混凝土薄壁箱梁的抗剪性能及尺寸效应

混凝土薄壁箱梁以其良好的空间整体受力性能在现代大跨桥梁结构中得到广泛应用，但目前在役混凝土箱梁桥中普遍存在箱梁开裂现象，且腹板受剪斜裂缝较为常见，严重影响结构的安全性和耐久性，薄壁箱梁抗剪设计理论基础的薄弱是其主要原因之一。现行国内外各主要相关设计规范有关箱梁的抗剪设计计算公式很少考虑混凝土薄壁箱梁的具体受力特点而是简单参照混凝土I形梁进行相应的抗剪设计，存在明显的不足之处。本申请项目将对混凝土薄壁箱梁特别是在公路桥梁中广为应用的窄底板、宽顶板、长悬臂翼缘单箱单室预应力混凝土薄壁箱梁的抗剪性能及尺寸效应进行系统的试验研究和理论分析。重点研究纵、竖向预应力、悬臂翼缘、截面布置形式及尺寸等表征混凝土薄壁箱梁特性的变量对混凝土薄壁箱梁抗剪性能的影响。在充分了解其受力变形性能的基础上，提出其合理的分析理论及设计计算方法，为完善这类构件的设计理论提供可靠依据。 2100433B

混凝土箱梁是目前桥梁最常用的主梁结构形式之一。蔺鹏臻所著的《混凝土箱梁剪力滞效应的分析理论与应用研究》针对常规构造特征的混凝土箱梁，从箱梁剪力滞效应分析的通用变分解、翼板翘曲位移函数的定义方法、翼板厚度变化对剪力滞效应的影响规律、预应力等效荷载引起的剪力滞效应和考虑剪力滞效应的弯曲变形计算方法等几个方面。《混凝土箱梁剪力滞效应的分析理论与应用研究》适合于桥梁工程领域的科研、设计人员和高校相关专业师生学习参考。

忽略剪力滞效应造成的事故

忽略剪力滞效应的影响，就会低估箱梁腹板和翼板交接处的挠度和应力，从而导致不安全：如1969－1971年在欧洲不同地方相继发生了四起箱梁失稳或破坏事故。事故发生后，许多桥梁专家对桥梁的设计和计算方法进行了研究和分析，提出这四座桥的计算方法存在严重缺陷，其中一项就是设计中没有认真对待“剪力滞效应”，因此导致应力过分集中造成桥梁的失稳和局部破坏。又如广东省的佛陈大桥、乐从立交桥、江湾立交桥、顺德立交桥、文沙大桥等出现桥梁翼板横向裂缝，据资料显示其主要原因是未考虑剪力滞，致使实际应力大于设计应力，不能满足翼板承载力的要求而出现裂缝

大跨度薄壁箱梁剪力滞效应

混凝土薄壁箱形截面具有结构自重较轻、抗弯抗扭刚度大等较好的空间整体受力性能，故在现代桥梁结构中得到广泛应用。宽箱形截面梁在自重和对称荷载的作用下挠曲时，由于腹板传递的剪力流在边缘上受拉要大一些，而向板内传递过程中，由于上下板均会发生剪切变形，拉应力会逐渐减小，故实际上上板的拉应力在截面分布是不均匀的，呈现板的中间小而两边大的应力状态。剪力流在横向传递过程有滞后现象，故称之为“剪力滞后现象”或称“剪力滞效应”。2100433B

抗剪性是土的抗剪强度特性的简称.它是研究土体稳定性的一个极为重要的工程地地质性质，抗剪强度是指土抵抗剪切破坏的极限强度。许多建筑物地基的破坏。人工和自然坡的滑动以及挡土墙移动和倾例等，都是由于土内的剪应力超过其本身的抗剪强度而引起的。

因此，研究土的强度特性，主要是研究土的抗剪性。土是由固体颗粒组成的，土粒间的连结强度远远小于土粒本身的强度，故在剪应力作用下，多数土体（如砂类土、细粒土)发生的剪切破坏，并不是土粒本身的破坏，而是土粒间发生相对错动，引起土的一部分相对另一部分沿着某个面发生与剪切方向一致的滑动。2100433B