連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁剪力滯效應(yīng)的影響因素分析

萬金俠

（1.吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132200）

連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁剪力滯效應(yīng)的影響因素分析

萬金俠

（1.吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132200）

連續(xù)剛構(gòu)橋在施工過程中屬于變截面懸臂體系，且隨著施工懸澆段的不斷進行，結(jié)構(gòu)的受力狀況也不斷發(fā)生變化。本文研究了連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂梁剪力滯效應(yīng)的變化規(guī)律，找出敏感性影響因素，分析了寬跨比、寬高比、荷載類型、截面位置和預(yù)應(yīng)力等參數(shù)對變截面懸臂箱梁剪力滯效應(yīng)的影響，其中結(jié)構(gòu)的寬跨比的影響程度最大。

連續(xù)剛構(gòu)橋 剪力滯 寬跨比

1. 定結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)分析

取四種沿著梁長截面變化形式不同的懸臂結(jié)構(gòu)分析，保證箱梁橫截面壁厚不變，僅改變梁高，考察靜定結(jié)構(gòu)各種參數(shù)對箱梁剪力滯效應(yīng)的影響。如圖1。(a)、(c)圖底板都是直線過渡；(b)圖底板圓曲線過渡。

圖1 懸臂結(jié)構(gòu)形式（單位：m）

取箱梁結(jié)構(gòu)上翼緣板的一半寬b =2.90m保持不變，取懸臂箱梁結(jié)構(gòu)的懸臂長度l分別為10m、20m、50m和100m，僅考慮箱梁結(jié)構(gòu)在自重荷載作用下，其上翼緣板在固定端的剪力滯效應(yīng)系數(shù)的變化規(guī)律。箱梁的截面，則對應(yīng)不同的寬跨比，有和0.029，箱梁的上翼板腹板處的剪力滯效應(yīng)系數(shù)對的影響十分顯著。當(dāng)從0.029增加到0.290時，圖1(a)結(jié)構(gòu)形式的從1.036增加到1.213；圖1(b)結(jié)構(gòu)形式的從1.025增加到1.195；圖1(c)結(jié)構(gòu)形式的從1.049增加到1.221；變化幅度較大。

1.2 固端截面剪力滯效應(yīng)的變化

連續(xù)剛構(gòu)橋下翼板的厚度一般按照線性變化，剪力滯效應(yīng)系數(shù)與箱梁下翼板厚度的變化形式的關(guān)系不大。當(dāng)時，取圖結(jié)構(gòu)形式分析，其上翼緣板腹板處的剪力滯效應(yīng)系數(shù)；圖)結(jié)構(gòu)形式的；圖1(c)結(jié)構(gòu)形式的；固端截面箱梁上翼緣板腹板處的剪力滯效應(yīng)系數(shù)變化不大。經(jīng)對比可知，由于圖1(c)結(jié)構(gòu)形式為等截面懸臂梁，故在求連續(xù)剛構(gòu)橋施工階段固端(懸臂梁根部)的剪力滯效應(yīng)系數(shù)的時候可以近似地按照等截面懸臂箱梁結(jié)構(gòu)來處理，且剪力滯系數(shù)計算結(jié)果偏安全。但是，有時候為了設(shè)計優(yōu)化的考慮需要進行細致的計算分析。

1.3 結(jié)構(gòu)的寬高比hb/對剪力滯效應(yīng)的影響

取圖1(b)所示的箱梁結(jié)構(gòu)形式計算，箱梁的上翼板半寬b分別取1.45m 、2.90m及4.35m，得不同的比值，計算不同寬高比時箱梁截面上翼板在中心線處的剪力滯效應(yīng)系數(shù)。按照圖1(b)所示的箱梁結(jié)構(gòu)形式計算，其固端截面剪力滯系數(shù)隨的變化。隨著的增大，也隨之增大，這說明寬箱梁的剪力滯效應(yīng)要比窄箱梁嚴重。

