剪力滞后效应概念普及
剪滞效应
英文名称：SectionDayton-MuLeightoneffect 简单的说：墙体上开洞形成的空腹筒体又称框筒，开洞以后，由于横梁变形使剪力传递存在滞后现象，使柱中正应力分布呈抛物线状，称为剪力滞后现象。
剪力滞后现象使框筒结构的角柱应力集中。
目录例子效应特点忽略剪力滞效应造成的事故大跨度薄壁箱梁剪力滞效应编辑本段例子如：在结构设计中往往全长加密角柱箍筋，目的之一就是增加角柱的抗剪能力，增加延性。
1、剪力滞后现象越严重，框筒结构的整体空间作用越弱；2、剪力滞后的大小与梁的刚度、柱距、结构长宽比等有关。
梁刚度越大、柱距越小、结构长宽比越小，剪力滞后越小；3、框筒结构的整体空间作用只有在结构高宽较大时才能发挥出来。
此外梁柱的刚度比、平面形状及建筑物高宽比对剪力滞后影响很大。
概念设计时一定考虑全编辑本段效应特点剪力滞后效应在结构工程中是一个普遍存在的力学现象，小至一个构件，大至一栋超高层建筑，都会有剪力滞后现象。
剪力滞后，有时也叫剪切滞后，从力学本质上说，是圣维南原理，它严格地符合弹性力学的三大方程，即几何方程、物理方程、平衡方程。
具体表现是，在某一局部范围内，剪力所能起的作用有限，所以正应力分布不均匀，把这种正应力分布不均匀的现象叫剪切滞后。
剪力滞后效应通常出现在T型、工型和闭合薄壁结构中如筒结构和箱梁，在这些结构中通常把整体结构看成一个箱形的悬臂构件。
在结构水平力作用下，主要反应是一种应力不均匀现象，柱子之间的横梁会产生沿着水平力方向的剪切变形，从而引起弯曲时远离肋板的翼板的纵向位移滞后于肋板附近的纵向位移，从而使得翼缘框架中各柱子的轴力不相等：远离腹板框架的柱轴力越来越小，翼缘框架中各柱轴力呈抛物线形，同时腹板框架中柱子的轴力也不是线性规律。
这就是一种剪力滞后效应。
当翼板与腹板交接处的正应力大于按初等梁的计算值，称为正剪力滞，反之为负剪力滞。
编辑本段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。
剪力滞分析方法及应用
能量变分法的显著优点就是不仅能确定翼板内的应力横向分布，而且能计算梁考虑剪力滞之后的 挠度值，因此，这种方法在桥梁初步设计中颇受欢迎。但该法一般只适用于等截面箱梁，目前仍无法 直接应用于求解变截面箱梁的剪力滞问题。另外，该法将翼板做了平面应力假设，尽管所获得的最大 应力与实际应力想接近，但在翼板的自由端处仍存在较大的误差。 D 数值解法 有限元法、有限条法和有限段法 有限元法是解决各种复杂工程问题的一种行之有效的分析方法。K.R.Moffatt 和 P.J.Dowling 用有 限元法对影响箱梁剪力滞效应的各种参数作了系统的分析和研究，提出了各种荷载下的不同宽跨比、 支承形式及截面加劲情况的有效宽度比，这些结果已纳入到“英国标准桥梁规范”有关组合梁剪力滞 计算的准则中。我们知道，有限元法几乎可以分析工程上所遇到的所有问题，但是对于大型的桥梁结 构，要达到一定的精度，需要比较详细地划分单元，因而计算工作量特别大。 有限条法、有限段法及有限差分法是为使问题简化所采用的对规则结构进行简化处理的数值计算 方法，随着计算机计算能力的提高，这些方法的应用越来越少。 E 模型试验 对于重大工程和为检验计算方法的精度，模型试验也是常采用的研究方法之一。模型试验的优点 是可以模拟实际结构的边界条件、 荷载条件和部分细节， 可不受理论计算时所采用的简化假定的影响。 但是大比例尺的模型试验需要花费大量的人力与物力，许多因素在试验中仍可能无法模拟，因此模型 试验的研究一般采用不多。
