扁平宽箱梁剪力滞计算分析

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1、公路与汽运总第108期~ighways&automotioeaPPlications95!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!扁平宽箱梁剪力滞计算分析王雷，胡玉昆（广东省公路勘察规划设计院，广东广州510507）摘要：利用空间有限元对古钱岭跨线桥箱梁进行空间有限元计算，分析了大宽跨比和大宽高比箱梁在自重、成桥后二期恒载及活载作用下的剪力滞效应，得到了一些有助于设计的计算结果。关键词：桥梁；连续箱梁；剪力滞效应；有

2、限元分析中图分类号：U448.21文献标识码：A文章编号：1671-2668（2005）03-0095-02古钱岭跨线桥位于广东省广清（广州—清远）高生在很大程度上与剪力滞效应有关。因此，对箱梁速公路银盏至北江二桥段古钱岭立交分离路基左结构的剪力滞效应问题应引起高度重视，深入研究线。上跨G107辅道，位于半径为800m的平曲线并在工程实践中给予充分考虑。上，超高值为4%；上部结构为3>20m单箱单室预应力砼连续箱梁，桥面宽12.75m，梁高1.4m，截面尺寸见图1。这种宽而扁的箱梁在挠曲时会发生“剪

3、力滞后”（ShearlagEffect）现象，使上下翼板的弯曲应力分布不均匀。对于薄壁箱梁，剪力滞效应图"剪力滞效应示意图是复杂的空间问题，荷载横向作用位置对箱形梁的剪力滞效应有显著影响，且宽跨比、宽高比愈大，剪"箱梁剪力滞效应分析力滞效应愈严重。箱梁剪力滞效应的理论分析方法较多，如弹性理论解法、比拟杆法、能量变分法和数值分析法等，数值分析法中的有限单元法是解决各种复杂工程问题的有效方法。以古钱岭GlK0+650跨线桥为例，不计预应力、收缩徐变等因素对剪力滞效应的影图!古钱岭跨线桥截面尺寸（单位：c

4、m）响，利用有限单元法，对宽箱梁在自重、成桥后二期恒载及活载作用下的剪力滞效应进行计算分析。!剪力滞描述".!空间有限元分析近年来，预应力砼箱梁桥在我国得到迅速发展，针对剪力滞效应问题，应用SuperSAp软件对跨度的增大和横截面构造的先进性，大量结构采用该桥进行空间有限元计算分析。采用程序中的第5单箱单室大挑臂的薄壁结构。然而，薄壁箱梁在纵类单元（8节点块体元）模拟箱梁的各部件，砼弹性向弯曲时会产生“剪力滞后”现象，这是由于箱梁翼模量取35000Mpa，剪切模量为15050Mpa，容重板的剪切变形

5、使翼板远离肋板处的纵向位移滞后于取26kN／m3，泊松比为0.167。为保证计算精度，肋板边缘处，弯曲应力的横向分布呈曲线形状。如建立空间模型时尽量减小单元尺寸，网格划分充分果翼缘板与腹板交界处的法向应力大于初等梁理论考虑箱梁顶底板、腹板的受力特性及箱梁梗胁、横隔的计算值，则为“正剪力滞”；反之，则为“负剪力滞”板、支承条件、外力作用点等影响，将模型共划分成（见图2）。这种弯曲应力分布不均匀的现象，足以23148个节点、14824个单元。使箱梁局部位置产生应力集中，甚至开裂。目前，在分析时考虑如下荷

6、载工况：工况1为梁体自重；一些连续箱梁结构的内支点附近的箱梁内顶板和悬工况2为梁体自重+二期恒载；工况3为梁体自重臂板表面上，已发现许多横向裂缝，有的甚至在施工+二期恒载+汽车偏载；工况4为梁体自重+二期阶段就出现横向裂缝。据调查分析，这些裂缝的产恒载+汽车中载。公路与汽运第3期96~ighways&automotioea11lications2UU5年6月!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!.!空间与平面有

7、限元计算结果比较翼缘有效分布宽度折减。平面杆系有限元分析应用MIDAS6.3进行计为了说明剪力滞效应，本文取2个最不利截面算，计算模型梁部沿跨度方向共划分成69个节点、（内支点截面、边跨跨中截面）进行分析。各种工况68个单元。平面有限元分析按初等梁理论，不考虑的空间计算结果及与平面有限元计算后所得截面内剪切变形的影响。此外，计算截面按全宽计，不考虑各点剪力滞系数的横向分布见图3!4。图"内支点截面顶板正应力分布及剪力滞系数分布图#边跨跨中截面底板正应力分布及剪力滞系数分布!."剪力滞效应分析"结论及

8、建议从计算结果可以看出：1）在对称荷载作用下，内支点附近截面顶板及1）通过对古钱岭跨线桥箱梁剪力滞效应的有边跨跨中截面底板与腹板交界处的法向应力大于初限元计算分析，针对扁平宽箱梁在荷载作用下正剪等梁理论的计算值，呈现明显的正剪力滞现象。力滞效应的特点，建议设计时合理布置预应力钢束2）受工况3中汽车偏载等影响，截面法向应力来消除截面法向应力在顶（底）板与腹板交界处局部在横向呈现左右不对称的不均匀分布，但总体上与集中的现象。腹板交界处的法向应力大于初等梁理论的计算值，2）