2. 梁的橫截面形式對剪力滯的影響

取三種截面形式。按照圖1(b)所示的截面高度沿跨度變化的結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)跨徑為50m時，在跨徑自由端作用一個集中力荷載P時分別求出不同的截面形式在固端截面的剪力滯系數(shù)。不同腹板傾斜度箱梁固端截面上翼緣板在中心線處和腹板處的剪力滯系數(shù)和的計算結(jié)果：和隨下翼板寬度變化的差異不大，箱梁腹板斜度越大，下翼板寬度越窄，剪力滯系數(shù)也相應(yīng)地減小，而的變化相反?？偟膩碚f，可以認為箱梁的剪力滯系數(shù)對箱梁腹板的斜度不敏感，所以，進行連續(xù)剛構(gòu)橋的箱梁設(shè)計時，若考慮剪力滯效應(yīng)影響，可以將斜腹板的箱梁按照矩形截面來計算。

3. 梁的橫截面上翼板懸臂長度對剪力滯的影響

箱梁的縱向截面變化形式取圖1(b)所示結(jié)構(gòu)形式，有集中力荷載P作用于自由端。在保證箱梁的兩個腹板間距不變的情況下分別取截面上翼板的懸臂長度為1.30m , 2.60m和3.90m。經(jīng)桿系結(jié)構(gòu)計算和空間計算可以得到在不同上翼板懸臂長度時箱梁結(jié)構(gòu)固端的剪力滯效應(yīng)系數(shù)λ值：箱梁上翼板懸臂長度的變化對頂板在腹板處的剪力滯系數(shù)的影響不大；其對頂板在截面中線處的剪力滯系數(shù)的影響較大。對于不同的腹板間距情況下，腹板間距的變化對剪力滯效應(yīng)系數(shù)的影響也可以歸結(jié)為箱梁上翼板懸臂長度的影響，不同的只是在保證箱梁總寬度不變的情況下，腹板間距的增大將引起上翼板懸臂長度的減少，所以其變化趨勢與改變上翼板懸臂長度情況相反，但是剪力滯效應(yīng)的曲線大致相同?？梢栽谙淞喉敯迳虾侠淼夭贾妙A(yù)應(yīng)力鋼束來消除這種影響，預(yù)應(yīng)力鋼束的布置對截面剪力滯效應(yīng)的影響將在后面部分作專門的討論。

4. 箱梁的上翼板承托對剪力滯的影響

箱梁受力不僅需要滿足縱向的受力要求，同時，在車輪局部荷載的作用下為了不產(chǎn)生過分的應(yīng)力集中需要在頂、底板和腹板相交的地方設(shè)置角隅承托。本小節(jié)的內(nèi)容主要是討論角隅承托的設(shè)置對箱梁頂板的剪力滯效應(yīng)的影響。不設(shè)置承托的箱梁截面尺寸梁截面(取b=2.90m)，結(jié)構(gòu)形式取圖1(b)所示結(jié)構(gòu)變截面形式，設(shè)置不同的角隅承托尺寸。

5 總結(jié)

通過本文內(nèi)容的分析，對于箱梁的截面的幾何特性對箱梁剪力滯的影響大致可以得到如下的結(jié)論：

(1) 在影響箱梁結(jié)構(gòu)剪力滯系數(shù)的若干個幾何因素中，結(jié)構(gòu)的寬跨比的影響是最突出的，在剛構(gòu)橋的空間受力分析時應(yīng)予以充分的重視。

(2) 箱梁上翼緣板承托對剪力滯效應(yīng)的影響較為明顯，承托水平尺寸的增加可以改善剪力滯效應(yīng)狀況。

(3) 其他幾何要素對結(jié)構(gòu)固端的剪力滯效應(yīng)影響不大，可以從構(gòu)造或者結(jié)合其他受力要求綜合擬定，但是從結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的角度考慮也可以考慮這些因素對剪力滯效應(yīng)的影響。

[1]肖汝誠，確定大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)合理設(shè)計狀態(tài)的理論與方法研究，同濟大學(xué)博士學(xué)位論文，1996 .

[2]汪勁豐、項貽強、徐興，大跨度混凝土橋梁預(yù)應(yīng)力空間效應(yīng)分析，浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)，2005, 39(1) .

[3]馬保林.高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋.人民交通出版社，2001.

U45

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1007-6344（2015）11-0316-01

萬金俠（1981—），女，33歲，講師，碩士，2009年畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)。主要從事橋梁、鐵路工程線路施工與維護方面的專業(yè)教學(xué)和研究。