鋼混結(jié)合梁斜拉橋主梁結(jié)合段剪力滯效應(yīng)的研究

湯特

摘 要：橋梁工程建設(shè)是當(dāng)前重要的土木工程項(xiàng)目之一，對于建設(shè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，以及促進(jìn)城市化建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)等都具有重要意義。并且隨著時代發(fā)展的變化，國內(nèi)眾多橋梁工程建設(shè)有了新的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和重點(diǎn)。斜拉橋是橋梁工程建設(shè)中的主要類型，在國內(nèi)應(yīng)用廣泛，為了更好順應(yīng)時代建設(shè)需求，升級橋梁結(jié)構(gòu)是重點(diǎn)建設(shè)環(huán)節(jié)。但是在實(shí)際的建設(shè)過程中，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)工程改良效果的基礎(chǔ)是有精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)保證。本文主要針對鋼混結(jié)合梁斜拉橋主梁結(jié)合段剪力滯效應(yīng)進(jìn)行分析研究，僅供參考。

關(guān)鍵詞：鋼混結(jié)合梁斜拉橋;主梁結(jié)合段;剪力滯效應(yīng)

中圖分類號：U448.27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 前言

橋梁建設(shè)屬于國家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一，在實(shí)際生活中為緩解交通壓力，提高居民通行質(zhì)量、帶動地區(qū)經(jīng)濟(jì)等眾多方面都具有十分重要的意義。其中斜拉橋是橋梁工程建設(shè)過程中的重要類型之一，主要包括梁、索、塔三部分，在具體的建設(shè)過程中，由于實(shí)際建設(shè)需求以及建設(shè)條件的不同，施工材質(zhì)也有所區(qū)別，根據(jù)橋梁的主要建設(shè)材料可以將斜拉橋分為混凝土斜拉橋、鋼斜拉橋以及鋼混結(jié)合梁斜拉橋三種類型。鋼混結(jié)合梁斜拉橋?qū)儆谇皟烧叩慕Y(jié)合產(chǎn)物，可以將兩種基礎(chǔ)性建設(shè)材質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，復(fù)雜性的橋梁設(shè)計(jì)使得更多新問題暴露，斜拉橋主梁結(jié)合段剪力滯效應(yīng)即是其中需要重點(diǎn)關(guān)注的問題之一。

1 鋼混結(jié)合梁斜拉橋簡介

1.1 鋼混結(jié)合斜拉橋研究背景及現(xiàn)狀

橋梁工程的發(fā)展基于實(shí)際的建設(shè)需求，雖然國內(nèi)的橋梁建設(shè)發(fā)展時間較短，但是市場需求量很大，因而橋梁工程的發(fā)展速度較快，橋梁工程的種類和建設(shè)工藝逐漸豐富。基礎(chǔ)性的斜拉橋是由梁、索、塔共同組成的龐大的項(xiàng)目體系，隨著時代的發(fā)展，橋梁建設(shè)的范圍以及橋梁建設(shè)的材質(zhì)、跨度等眾多細(xì)節(jié)化建設(shè)內(nèi)容都有了明顯的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)改變。斜拉橋作為一種新興的橋梁建設(shè)方案，相較于傳統(tǒng)的懸索橋、梁式橋等適應(yīng)性更大，建設(shè)過程更加簡潔，多年的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)為斜拉橋的升級打下的堅(jiān)實(shí)的發(fā)展基礎(chǔ)，優(yōu)化其建設(shè)方案，完善細(xì)節(jié)化內(nèi)容的處理成為斜拉橋工程建設(shè)的重要方向。

鋼混結(jié)合斜拉橋是斜拉橋新的發(fā)展方向，在過往的斜拉橋建設(shè)過程中，由于受到工程成本以及施工工藝等眾多方面，各種影響因素的限制，并未能夠?qū)崿F(xiàn)多種建設(shè)材料優(yōu)勢結(jié)合的建設(shè)方案實(shí)施，因而造成斜拉橋在推廣應(yīng)用的過程中受到限制。但是隨著生產(chǎn)工藝以及工程建設(shè)輔助設(shè)備的升級，結(jié)合性材料的應(yīng)用成為了現(xiàn)實(shí)，在多種橋梁建設(shè)過程中得到了普遍應(yīng)用。鋼混結(jié)合梁斜拉橋建設(shè)充分結(jié)合了混凝土和鋼筋兩種建設(shè)材料的優(yōu)質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)更加靈活的橋梁建設(shè)目標(biāo)。在當(dāng)前的發(fā)展過程中，由于橋梁建設(shè)質(zhì)量以及橋梁設(shè)計(jì)美感等眾多工程建設(shè)過程中建設(shè)要求等出現(xiàn)，使得鋼混結(jié)合梁斜拉橋的結(jié)構(gòu)建設(shè)趨于多樣化。但是在實(shí)際的建設(shè)過程中，一方面要滿足橋梁設(shè)計(jì)復(fù)雜性的要求，另一方面也需要面臨多種主梁結(jié)合段的問題，只有實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造與剪力連接樣式之間的平衡，才能實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)質(zhì)的斜拉橋建設(shè)質(zhì)量效果。