图 3-1 箱梁剪力滞效应示意图 对于宽翼缘的剪力滞效应可以用图 3-2 所示的简单力学分析来说明。图 3-2a 是一根承受垂直荷载 的矩形截面简支梁。显然它的顶部纤维产生压缩，底部纤维产生拉伸，顶部纤维应力ς是均匀的。如 果加载之前将此矩形截面的顶部两侧各扩大一个矩形面积 1#，便构成了 T 形截面（图 3-2b） 。显然， 在由面积 1#构成的 1#小肋与原矩形截面梁的接触面之间，存在着相互错动的剪力。1#小肋一方面阻止 原矩形梁顶部纤维的压缩，另一方面它又受到来自矩形梁的压缩面力（即相向的剪力） 。因此，对于 1#小肋来说，类似于一根偏心受压的杆件，其内侧压应力将大于外侧压应力；对于原矩形截面来说， 顶部纤维将比图 3-2a)中的要降低一些，但在与 1#小肋接触的一点上，两者的应力是相等的。同样地如 果在图 3-2b)的基础上再扩大小矩形面积 2#， ，又由于同样的剪力传递原因，使小肋内侧的压应力大于 外侧的压应力 （图 3-2c） 。 如此类推， 便构成了图 3-2d 所示的应力沿翼缘宽度方向不均匀分布的图形。 这种截面上应力由于剪力的传递而使应力越来越小的现象，称为剪力滞后现象，或称为剪力滞效应。 在第二章介绍正交异性桥面板单肋截面特性计算时，涉及到有效宽度的概念，实际剪力滞概念与 有效宽度概念是一回事， 前者用不均匀应力表示， 后者用一等效宽度表示， 反映的都是由于剪力影响， 梁的翼缘板上弯曲应力的分布是不均匀的。在桥梁设计中，各期恒载、活载以及预加力等均将在截面 上产生剪力滞效应。由于作用的荷载形式不同，剪力滞的大小差异比较大。现代桥梁工程中，为满足 使用要求，桥面宽度显著增大，特别是大跨径预应力混凝土箱梁桥中，采用长悬臂、大肋间距的单箱
薄壁箱梁的剪力滞效应浅析
薄壁箱梁的剪力滞效应浅析薄壁箱梁由于具有良好的结构性能，与肋板式截面相比，箱形截面具有抗扭刚度大，能有效抵抗正负弯矩等优点，因而在现代各种桥梁中得到广泛应用，尤其是各种结构形式的预应力混凝土桥梁，采用箱形截面更能适应构造和现代化施工要求。
近几年来，薄壁箱梁在我国大跨径桥梁、城市立交桥中得到了广泛应用，箱梁剪力滞效应也越来越引起重视。
一、剪力滞效应基本概念及产生机理剪力滞效应最早是在T梁探讨翼缘有效分布宽度问题时提出的。
T梁受弯时，翼缘在横向力与偏心的边缘剪力流作用下，将产生剪切扭转变形，则已不服从平截面理论的假定。
剪切扭转变形随翼缘在水平面内的形状与纵向边缘剪力流的分布有关。
狭窄翼缘的剪切扭转变形不大，其受力性能接近于简单梁理论的假定，而宽翼缘因这部分变形的存在，而使远离梁肋的翼缘不参与承弯工作，也即受压翼缘上的压应力随着离肋的距离增加而减小。
在薄壁箱梁中，产生弯曲的横向力通过肋板传递给翼板，而剪应力在翼板上的分布是不均匀的，在肋板与翼板的交接处最大，随着离开肋板而逐渐减小，因此，剪切变形沿翼板的分布是不均匀的。
由于翼板剪切变形的不均匀性，引起弯曲时远离肋板的翼板的纵向位移滞后于近肋板的翼板的纵向位移，所以其弯曲正应力的横向分布呈曲线形状，这个现象就称为“剪力滞后”，也称为“剪力滞效应” [1]。
为了更好的解释剪力滞效应，取固端悬臂箱梁在自由端的梁肋处作用一对集中力P如上图所示。
理论上，应用初等梁弯曲理论，在悬臂上板得到均匀分布的弯曲拉应力，但实际并非如此。
由于腹板传递的剪力流在边缘上受拉要大一些，而向板内传递的过程，由于上下板均会发生剪切变形，故实际上上板的拉应力在横截面分布式不均匀的，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，故称之谓“剪力滞后现象”或称“剪力滞效应”。
如果初等梁理论算出的应力为，而实际截面上发生的应力为σ，那么式中：λ---剪力滞系数。
如果翼缘与腹板交界处的正应力大于初等梁理论计算的理论值，称之为“正剪力滞”；如果翼缘与腹板处交界的正应力小于初等梁理论计算的理论值，称之为“负剪力滞”。
特殊支承箱梁剪力滞效应的有限元分析
特殊支承箱梁剪力滞效应的有限元分析特殊支承箱梁剪力滞效应的有限元分析引言:随着现代桥梁结构设计的不断发展，特殊支承箱梁在跨越大跨径、高速公路以及城市轨道交通等领域中得到了广泛应用。
然而，由于特殊支承箱梁结构的复杂性，其受剪切力作用时会产生剪力滞现象，这给结构的性能与安全性带来了挑战。
