预应力效应引起的简支箱梁剪力滞效应
摘要：在等效荷载理论的基础上，利用能量变分法，通过在集中弯矩部位附加变形协调条件，导出考虑预应力效应的分析简支箱梁剪力滞效应的计算公式。该公式可适应各种预应力布束条件。对实际预应力简支箱梁结构的剪力滞效应分析，将其计算结果与ANSYS有限元软件分析结果进行比较，两结果基本一致。根据分析取得的结果的合理性，表明本文所用分析方法的正确性和有效性，可以计算简支箱梁在任意预应力等效荷载作用下的剪力滞效应。
关键词：预应力效应；变形协调条件；剪力滞；ANSYS有限元；等效荷载 引言
剪力滞效应是箱梁非常重要的力学特征之一。箱梁在竖向弯曲时，截面将产生纵向翘曲位移，并且在上、下翼板横向不同位置产生纵向位移差，由于这种自身面内的剪切变形，使得翼板的纵向正应力沿翼板宽度分布不均匀，该现象称为剪力滞效应[1]。
针对预应力箱梁的剪力滞效应分析研究中，主要是以轴心锚固预应力束的箱梁为主。张士铎[2]利用势能变分原理研究了张拉端锚固于截面形心位置、具有抛物线型的两跨预应力常截面连续箱梁剪力滞问题，导出了求解该问题剪力滞系数解析解的公式。由于预应力筋和斜拉索锚固点往往不在截面形心位置，因此会在这些截面产生集中弯矩。集中弯矩作用下箱梁剪力滞效应问题的解决，关系到基于能量变分法的剪力滞分析理论能否合理应用到实际桥梁结构分析之中。
本文在现有箱梁剪力滞效应的理论研究基础上，结合相关预应力荷载效应理论，针对预应力束偏心锚固的混凝土箱梁，利用能量变分法，通过在集中弯矩部位附加变形协调条件，导出简支箱梁结构体系在集中弯矩作用下的剪力滞效应计算公式。分析实际箱梁结构的剪力滞效应，并将结果与有限元模型分析结果作比较，验证其精度和可靠性。
1 变分法基本方程
如图1所示薄壁箱梁，在竖向荷载作用下，假定腹板的变形任符合梁的平截面假定，不考虑腹板的剪切变形；假设翼板的竖向应变、横向应变及板平面外的剪切应变均很小，可以忽略不计；翼板的纵向位移沿横向为三次抛物线分布[3]（这是对E.Reissner所采用二次抛物线线性的修正），这个假定比较符合模型实测结果；假定剪力滞的影响只改变梁截面上正应力的分布，但不改变梁的截面内力沿纵向的分布[4]。则梁的纵向位移可以表示为：
（1）
其中：u(x,y)为梁的纵向位移；w为梁的竖向位移；u(x)为剪切转角的最大差值；b为箱室翼板净宽的一半；为截面形心轴至翼板中面的距离，取值如下。
预应力效应引起的简支箱梁剪力滞效应
摘要：在等效荷载理论的基础上，利用能量变分法，通过在集中弯矩部位附加变形协调条件，导出考虑预应力效应的分析简支箱梁剪力滞效应的计算公式。该公式可适应各种预应力布束条件。对实际预应力简支箱梁结构的剪力滞效应分析，将其计算结果与ANSYS有限元软件分析结果进行比较，两结果基本一致。根据分析取得的结果的合理性，表明本文所用分析方法的正确性和有效性，可以计算简支箱梁在任意预应力等效荷载作用下的剪力滞效应。
关键词：预应力效应；变形协调条件；剪力滞；ANSYS有限元；等效荷载 引言
剪力滞效应是箱梁非常重要的力学特征之一。箱梁在竖向弯曲时，截面将产生纵向翘曲位移，并且在上、下翼板横向不同位置产生纵向位移差，由于这种自身面内的剪切变形，使得翼板的纵向正应力沿翼板宽度分布不均匀，该现象称为剪力滞效应[1]。
针对预应力箱梁的剪力滞效应分析研究中，主要是以轴心锚固预应力束的箱梁为主。张士铎[2]利用势能变分原理研究了张拉端锚固于截面形心位置、具有抛物线型的两跨预应力常截面连续箱梁剪力滞问题，导出了求解该问题剪力滞系数解析解的公式。由于预应力筋和斜拉索锚固点往往不在截面形心位置，因此会在这些截面产生集中弯矩。集中弯矩作用下箱梁剪力滞效应问题的解决，关系到基于能量变分法的剪力滞分析理论能否合理应用到实际桥梁结构分析之中。
本文在现有箱梁剪力滞效应的理论研究基础上，结合相关预应力荷载效应理论，针对预应力束偏心锚固的混凝土箱梁，利用能量变分法，通过在集中弯矩部位附加变形协调条件，导出简支箱梁结构体系在集中弯矩作用下的剪力滞效应计算公式。分析实际箱梁结构的剪力滞效应，并将结果与有限元模型分析结果作比较，验证其精度和可靠性。
1 变分法基本方程
如图1所示薄壁箱梁，在竖向荷载作用下，假定腹板的变形任符合梁的平截面假定，不考虑腹板的剪切变形；假设翼板的竖向应变、横向应变及板平面外的剪切应变均很小，可以忽略不计；翼板的纵向位移沿横向为三次抛物线分布[3]（这是对E.Reissner所采用二次抛物线线性的修正），这个假定比较符合模型实测结果；假定剪力滞的影响只改变梁截面上正应力的分布，但不改变梁的截面内力沿纵向的分布[4]。则梁的纵向位移可以表示为：
（1）
其中：u(x,y)为梁的纵向位移；w为梁的竖向位移；u(x)为剪切转角的最大差值；b为箱室翼板净宽的一半；为截面形心轴至翼板中面的距离，取值如下。