鋼混結合梁斜拉橋主梁結合段剪力滯效應的研究

湯特

摘 要：橋梁工程建設是當前重要的土木工程項目之一，對于建設地區的經濟發展，以及促進城市化建設進程的推進等都具有重要意義。并且隨著時代發展的變化，國內眾多橋梁工程建設有了新的建設標準和重點。斜拉橋是橋梁工程建設中的主要類型，在國內應用廣泛，為了更好順應時代建設需求，升級橋梁結構是重點建設環節。但是在實際的建設過程中，實現優質工程改良效果的基礎是有精準的實驗數據保證。本文主要針對鋼混結合梁斜拉橋主梁結合段剪力滯效應進行分析研究，僅供參考。

關鍵詞：鋼混結合梁斜拉橋;主梁結合段;剪力滯效應

中圖分類號：U448.27 文獻標識碼：A

0 前言

橋梁建設屬于國家重點建設項目之一，在實際生活中為緩解交通壓力，提高居民通行質量、帶動地區經濟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，在具體的建設過程中，由于實際建設需求以及建設條件的不同，施工材質也有所區別，根據橋梁的主要建設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合梁斜拉橋三種類型。鋼混結合梁斜拉橋屬于前兩者的結合產物，可以將兩種基礎性建設材質的優點進行結合，但是在實際應用過程中，復雜性的橋梁設計使得更多新問題暴露，斜拉橋主梁結合段剪力滯效應即是其中需要重點關注的問題之一。

1 鋼混結合梁斜拉橋簡介

1.1 鋼混結合斜拉橋研究背景及現狀

橋梁工程的發展基于實際的建設需求，雖然國內的橋梁建設發展時間較短，但是市場需求量很大，因而橋梁工程的發展速度較快，橋梁工程的種類和建設工藝逐漸豐富。基礎性的斜拉橋是由梁、索、塔共同組成的龐大的項目體系，隨著時代的發展，橋梁建設的范圍以及橋梁建設的材質、跨度等眾多細節化建設內容都有了明顯的質量標準改變。斜拉橋作為一種新興的橋梁建設方案，相較于傳統的懸索橋、梁式橋等適應性更大，建設過程更加簡潔，多年的建設經驗為斜拉橋的升級打下的堅實的發展基礎，優化其建設方案，完善細節化內容的處理成為斜拉橋工程建設的重要方向。

鋼混結合斜拉橋是斜拉橋新的發展方向，在過往的斜拉橋建設過程中，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，并未能夠實現多種建設材料優勢結合的建設方案實施，因而造成斜拉橋在推廣應用的過程中受到限制。但是隨著生產工藝以及工程建設輔助設備的升級，結合性材料的應用成為了現實，在多種橋梁建設過程中得到了普遍應用。鋼混結合梁斜拉橋建設充分結合了混凝土和鋼筋兩種建設材料的優質，可以實現更加靈活的橋梁建設目標。在當前的發展過程中，由于橋梁建設質量以及橋梁設計美感等眾多工程建設過程中建設要求等出現，使得鋼混結合梁斜拉橋的結構建設趨于多樣化。但是在實際的建設過程中，一方面要滿足橋梁設計復雜性的要求，另一方面也需要面臨多種主梁結合段的問題，只有實現橋梁結構構造與剪力連接樣式之間的平衡，才能實現更加優質的斜拉橋建設質量效果。

1.2 剪力滯效應簡介

所謂“剪力滯效應”，即是在橋梁建設等眾多涉及到寬翼緣箱梁結構到工程建設過程中，箱梁結構由于剪切力扭轉變形而存在的一種使得翼緣板承受的壓應力，簡單而言即是在靠近梁肋的應力數值明顯高于翼緣板邊緣應力的一種現象規律。將該現象轉化為數學公式，就可以明顯得到隨著截面應力數值增加而剪力滯效應逐漸增強到結論。剪力滯效應會隨著截面承受應力的方向不同而存在正、負剪力滯效應之分。在實際鋼混結合梁斜拉橋工程建設過程中，其主梁結合段就會存在明顯的剪力滯效應，對于橋梁工程的建設產生明顯的影響。實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，即是截面應力的存在，若是在橋梁建設過程中存在建設失誤，或者是存在明顯的橋梁設計方案不合理等問題時，就可能隨著橋梁使用年限的延長，導致橋梁使用風險以及安全隱患等問題發生概率的增加。斜拉橋工程建設屬于大型的工程建設項目，不僅建設過程復雜，其后續的維護、保養工作更是涉及多方面因素，因而明確鋼混結合梁斜拉橋主梁結合段剪力滯效應的存在及其存在的影響等對于優化斜拉橋建設質量具有重要意義。