本文将通过有限元分析的方法，对特殊支承箱梁剪力滞效应进行详细研究，探索其产生机制及对结构的影响，为后续的设计与施工提供参考。
1. 特殊支承箱梁剪力滞效应的定义和机制在特殊支承箱梁中，当剪力加载到一个特定值时，结构出现非线性行为，剪力-切变曲线呈现出一种明显的滞后现象。
这种滞后现象就是剪力滞效应。
其主要机制可以归结为材料非线性和结构非线性两方面。
材料非线性是指材料内部力学性能的变化，主要表现为剪切强度和刚性的非线性关系。
结构非线性是指支承箱梁在受力作用下产生的位移、变形和应力等因素之间的相互作用，导致结构整体性能的变化。
2. 影响特殊支承箱梁剪力滞效应的因素特殊支承箱梁剪力滞效应的产生受到多种因素的影响，包括材料性能、截面形状、结构的几何参数以及荷载施加方式等。
首先，材料的刚性和强度是影响剪力滞效应的重要因素。
相对于刚性材料，弹性模量较低的材料更容易产生滞后现象。
其次，截面形状也对剪力滞效应有一定影响。
一般来说，T形截面和箱形截面在受剪作用下更容易出现滞后现象。
另外，结构的几何参数，如跨径、高度、界面性能等也会直接影响剪力滞效应的产生和发展。
最后，施工过程中的荷载施加方式也是产生剪力滞效应的重要因素之一。
3. 有限元分析在研究特殊支承箱梁剪力滞效应中的应用有限元分析作为一种计算力学方法，在研究特殊支承箱梁剪力滞效应方面具有广泛的应用。
首先，有限元分析可以通过建立结构的数学模型，模拟剪力加载过程中的结构反应，包括位移、变形、应力等。
其次，有限元分析可以通过改变结构参数和材料参数，模拟特殊支承箱梁在不同条件下的滞后行为，以探究剪力滞效应的机制。
高等桥梁结构理论--剪力滞后
(x)--截面转角
在这里的ห้องสมุดไป่ตู้导中，放弃了直法线假定，采用了截面转角这样的广 义位移。
为建立分析方程，引入以下四条假定： （1） T形梁在竖向荷载作用下，截面中和轴仍位于初等梁理论计算 的位置；
（2） 翼缘板纵向位移 u( x, y ) 沿宽度方向按三次抛物线变化（作此 假设的前提一般是根据过去的试验和经验，通过理论分析与实际比较 相符）
1 x2 3 9 9G 2 2 2 E I f [( ) U (U ) U ]dx 2 x 1 2 2 14 5Eb
I
f
2tb h 2
1
将外荷载势能、腹板应变能和翼板应变能合并，得结构的总势能
I I f Iw
3.4.5 基本微分方程的建立 写出了结构的总势能后，利用最小势能原理就可以建立利用变分法计 算结构剪力滞的基本微分方程。 根据变分法则，对包含三个广义位移的能量泛函式Π 求一阶变分，再
根据虎克定律，引入应力应变关系
根据材料力学，上翼缘等效板中的剪力可表示为
由此我们得到了剪力与剪切变形的关系，对两边取导数，于是对q1有
一般式为
将上式两边各微分一次，并将各杆的平衡方程代入，可以得到
式中各参数符号代表的意义如下
q1(x)、q2(x)：两块板中的待定剪力流； q0(x) ：腹板顶面上那根杆的已知剪力流函数； 建立了上面的方程组以后，通过求解方程组，就能计算出各板 上的剪力。 在求解方程组之前，我们需要先研究对应于各种实际状态的边 界条件。
1 2 dydx 1 2tE 2 [ (1 2 tE xu x 1 0 x 1 0 h 1 2 2
x2 b x2 b x2 b 2 x1 1 0
个人整理-同济大学高等桥梁结构知识点
箱梁的剪力滞效应（抓住“剪力”这个核心）● 剪力滞现象：宽翼缘箱梁在弯剪作用下，由于剪切变形的存在和沿宽度方向的变化，受压翼缘上的正应力随着离梁肋的距离增加而减小，这个现象就称为“剪力滞后”，简称剪力滞效应。
● 造成该现象的原因：翼缘的剪应力变化引起正应力的变化。
（因此剪力越大，剪力变化越剧烈的截面剪力滞越明显，比如支点、集中力作用点，但有的情况下支点弯矩小，因此总应力还是）● 剪力滞系数λ：考虑剪力滞/不考虑剪力滞。