1.2 剪力滯效應(yīng)簡介

所謂“剪力滯效應(yīng)”，即是在橋梁建設(shè)等眾多涉及到寬翼緣箱梁結(jié)構(gòu)到工程建設(shè)過程中，箱梁結(jié)構(gòu)由于剪切力扭轉(zhuǎn)變形而存在的一種使得翼緣板承受的壓應(yīng)力，簡單而言即是在靠近梁肋的應(yīng)力數(shù)值明顯高于翼緣板邊緣應(yīng)力的一種現(xiàn)象規(guī)律。將該現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)公式，就可以明顯得到隨著截面應(yīng)力數(shù)值增加而剪力滯效應(yīng)逐漸增強(qiáng)到結(jié)論。剪力滯效應(yīng)會隨著截面承受應(yīng)力的方向不同而存在正、負(fù)剪力滯效應(yīng)之分。在實(shí)際鋼混結(jié)合梁斜拉橋工程建設(shè)過程中，其主梁結(jié)合段就會存在明顯的剪力滯效應(yīng)，對于橋梁工程的建設(shè)產(chǎn)生明顯的影響。實(shí)際的橋梁使用過程中，總會面臨重車、超重車等超載車輛的通行問題，車載量對于橋梁的路面而言，即是截面應(yīng)力的存在，若是在橋梁建設(shè)過程中存在建設(shè)失誤，或者是存在明顯的橋梁設(shè)計(jì)方案不合理等問題時，就可能隨著橋梁使用年限的延長，導(dǎo)致橋梁使用風(fēng)險以及安全隱患等問題發(fā)生概率的增加。斜拉橋工程建設(shè)屬于大型的工程建設(shè)項(xiàng)目，不僅建設(shè)過程復(fù)雜，其后續(xù)的維護(hù)、保養(yǎng)工作更是涉及多方面因素，因而明確鋼混結(jié)合梁斜拉橋主梁結(jié)合段剪力滯效應(yīng)的存在及其存在的影響等對于優(yōu)化斜拉橋建設(shè)質(zhì)量具有重要意義。

2 剪力滯的影響因素

剪力滯效應(yīng)等存在是影響斜拉橋工程質(zhì)量的重要因素，增加對于該效應(yīng)的研究是優(yōu)化橋梁工程建設(shè)質(zhì)量的重要手段。剪力滯效應(yīng)作為建筑材料固有的性質(zhì)，除外和橋梁建設(shè)材料的材質(zhì)、性能等有關(guān)系外，還與橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、形狀以及承受外力等因素相關(guān)，具體的分析如下：

2.1 寬跨比對剪力滯的影響

橋梁工程的設(shè)計(jì)寬度是建立在實(shí)際的使用需求之上的，不同的橋梁設(shè)計(jì)寬度在使用的過程中所承受的應(yīng)力也不盡相同，因而所產(chǎn)生的剪力滯效應(yīng)也不盡相同。為得出更加精準(zhǔn)的剪力滯效應(yīng)與寬跨比之間的關(guān)系，可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)計(jì)科學(xué)可控的對照實(shí)驗(yàn)，在固定寬跨比的基礎(chǔ)上，對比不同位置的剪力滯效應(yīng)值，根據(jù)有限元實(shí)體模型以及有限元桿系模型就可以直接計(jì)算出相應(yīng)的應(yīng)力結(jié)果，進(jìn)而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。橋梁寬跨比不同時，產(chǎn)生的剪力滯效應(yīng)不同，同一橋梁的不同部位，產(chǎn)生的剪力滯效用也不同。在進(jìn)行橋梁寬度設(shè)計(jì)時，可以通過合理縮減寬跨比實(shí)現(xiàn)降低剪力滯效應(yīng)的目的。

