钢混结合梁斜拉桥主梁结合段剪力滞效应的研究

汤特

摘 要：桥梁工程建设是当前重要的土木工程项目之一，对于建设地区的经济发展，以及促进城市化建设进程的推进等都具有重要意义。并且随着时代发展的变化，国内众多桥梁工程建设有了新的建设标准和重点。斜拉桥是桥梁工程建设中的主要类型，在国内应用广泛，为了更好顺应时代建设需求，升级桥梁结构是重点建设环节。但是在实际的建设过程中，实现优质工程改良效果的基础是有精准的实验数据保证。本文主要针对钢混结合梁斜拉桥主梁结合段剪力滞效应进行分析研究，仅供参考。

关键词：钢混结合梁斜拉桥;主梁结合段;剪力滞效应

中图分类号：U448.27 文献标识码：A

0 前言

桥梁建设属于国家重点建设项目之一，在实际生活中为缓解交通压力，提高居民通行质量、带动地区经济等众多方面都具有十分重要的意义。其中斜拉桥是桥梁工程建设过程中的重要类型之一，主要包括梁、索、塔三部分，在具体的建设过程中，由于实际建设需求以及建设条件的不同，施工材质也有所区别，根据桥梁的主要建设材料可以将斜拉桥分为混凝土斜拉桥、钢斜拉桥以及钢混结合梁斜拉桥三种类型。钢混结合梁斜拉桥属于前两者的结合产物，可以将两种基础性建设材质的优点进行结合，但是在实际应用过程中，复杂性的桥梁设计使得更多新问题暴露，斜拉桥主梁结合段剪力滞效应即是其中需要重点关注的问题之一。

1 钢混结合梁斜拉桥简介

1.1 钢混结合斜拉桥研究背景及现状

桥梁工程的发展基于实际的建设需求，虽然国内的桥梁建设发展时间较短，但是市场需求量很大，因而桥梁工程的发展速度较快，桥梁工程的种类和建设工艺逐渐丰富。基础性的斜拉桥是由梁、索、塔共同组成的庞大的项目体系，随着时代的发展，桥梁建设的范围以及桥梁建设的材质、跨度等众多细节化建设内容都有了明显的质量标准改变。斜拉桥作为一种新兴的桥梁建设方案，相较于传统的悬索桥、梁式桥等适应性更大，建设过程更加简洁，多年的建设经验为斜拉桥的升级打下的坚实的发展基础，优化其建设方案，完善细节化内容的处理成为斜拉桥工程建设的重要方向。

钢混结合斜拉桥是斜拉桥新的发展方向，在过往的斜拉桥建设过程中，由于受到工程成本以及施工工艺等众多方面，各种影响因素的限制，并未能够实现多种建设材料优势结合的建设方案实施，因而造成斜拉桥在推广应用的过程中受到限制。但是随着生产工艺以及工程建设辅助设备的升级，结合性材料的应用成为了现实，在多种桥梁建设过程中得到了普遍应用。钢混结合梁斜拉桥建设充分结合了混凝土和钢筋两种建设材料的优质，可以实现更加灵活的桥梁建设目标。在当前的发展过程中，由于桥梁建设质量以及桥梁设计美感等众多工程建设过程中建设要求等出现，使得钢混结合梁斜拉桥的结构建设趋于多样化。但是在实际的建设过程中，一方面要满足桥梁设计复杂性的要求，另一方面也需要面临多种主梁结合段的问题，只有实现桥梁结构构造与剪力连接样式之间的平衡，才能实现更加优质的斜拉桥建设质量效果。

1.2 剪力滞效应简介

所谓“剪力滞效应”，即是在桥梁建设等众多涉及到宽翼缘箱梁结构到工程建设过程中，箱梁结构由于剪切力扭转变形而存在的一种使得翼缘板承受的压应力，简单而言即是在靠近梁肋的应力数值明显高于翼缘板边缘应力的一种现象规律。将该现象转化为数学公式，就可以明显得到随着截面应力数值增加而剪力滞效应逐渐增强到结论。剪力滞效应会随着截面承受应力的方向不同而存在正、负剪力滞效应之分。在实际钢混结合梁斜拉桥工程建设过程中，其主梁结合段就会存在明显的剪力滞效应，对于桥梁工程的建设产生明显的影响。实际的桥梁使用过程中，总会面临重车、超重车等超载车辆的通行问题，车载量对于桥梁的路面而言，即是截面应力的存在，若是在桥梁建设过程中存在建设失误，或者是存在明显的桥梁设计方案不合理等问题时，就可能随着桥梁使用年限的延长，导致桥梁使用风险以及安全隐患等问题发生概率的增加。斜拉桥工程建设属于大型的工程建设项目，不仅建设过程复杂，其后续的维护、保养工作更是涉及多方面因素，因而明确钢混结合梁斜拉桥主梁结合段剪力滞效应的存在及其存在的影响等对于优化斜拉桥建设质量具有重要意义。