λ是个沿翼缘板宽度变化的量，一般只考虑腹板与翼缘板相交位置的λ● 正剪力滞，负剪力滞。
● 广义位移函数：挠度函数，纵向变形函数。
● 考虑剪力滞，翼缘板不满足平截面假定，但腹板仍然满足平截面假定。
最小势能原理变分得到带位移函数的微分方程。
● 考虑剪力滞，梁的挠度增加。
剪力滞降低梁的刚度。
因为考虑剪力滞的曲率表达式为：1''[()]F w M x M EI=-+ 正剪力滞，MF>0，因此造成曲率偏大，挠度增大，负剪力滞，MF<0，因此挠度减小● 悬臂箱梁在均布荷载作用下，离固定端约1/4跨位置会产生负剪力滞效应（邻近腹板的翼板位移滞后于远离腹板的翼板位移）。
M F 为负时，属于负剪力滞。
● 有效宽度：最大应力×有效宽度=实际应力沿总宽度的积分●规范规定，结构整体分析采用全截面，截面应力验算，采用有效宽度。
●承受纯弯曲荷载的箱梁截面，是否也存在剪力滞现象？材料进入塑性状态后，箱梁截面剪力滞将如何变化？●本节主要介绍剪弯状态下剪力滞问题，如果是压弯状态下（如预应力筋直线布置）截面是否存在剪力滞现象?箱梁的扭转效应（抓住关键：扭转=偏载×偏心距）●自由扭转：纵向不受约束，不产生纵向正应力。
公式推导：（闭口截面抗扭性能强的原因：剪力流的力臂大）q=τk t●自由扭转剪切变形：（综合考虑纵向变形和扭转角变形）●自由扭转惯矩：与截面包围面积、壁厚有关。
结构中的剪切滞后
一、剪力滞后效应的力学本质剪力滞后（有时也叫剪切滞后）效应，在结构工程中是一个普遍存在的力学现象，小至一个构件，大至一栋超高层建筑，都会有剪力滞后现象。
剪力滞后，从力学本质上说，是圣维南原理，它严格地符合弹性力学的三大方程，即几何方程、物理方程、平衡方程。
具体表现是，在某一局部范围内，剪力所能起的作用有限，所以正应力分布不均匀，把这种正应力分布不均匀的现象叫剪力滞后。
例如：一长方形平板（长度远大于宽度），在两个短边受到一对平衡集中力。
由圣维南原理可知，在板的中部，应力是均匀分布的，而在靠近短边的端部，就出现了剪力滞后现象。
由于正应力是靠剪力的作用逐渐由集中力转化为均匀的，而由于剪力传递正应力有一个逐渐的过程，所以在端部，剪力的所能起的作用还很有限，而正应力分布还不均匀，这种现象就称为剪力滞后。
二、剪力滞后效应在具体工程中的表现1、拉杆、宽梁的翼缘第一部分所举的例子其实就是一根拉杆，它出现了剪力滞后现象。
陈绍藩在《钢结构设计原理》的第5.2章节中详细描述了有孔拉杆因为剪力滞后效应和其他因素造成承载力降低的现象。
另外宽梁的翼缘中正应力分布不均匀，也是剪力滞后效应造成的，陈绍藩在《钢结构设计原理》的11.1.4章节讲述此问题，并提出采用有效宽度代替实际宽度的方法来计算。
钢砼组合梁计算时，混凝土翼板取有效宽度而不取实际宽度，也是对剪力滞后效应的考虑。
2、薄壁构件（主要是桥梁结构构件）许多学者对薄壁杆件理论进行了广泛的研究，Vlasov、Timoshenko等提出了薄壁杆件分析的经典方法，并作了两个基本假定（1）’薄壁杆件横截面的外形轮廓线在其自身平面内保持刚性，即不变形；（2）薄壁杆件中面的剪应变为零（开口截面）或剪力流为常数（闭口截面）。
由于第二个假定经典方法不能反映薄壁杆件的剪力滞后现象，所以不具有一般性。
剪力滞后效应通常出现在T型、工型和闭合薄壁结构中如筒结构和箱梁，在对称弯曲荷载作用下，如果箱梁具有初等弯曲理论中所假定的无限抗剪刚度（即时变形的平截面假定），那么弯曲正应力沿梁宽方向是均匀分布的。
剪力滞后效应知识科普
剪力滞后效应知识科普
剪力滞后效应在结构工程中是一个普遍存在的力学现象,小至一个构件,大至一栋超高层建筑,都会有剪力滞后现象.剪力滞后有时也叫剪切滞后,具体表现是,在某一局部范围内,剪力所能起的作用有限,所以正应力分布不均匀,把这种正应力分布不均匀的现象叫剪切滞后.例如在墙体上开洞以后,由于横梁变形使剪力传递存在滞后现象,使柱中正应力分布呈抛物线状,称为剪力滞后效应.