2 剪力滯的影響因素

剪力滯效應等存在是影響斜拉橋工程質量的重要因素，增加對于該效應的研究是優化橋梁工程建設質量的重要手段。剪力滯效應作為建筑材料固有的性質，除外和橋梁建設材料的材質、性能等有關系外，還與橋梁的結構設計、形狀以及承受外力等因素相關，具體的分析如下：

2.1 寬跨比對剪力滯的影響

橋梁工程的設計寬度是建立在實際的使用需求之上的，不同的橋梁設計寬度在使用的過程中所承受的應力也不盡相同，因而所產生的剪力滯效應也不盡相同。為得出更加精準的剪力滯效應與寬跨比之間的關系，可以在實驗室內設計科學可控的對照實驗，在固定寬跨比的基礎上，對比不同位置的剪力滯效應值，根據有限元實體模型以及有限元桿系模型就可以直接計算出相應的應力結果，進而得出實驗結論。橋梁寬跨比不同時，產生的剪力滯效應不同，同一橋梁的不同部位，產生的剪力滯效用也不同。在進行橋梁寬度設計時，可以通過合理縮減寬跨比實現降低剪力滯效應的目的。

2.2 上翼板承托對剪力滯的影響

上翼板是斜拉橋建設過程中的重要組成部分，對于橋梁的剪力滯效應也存在一定影響效果。在實驗室環境中，可以設置三組對比實驗，分別設置不同的長度，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值，進行剪力滯效應影響效果的分析。相較于寬跨比對于剪力滯效應的影響效果而言，上翼板承托數值的變化對于剪力滯效應的影響較為穩定，其影響結果會受到剪力面積以及水平截面面積的影響，剪力流數值在一定范圍內降低時，可以導致應力變化曲線逐漸趨于平穩。將上翼板承托與剪力滯效應之間的影響關系結論應用于具體的建設過程，即可以通過設置承托達到減小剪力滯效應的目的，但是由于其尺寸影響效果較小，因而在實際建設過程中，可以依照工程的成本規劃值，以及工程實際的建設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合梁斜拉橋的主梁結構的設計更加科學合理，是優化橋梁結構設計的重要環節，在其應用的過程中，箱室結構的數量對于剪力滯會產生明顯的影響。在實驗室條件下，對于兩者之間的關系可以進行更加細致的分析。通過在一定范圍內增加箱室數量，可以得出相同標記位置下承受的剪力滯系數變化曲線。此外，還可以通過改變箱室的體積，進一步分析箱室對于剪力滯的影響。通過專業分析設備對于眾多實驗數據的分析可以得出箱室數量增加時，剪力滯系數的變化曲線更加平穩的結論，同時不同部位的標記數值還可以得出箱室腹板和頂板交界處的剪力滯系數變化更加明顯等細節化的結論。

2.4 高度比對于剪力滯的影響

當橋梁的跨度較大時，為滿足橋梁的穩定性需求，通常會增加橋梁的建設高度，但是高度的增加也會影響斜拉橋建設過程中剪力滯效應的數值，對于工程的建設質量產生明顯的影響。在實驗室條件下，通過設置不同的高度比，可以建立不同高度的箱梁實體模型和桿系模型。經過對于實驗數據的分析，不難看出高度比對于剪力滯的影響效果遠小于寬跨比對于剪力滯的影響，在一定范圍內，高度比的影響效果并不明顯。因而在實際的工程建設過程中，為避免高度對于工程質量產生明顯的影響，可以將橋梁的建設高度控制在合理的范圍內，進而簡化橋梁設計的復雜程度。

2.5 其他影響因素

在鋼混結合梁斜拉橋的設計過程中，除外上述因素可能影響主梁結合段的剪力滯系數外，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材料質量、鋼筋與混凝土使用比例等。在實際的建設過程中，為實現科學合理的結合段剪力滯效應效果，既需要結合上述多種實驗室結論進行科學設計，同時也需要考慮實際的建設環境，綜合多方面影響因素制定完善的設計方案。

3 結束語

綜上所述，橋梁工程建設作為重點的建設項目之一，在當前發展階段具有重要意義。鋼混結合梁斜拉橋設計方案是新興的橋梁建設方案，結合傳統建設優勢的基礎上，仍然有需要考慮的建設關鍵。斜拉橋主梁結合段的剪力滯效應即是重點關注問題之一，在實際建設過程中，需要考慮到多方面的影響因素，科學合理設計橋梁施工方案，才能實現優質的工程建設質量。

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