考虑剪滞剪切效应的开裂混凝土箱梁挠度计算

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发布时间：2021-09-28

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考虑剪滞剪切效应的开裂混凝土箱梁挠度计算
林丽霞，吴亚平，丁南宏
(兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州 730070) ．
摘要：基于换算截面及等效刚度原理，提出了一种可同时考虑剪滞效应及横向剪切变形效应，并适合手算的开裂后钢筋混凝土
箱梁在荷载作用下挠度近似计算方法。用该方法对一实验梁进行挠度计算，与不考虑剪滞剪切效应的挠度计算结果及实验结果
进行了对比。结果表明，仅考虑开裂效应，而不考虑剪滞及剪切变形将使挠度计算结果偏小，钢筋混凝土箱梁在进行挠度计算时
应计人剪滞效应及剪切变形影响。
关键词：挠度；剪力滞；剪切变形；钢筋混凝土箱梁
中图分类号：U441 文献标识码：A 文章编号：1009—7716(2013)10—0126—04
0 引言
箱形截面梁由于梁体为薄壁结构，将导致结
构构件在使用荷载作用下的变形增大，特别是在
混凝土开裂后，过大的变形可能影响结构的使用
性能，甚至安全性【l1。近年来，学者们对薄壁箱梁挠
度计算进行了较为深入的理论研究[2-5]，而对混凝
土箱梁挠度方面所进行的研究则由于影响因素众
多，无法精确计算，故仍然是研究的重点[6-8]。目前，
钢筋混凝土箱梁挠度计算一般仍采用与钢筋混凝
收稿日期：2013—05—07
基金项目：国家自然科学基金项目(51268028)，甘肃省自然科
学基金(1107RJZA122)，甘肃省财政厅资助项目(620029)
作者简介：林丽霞 (1975一)，女，广东五华人，博士，副教授，从
事桥梁工程教学与科研工作，主要研究方向为薄壁箱梁结构
计算理论。 ‘
土矩形截面梁相同的方法，即不考虑剪滞效应和
剪切变形的影响。但是，对于薄腹箱梁，剪切变形
及其引起的下挠是不可忽略的l3_61。另外，考虑剪滞
效应以后，箱梁的弯曲刚度变小，箱梁的挠度也会
较初等梁理论求得的挠度有所增大【4,51。本文尝试
在考虑剪滞和剪切变形双重效应情况下计算开裂
后混凝土箱梁的挠度。
1 开裂后混凝土箱梁抗弯刚度的确定
采用换算截面法【 1确定钢筋混凝土箱梁的抗
弯刚度。
如图 1所示，假设裂缝截面上拉区的混凝土完
全退出工作，只有钢筋承担拉力，将钢筋的换算面
积( )置于相同的截面高度，得到换算混凝土
截面。当中和轴在肋板内时，换算截面的总面积为：
式中：
= ( )
(z，T)=P{maxS(t)≤z)
【0，刀
(38)
(39)
设 S( )在时刻点 t “，t ∈[0，发生跳跃，则
在区间It ，￡i+1]内局部平稳过程的假设成立，而且随
机变量：
maxS(t)，maxS(t)，…，maxS(t) (40)
相互独立。则式(37)可写成：
( ，T)：n ( )+eXpf—f： (z．z)dt 1(41)
5 小结
基于大跨度桥梁车辆荷载效应影响线较长的
特点，在准平稳过程的假设下，根据中心极限定
理，用平稳正态随机过程描述大跨度桥梁车辆荷
载效应随机过程。把白噪声车辆荷载随机过程作
为线性变换的策动源，导出桥梁荷载效应随机过
程，并求出平稳正态随机过程的两个基本参数，均
值函数和方差函数，简化了数学模型。最后根据
Rice公式，得出了大跨度桥梁车辆荷效应在时间
区间内最大值的概率分布。