剪力滞后效应的概念是在箱梁中提出的.剪力滞后效应在T 型、工型和闭合薄壁结构中（如筒结构和箱梁）表现得较为典型,在这些结构中通常把整体结构看成一个箱形的悬臂构件.当结构处于水平力作用下时,主要反应是一种应力不均匀现象,柱子之间的横梁会产生沿着水平力方向的剪切变形,由此引起弯曲时远离肋板的翼板的纵向位移滞后于肋板附近的纵向位移,当翼板与腹板交接处的正应力大于按初等梁的计算值,称为正剪力滞,反之为负剪力滞.
剪力滞概念与有效分布宽度相同,前者用不均匀应力表示,后者用一等效板宽表示.为了使简单梁理论能够用于宽翼缘梁的分析,故对翼缘定出个“有效翼缘宽度”翼缘的有效宽度为假设的翼缘宽度,沿其宽度上受均匀压缩,其压缩值如同在同样的边缘剪
力作用下的实际翼缘的受载边缘数值一样.另外,有效宽度可以视为理论的翼缘宽度,该理论翼缘承受具有均匀应力的压力.该均匀应力与原型宽翼缘处的应力峰值相等,而且总压力值相等.
在框筒结构中,结构整体可以看成一个箱形的悬臂构件.在水平力作用下,柱子之间的横梁会产生沿着水平力方向的剪切变形,从而使得翼缘框架中各柱子的轴力不相等：远离腹板框架的柱轴力越来越小,翼缘框架中各柱轴力呈抛物线形,同时腹板框架中柱子的轴力也不是线性规律.这就是一种剪力滞后效应.。
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（shear-lag effect）在结构工程中是一个普遍存在的力学现象，小至一个构件，大至一栋超高层建筑，都会有剪力滞后现象。
剪力滞后有时也叫剪切滞后，具体表现是，在某一局部范围内，剪力所能起的作用有限，所以正应力分布不均匀，把这种正应力分布不均匀的现象叫剪切滞后。
例如在墙体上开洞以后，由于横梁变形使剪力传递存在滞后现象，使柱中正应力分布呈抛物线状，称为剪力滞后效应。
剪力滞后效应的概念是在箱梁中提出的。
剪力滞后效应在T型、工型和闭合薄壁结构中（如筒结构和箱梁）表现得较为典型，在这些结构中通常把整体结构看成一个箱形的悬臂构件。
当结构处于水平力作用下时，主要反应是一种应力不均匀现象，柱子之间的横梁会产生沿着水平力方向的剪切变形，由此引起弯曲时远离肋板的翼板的纵向位移滞后于肋板附近的纵向位移，当翼板与腹板交接处的正应力大于按初等梁的计算值，称为正剪力滞，反之为负剪力滞。
剪力滞概念与有效分布宽度相同，前者用不均匀应力表示，后者用一等效板宽表示。
为了使简单梁理论能够用于宽翼缘梁的分析，故对翼缘定出个“有效翼缘宽度”翼缘的有效宽度为假设的翼缘宽度，沿其宽度上受均匀压缩，其压缩值如同在同样的边缘剪力作用下的实际翼缘的受载边缘数值一样。
另外，有效宽度可以视为理论的翼缘宽度，该理论翼缘承受具有均匀应力的压力。
该均匀应力与原型宽翼缘处的应力峰值相等，而且总压力值相等。
在框筒结构中，结构整体可以看成一个箱形的悬臂构件。
在水平力作用下，柱子之间的横梁会产生沿着水平力方向的剪切变形，从而使得翼缘框架中各柱子的轴力不相等：远离腹板框架的柱轴力越来越小，翼缘框架中各柱轴力呈抛物线形，同时腹板框架中柱子的轴力也不是线性规律。
这就是一种剪力滞后效应。