2 剪力滞的影响因素

剪力滞效应等存在是影响斜拉桥工程质量的重要因素，增加对于该效应的研究是优化桥梁工程建设质量的重要手段。剪力滞效应作为建筑材料固有的性质，除外和桥梁建设材料的材质、性能等有关系外，还与桥梁的结构设计、形状以及承受外力等因素相关，具体的分析如下：

2.1 宽跨比对剪力滞的影响

桥梁工程的设计宽度是建立在实际的使用需求之上的，不同的桥梁设计宽度在使用的过程中所承受的应力也不尽相同，因而所产生的剪力滞效应也不尽相同。为得出更加精准的剪力滞效应与宽跨比之间的关系，可以在实验室内设计科学可控的对照实验，在固定宽跨比的基础上，对比不同位置的剪力滞效应值，根据有限元实体模型以及有限元杆系模型就可以直接计算出相应的应力结果，进而得出实验结论。桥梁宽跨比不同时，产生的剪力滞效应不同，同一桥梁的不同部位，产生的剪力滞效用也不同。在进行桥梁宽度设计时，可以通过合理缩减宽跨比实现降低剪力滞效应的目的。

2.2 上翼板承托对剪力滞的影響

上翼板是斜拉桥建设过程中的重要组成部分，对于桥梁的剪力滞效应也存在一定影响效果。在实验室环境中，可以设置三组对比实验，分别设置不同的长度，同时控制其他影响因素保持一致性，只改变上翼板承托尺寸的数值，进行剪力滞效应影响效果的分析。相较于宽跨比对于剪力滞效应的影响效果而言，上翼板承托数值的变化对于剪力滞效应的影响较为稳定，其影响结果会受到剪力面积以及水平截面面积的影响，剪力流数值在一定范围内降低时，可以导致应力变化曲线逐渐趋于平稳。将上翼板承托与剪力滞效应之间的影响关系结论应用于具体的建设过程，即可以通过设置承托达到减小剪力滞效应的目的，但是由于其尺寸影响效果较小，因而在实际建设过程中，可以依照工程的成本规划值，以及工程实际的建设需求选择合适的承托尺寸。

2.3 箱室对于剪力滞的影响

箱室的存在使得钢混结合梁斜拉桥的主梁结构的设计更加科学合理，是优化桥梁结构设计的重要环节，在其应用的过程中，箱室结构的数量对于剪力滞会产生明显的影响。在实验室条件下，对于两者之间的关系可以进行更加细致的分析。通过在一定范围内增加箱室数量，可以得出相同标记位置下承受的剪力滞系数变化曲线。此外，还可以通过改变箱室的体积，进一步分析箱室对于剪力滞的影响。通过专业分析设备对于众多实验数据的分析可以得出箱室数量增加时，剪力滞系数的变化曲线更加平稳的结论，同时不同部位的标记数值还可以得出箱室腹板和顶板交界处的剪力滞系数变化更加明显等细节化的结论。

2.4 高度比对于剪力滞的影响

当桥梁的跨度较大时，为满足桥梁的稳定性需求，通常会增加桥梁的建设高度，但是高度的增加也会影响斜拉桥建设过程中剪力滞效应的数值，对于工程的建设质量产生明显的影响。在实验室条件下，通过设置不同的高度比，可以建立不同高度的箱梁实体模型和杆系模型。经过对于实验数据的分析，不难看出高度比对于剪力滞的影响效果远小于宽跨比对于剪力滞的影响，在一定范围内，高度比的影响效果并不明显。因而在实际的工程建设过程中，为避免高度对于工程质量产生明显的影响，可以将桥梁的建设高度控制在合理的范围内，进而简化桥梁设计的复杂程度。

2.5 其他影响因素

在钢混结合梁斜拉桥的设计过程中，除外上述因素可能影响主梁结合段的剪力滞系数外，还存在其他影响因素，如顶板厚度、腹板厚度以及使用的建设材料质量、钢筋与混凝土使用比例等。在實际的建设过程中，为实现科学合理的结合段剪力滞效应效果，既需要结合上述多种实验室结论进行科学设计，同时也需要考虑实际的建设环境，综合多方面影响因素制定完善的设计方案。

3 结束语

综上所述，桥梁工程建设作为重点的建设项目之一，在当前发展阶段具有重要意义。钢混结合梁斜拉桥设计方案是新兴的桥梁建设方案，结合传统建设优势的基础上，仍然有需要考虑的建设关键。斜拉桥主梁结合段的剪力滞效应即是重点关注问题之一，在实际建设过程中，需要考虑到多方面的影响因素，科学合理设计桥梁施工方案，才能实现优质的工程建设质量。

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