剪力滞效应进行分析，以找出剪力滞后规律，供设计参考使用。

关键词：薄壁箱梁剪力滞后剪力滞效应计算原型

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1.概述

安徽秋浦河大桥主桥为(80+140+80)m矮塔斜拉桥，主塔桥面以上高23.5m，为钢筋混凝土结构，全桥共设9对斜拉索，为空间平行布置，梁上锚固点顺桥向间距为5m，横桥向间距为1.3m。大桥主梁为预应力混凝土分离式双边箱梁，箱梁在主塔处高度4.50m，跨中合龙段处高度2.50m，桥面横坡2％由箱梁浇筑时形成。箱梁宽度为34m，两侧悬臂均为8m，箱梁顶板厚28cm，箱梁底板厚度25～60cm，箱梁梁高和底板厚度均按照二次抛物线变化。

图1 秋浦河大桥立面图

图2秋浦河大桥主箱梁截面构造图

2.剪力滞介绍 [1] [2] [3]

简单的说，薄壁箱梁纵向弯曲时，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距离的增加而减小，导致顶、底板法向应力沿横向分布不均的现象，称为“剪力滞后”，简称为“剪力滞效应”。

通常，剪力滞效应所引起的应力分布不均的程度，用剪力滞系数λ来研究。剪力滞系数λ=考虑剪力滞效应的实际应力/初等梁理论求得的平均应力。另外，当箱梁翼板与腹板交角处的剪力滞系数小于1时，称为负剪力滞，反之，则为正剪力滞。本文考虑剪力滞效应的实际应力由ANSYS实体模型计算而得，初等梁理论求得的平均应力由MIDAS模型计算所得。

3.计算分析 [4] [5]

3.1 截面选取

为研究秋浦河大桥宽箱梁顶板的剪力滞效应，本节将第二根索施工后工况下，2号单元右端截面（2-2截面）、3号单元右端截面（3-3截面）为研究对象（见图3），由ansys实体模型计算出各截面的实际应力分布，由midas按初等梁理论计算出梁截面平均应力，分别顶、底板应力分布规律。

图3 局部模型示意图

3.2 顶板剪力滞效应

经计算分析可知，分离式双边箱梁顶板剪力滞系数横向跨中约为1.79，横断面端部约0.41，即顶板横向跨中实际应力约为平均应力的1.79倍，横断面端部实际应力约为平均应力的0.41倍，在距箱梁外缘端部0.33倍宽度处（单幅）实际应力与平均应力相当。

图4 顶板剪力滞系数图

3.3 底板剪力滞效应

经计算分析可知，分离式双边箱梁底板剪力滞系数横向底板跨中处约为0.9，底板横向外缘端部处约为1.1，即底板跨中处实际应力约为平均应力的0.9倍，横向外端部处实际应力约为平均应力的1.1倍，在距箱梁底板外端部0.16倍宽度处（单幅）实际应力与平均应力相当。

图5 底板剪力滞系数图

4.结束语

分离式双边箱梁剪力滞系数顶板影响较大，如按照平截面梁理论取均值应力进行配筋设计，必然会造成不安全因素，而分离式双边箱梁剪力滞系数于底板处分布较为均匀，最大1.1，最小0.9左右，一般工程设计过程中保守度均大于1.1以上，可以按平均应力进行配筋设计。

参考文献：

[1] 陶海,肖汝诚.混凝土斜拉桥主梁剪力滞研究[J].结构工程师.2008,24(5):49-53.

[2] 项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京：人民交通出版社，2001:50-72.

[3] 杨勇，余晓琳.宽箱梁矮塔斜拉桥受力性能分析[J].桥梁结构，2011,12:22-24

[4] 龚曙光，谢桂兰编.ANSYS操作命令与参数化编程[M].北京：机械工业出版社，2004.4.

[5] 王新敏编著.ANSYS工程结构数值分析[M].北京：人民交通出版社，2007：7-10.