箱梁悬臂施工考虑剪力滞效应的应力测试影响分析

黄远 陈建恒 张磊

摘要：随着箱形梁桥向长悬臂板、大肋间距的简洁型单箱单室截面发展，其剪力滞效应日益受到关注。文章采用 Midas Civil软件建立单梁施工阶段模型，采用Midas FEA软件建立实体施工阶段模型，通过两种模型数据的比较，分析箱梁剪力滞效应的分布情况，并通过研究几个典型施工阶段的剪力滞系数分布规律，完善了箱梁剪力滞效应对应变测试影响分析的方法。

With the development from boxshaped girder bridges to simple singlebox singlechamber sections with long cantilever plates and large rib spacing，its shear lag effect has received increasing attention.This article uses Midas Civil software to establish a singlebeam construction stage model，and uses Midas FEA software to establish a physical construction stage model，then，through comparing the data of both models，it analyzes the distribution of box girder shear lag effect，and improves the influence test method of box girder shear lag effect on the stress test through studying the shear lag coefficient distribution law of several typical construction stages.

Finite element model;Shear lag effect;Construction monitoring;Stress test

0 引言

预应力混凝土刚构桥因具有较大的抗弯、抗扭刚度，受力性能好，跨越能力大等优点，从而被广泛应用[1-2]。对于腹板间距较大的单室宽箱梁，在弯曲变形时上下翼板由于剪切变形的影响已不服从初等梁理论弯曲变形的平截面假定。由于翼缘的剪切变形导致对称荷载弯曲引起的法向应力呈均匀分布状态，即剪力滞后现象[3-4]。

由表3结果可知：实测的应力值基本与实体单元模型计算值一致，上缘应力实测平均值为-0.88 MPa，稍微偏小于梁单元模型计算的-0.94 MPa初等梁理论的结果，呈负剪力滞关系，容易误判2#节段纵向预应力张拉不足的情况。然而，如果测点1和测点5的传感器意外损坏的话，只取测点2、测点3和测点4的实测应力值做平均的话，平均值为-1.34 MPa，则远远大于梁单元模型计算的-0.94 MPa初等梁理论的结果，呈正剪力滞关系，也容易误判2#节段纵向预应力张拉异常的情况。

故此，由于箱梁剪力滞效应的存在，且实体建模不易，在施工监控监测中，我们可以将有限的应力传感器布置在剪力滞系数λ≈1的横截面位置，如布置在离肋板与顶板交接处0.5～1 m范围内，就能使得测点应力的平均值接近实际情况，以获得准确可靠的实际应力结果。

4 结语

通过证述剪力滞效应的分布规律得出以下结论：

（1）正剪力滞处最大剪力滞系数出现在板肋交界处，负剪力滞处最大剪力滞系数出现在截面中部及翼缘板边缘。

（2）控制截面的剪力滞系数平均值在2#节段纵

向预应力张拉工况时变化最大，之后的工况，随着弯矩的力臂增长而剪力滞系数逐步减小，慢慢趋于平缓。

（3）基于目前应变测量精度为1 με，则应力精度为0.04 MPa，所以剪力滞系数平均值精度范围为0.96～1.04，均可以等效为初等平截面理论。

（4） 综合混凝土浇筑工况和预应力张拉工况来看，剪力滞系数平均值均需远离控制截面10 m以上才能明显减小到精度范围，可以完全用梁单元模型来做理论值计算。

（5）在桥梁施工监控中，应尽量避免传感器安装在剪力滞系数突变最大的肋板交界处，且所有传感器所处位置的剪力滞系数之和应尽量保持在0.96～1.04范围内，这样在施工监控中结构应力的理论计算就可以用简化的单梁模型来建立，大大减少了建立实体模型的繁琐工作量;同时合理地布置传感器，使剪力滞系数平均值在0.96～1.04范围内，可以减少后期不必要的修正。

（6）基于上述结论，本工程实例红水河大桥施工监控的传感器布置进行了合理的优化布置，上下缘传感器的剪力滞系数平均值为0.98～1.09，基本在初等梁单元模型的精度范围内，不需进行修正，实测应力即可与初等梁单元模型的理论应力作比较，大大减轻了施工监控的工作量。

参考文献：

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