2.2 上翼板承托對剪力滯的影響

上翼板是斜拉橋建設(shè)過程中的重要組成部分，對于橋梁的剪力滯效應(yīng)也存在一定影響效果。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，可以設(shè)置三組對比實(shí)驗(yàn)，分別設(shè)置不同的長度，同時控制其他影響因素保持一致性，只改變上翼板承托尺寸的數(shù)值，進(jìn)行剪力滯效應(yīng)影響效果的分析。相較于寬跨比對于剪力滯效應(yīng)的影響效果而言，上翼板承托數(shù)值的變化對于剪力滯效應(yīng)的影響較為穩(wěn)定，其影響結(jié)果會受到剪力面積以及水平截面面積的影響，剪力流數(shù)值在一定范圍內(nèi)降低時，可以導(dǎo)致應(yīng)力變化曲線逐漸趨于平穩(wěn)。將上翼板承托與剪力滯效應(yīng)之間的影響關(guān)系結(jié)論應(yīng)用于具體的建設(shè)過程，即可以通過設(shè)置承托達(dá)到減小剪力滯效應(yīng)的目的，但是由于其尺寸影響效果較小，因而在實(shí)際建設(shè)過程中，可以依照工程的成本規(guī)劃值，以及工程實(shí)際的建設(shè)需求選擇合適的承托尺寸。

2.3 箱室對于剪力滯的影響

箱室的存在使得鋼混結(jié)合梁斜拉橋的主梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理，是優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，在其應(yīng)用的過程中，箱室結(jié)構(gòu)的數(shù)量對于剪力滯會產(chǎn)生明顯的影響。在實(shí)驗(yàn)室條件下，對于兩者之間的關(guān)系可以進(jìn)行更加細(xì)致的分析。通過在一定范圍內(nèi)增加箱室數(shù)量，可以得出相同標(biāo)記位置下承受的剪力滯系數(shù)變化曲線。此外，還可以通過改變箱室的體積，進(jìn)一步分析箱室對于剪力滯的影響。通過專業(yè)分析設(shè)備對于眾多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析可以得出箱室數(shù)量增加時，剪力滯系數(shù)的變化曲線更加平穩(wěn)的結(jié)論，同時不同部位的標(biāo)記數(shù)值還可以得出箱室腹板和頂板交界處的剪力滯系數(shù)變化更加明顯等細(xì)節(jié)化的結(jié)論。

2.4 高度比對于剪力滯的影響

當(dāng)橋梁的跨度較大時，為滿足橋梁的穩(wěn)定性需求，通常會增加橋梁的建設(shè)高度，但是高度的增加也會影響斜拉橋建設(shè)過程中剪力滯效應(yīng)的數(shù)值，對于工程的建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生明顯的影響。在實(shí)驗(yàn)室條件下，通過設(shè)置不同的高度比，可以建立不同高度的箱梁實(shí)體模型和桿系模型。經(jīng)過對于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，不難看出高度比對于剪力滯的影響效果遠(yuǎn)小于寬跨比對于剪力滯的影響，在一定范圍內(nèi)，高度比的影響效果并不明顯。因而在實(shí)際的工程建設(shè)過程中，為避免高度對于工程質(zhì)量產(chǎn)生明顯的影響，可以將橋梁的建設(shè)高度控制在合理的范圍內(nèi)，進(jìn)而簡化橋梁設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。

2.5 其他影響因素

在鋼混結(jié)合梁斜拉橋的設(shè)計(jì)過程中，除外上述因素可能影響主梁結(jié)合段的剪力滯系數(shù)外，還存在其他影響因素，如頂板厚度、腹板厚度以及使用的建設(shè)材料質(zhì)量、鋼筋與混凝土使用比例等。在實(shí)際的建設(shè)過程中，為實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的結(jié)合段剪力滯效應(yīng)效果，既需要結(jié)合上述多種實(shí)驗(yàn)室結(jié)論進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，同時也需要考慮實(shí)際的建設(shè)環(huán)境，綜合多方面影響因素制定完善的設(shè)計(jì)方案。

3 結(jié)束語

綜上所述，橋梁工程建設(shè)作為重點(diǎn)的建設(shè)項(xiàng)目之一，在當(dāng)前發(fā)展階段具有重要意義。鋼混結(jié)合梁斜拉橋設(shè)計(jì)方案是新興的橋梁建設(shè)方案，結(jié)合傳統(tǒng)建設(shè)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，仍然有需要考慮的建設(shè)關(guān)鍵。斜拉橋主梁結(jié)合段的剪力滯效應(yīng)即是重點(diǎn)關(guān)注問題之一，在實(shí)際建設(shè)過程中，需要考慮到多方面的影響因素，科學(xué)合理設(shè)計(jì)橋梁施工方案，才能實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的工程建設(shè)質(zhì)量。

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