寬箱梁剪力滯效應分析

楊 亞

（重慶交通大學土木工程學院 重慶市 400074）

寬箱梁剪力滯效應分析

楊 亞

（重慶交通大學土木工程學院 重慶市 400074）

采用midas fea對某大橋寬箱梁分別在自重、縱向預應力、二期恒載作用下分析其剪力滯效應，明確局部受力薄弱部位，為今后寬箱梁的設計提出合理數據參考。

有限元；midas fea；應力；剪力滯

一、有限元模型

Midas FEA模型中分別使用以六面體為主的實體單元模擬混凝土梁體，使用桿系單元模擬縱向預應力鋼束、豎向預應力鋼束以及普通鋼筋，其中混凝土梁體和縱向預應力鋼束是通過Midas Civil提供的“桿系模型轉換到實體模型”接口從Midas Civil中直接轉換過來的，普通鋼筋和豎向預應力鋼束則是在Midas FEA中直接輸入的。

二、自重

圖1給出了自重荷載作用下中跨跨中截面頂板頂緣的彎曲正應力沿截面橫向的分布規律，從中可以明顯看出，自重荷載作用下，應力均呈現靠近腹板區域的應力要比遠離腹板區域的應力大，且不同截面位置處的彎曲正應力不均勻分布存在差別。

圖1 自重荷載下中跨跨中頂板的彎曲正應力橫向分布特征

為評價彎曲正應力沿寬箱梁翼緣的不均勻分布情況，特定義剪力滯系數λ，彎曲應力不均勻系數δ和應力差Δσ

其中：σ ˉ為同一高度處彎曲正應力的平均值；σmax和σmin分別為同一高度處彎曲正應力的最大值和最小值。

表1 自重荷載作用下各控制截面彎曲應力不均勻系數δ、剪力滯系數λ

表1給出了自重荷載作用下各截面上下緣彎曲正應力不均勻系數δ、相應剪力滯系數λ，從表中可以看出：自重荷載作用下除中跨跨中截面以外，其他截面的剪力滯系數均≥1.1，即寬箱梁截面上下緣實際應力將超出按初等梁單元計算應力的 10%左右，甚至更大；相對而言，中跨四分點截面上下緣彎曲正應力分布不均勻系數最大，但彎曲應力差值最小，中跨跨中截面上下緣彎曲正應力不均勻系數最小；支點截面應力不均勻系數相對較大，設計時應該多加注意。

三、縱向預應力

圖2給出了縱向預應力荷載作用下中跨跨中頂板頂緣和底板底緣的彎曲正應力沿截面橫向的分布規律，從中可以明顯看出，縱向預應力荷載作用下，不管是壓應力還是拉應力均呈現靠近腹板區域的應力要比遠離腹板區域的應力大，且不同截面位置處的彎曲正應力不均勻分布存在差別。

表2給出了縱向預應力荷載作用下各控制截面上下緣彎曲正應力不均勻系數δ相應剪力滯系數λ，從中可以看出：縱向預應力荷載作用下除邊跨1/3截面下緣以外，其他截面的剪力滯系數均≥1.2，即寬箱梁截面上下緣實際應力將超出按初等梁單元計算應力的 20%左右，甚至更大；相對而言，中跨跨中截面上緣彎曲正應力分布不均勻系數最大，彎曲應力差值也最大，這主要是由于中跨跨中底板鋼束在腹板區域配置較多，導致跨中截面頂緣腹板區域的拉應力相比其他地方更為顯著，這點在設計中應有所關注。

圖2 縱向預應力荷載下中跨跨中板頂的彎曲正應力橫向分布特征

表2 縱向預應力荷載作用下各截面彎曲應力不均勻系數δ、剪力滯系數λ

四、二期恒載

按照設計圖紙上給定的橋面鋪裝要求，采用 4cmSUP-13 細粒式瀝青混合料+6cmSUP-20 中粒式瀝青混合料也即10cm厚的瀝青混凝土，且對于護欄在其內側采用波形梁護欄，外側采用鋼護欄。最終確定其二期恒載為53.3kN/m,并通過Midas FEA壓力面荷載對整體結構加載。

圖3給出了二期恒載荷載作用下各控制截面頂板頂緣和底板底緣的彎曲正應力沿截面橫向的分布規律，從中可以明顯看出，二期恒載荷載作用下，不管是壓應力還是拉應力均呈現靠近腹板區域的應力要比遠離腹板區域的應力大，且不同截面位置處的彎曲正應力不均勻分布存在差別。

圖3 二期恒載作用下中跨跨中板頂的彎曲正應力橫向分布特征

表3給出了二期恒載作用下各控制截面上下緣彎曲正應力不均勻系數δ、相應剪力滯系數λ，從中可以看出：二期恒載作用下除跨中截面下緣以外，其他截面的剪力滯系數均≥1.1，即寬箱梁截面上下緣實際應力將超出按初等梁單元計算應力的 10%左右，甚至更大；相對而言，中跨四分點截面上緣彎曲正應力分布不均勻系數最大，這主要是由于中跨跨中底板鋼束在腹板區域配置較多，導致跨中截面頂緣腹板區域的拉應力相比其他地方更為顯著,這點在設計中應有所關注。

表3 二期恒載作用下各截面彎曲應力不均勻系數δ、剪力滯系數λ

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G322

B

1007-6344（2016）07-0282-01

楊亞（1991-），重慶交通大學土木工程學院碩士研究生