T型悬臂梁剪力滞效应研究
变截面悬臂箱梁剪力滞效应分析
１ 剪力滞效应计算的基本方程
在分析箱形 梁的剪力滞效 应时 ， 假定箱形 梁在对称荷 载作用 下弯 曲时 ， 翼缘板 纵 向位移 “ ， 沿横 向分 布的规律为 ： （ ）
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维普资讯 ht 第 ２ ８期 ２００８年 １０月
山 西 建 筑
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因此悬臂 固端截 面腹板与翼板交叉处 的剪力滞系数 为 ：
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悬臂混凝土薄壁箱梁剪力滞效应试验研究与分析
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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
悬臂梁不同刚度翼缘板T型梁与剪力滞效应的关系研究
科技与创新┃Science and Technology &Innovation·58·2021年第01期文章编号：2095－6835（2021）01－0058－02悬臂梁不同刚度翼缘板T 型梁与剪力滞效应的关系研究欧磊（中南林业科技大学，湖南长沙410018）摘要：根据初等梁理论，箱梁弯曲时翼缘板和底板正应力均匀分布，但实际上，薄壁箱梁弯曲时，翼缘板的正应力沿宽度分布并非如此，通常情况下靠近腹板的翼缘板正应力大一些，而远离腹板的正应力逐渐减小。
造成这种现象的原因是翼缘板上剪应力分布不均匀，翼缘板剪切变形不均匀，造成弯曲正应力沿梁宽方向不均匀分布，此现象称为剪力滞。
对不同刚度翼缘板T 型悬臂梁与剪力滞的关系进行相关研究，采用有限元建模方法，得到固结端横截面有限元模拟的弯曲正应力，并与按照材料力学相关理论计算得到的理论值比较得出沿该截面翼缘板宽度方向变化的剪力滞系数，比较了这三种梁剪力滞系数的大小，得到不同刚度翼缘板T 型悬臂梁与剪力滞的相关结论。
关键词：悬臂梁；翼缘板；剪力滞；剪力滞系数中图分类号：U441文献标志码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2021.01.0191模型建立采用大型通用有限元软件Midas/civil 2017，建立3个跨径均为20m 、梁体材料均采用C50混凝土、梁体自由端所受集中荷载均为180kN 、沿梁体竖向均布荷载10kN/m 的悬臂梁有限元模型，3根梁的截面翼缘板刚度不同（具体体现为横截面翼缘板宽度不同），编号为A 、B 、C ，采用实体单元进行有限元数值模拟，梁的截面尺寸如下。
A 梁：梁高h =1300mm ，翼缘板宽度b =1800mm ，翼缘板高度h b =130mm ，腹板厚度t =180mm 。
B 梁：梁高h =1300mm ，翼缘板宽度b =2300mm ，翼缘板高度h b =130mm ，腹板厚度t =180mm 。
t型混凝土梁内剪力滞后效应
t型混凝土梁内剪力滞后效应嘿，朋友！咱今天来聊聊这有点复杂但又挺有意思的“T 型混凝土梁内剪力滞后效应”。
您想想啊，这 T 型混凝土梁就像一个大力士挑着担子。
这担子的重量分布不均匀，有的地方重，有的地方轻，这就和剪力滞后效应有点像啦。
那啥是剪力滞后效应呢？简单说，就是在 T 型梁里，本该均匀受力的部分，实际受力却不太均匀。
这就好比一群人拔河，按理说力量应该平均使出来，可有些人偷懒，有些人用力过猛，结果绳子受力就不均匀啦。
在 T 型梁的翼缘部分，靠近腹板的地方受力大，远离腹板的地方受力小。
这就好像是一场接力赛，靠近交接棒的选手跑得飞快，后面的选手还没反应过来，速度就跟不上，这中间就出现了差距。
这剪力滞后效应要是严重了，那可不得了！就像房子的根基不牢固，能踏实吗？梁的承载能力会下降，结构的稳定性也会大打折扣。
这要是用在建筑上，那不是闹着玩的，说不定哪天就出问题啦。
那怎么对付这剪力滞后效应呢？这可得好好琢磨琢磨。
首先，在设计的时候就得精心计算，把梁的尺寸、形状啥的都考虑周全。
就像裁缝做衣服，尺寸量准了，做出来才合身。
还有啊，材料的选择也很重要。
好的材料就像强壮的肌肉，能更好地抵抗这种不均匀的受力。
施工过程也不能马虎。
工人师傅们就像战场上的战士，得严格按照要求操作，一点差错都不能有。
要是偷个懒，耍个滑，那这梁可就“生气”啦，后果不堪设想。
您说，这剪力滞后效应是不是得引起咱足够的重视？要是不重视，建筑出了问题，那得多危险啊！所以啊，无论是设计师、施工人员，还是咱们这些关心建筑安全的普通人，都得对它有清楚的认识，这样才能保证咱们住的房子、走的桥，都稳稳当当的！总之，T 型混凝土梁内剪力滞后效应可不是个小问题，咱们得认真对待，才能让建筑更安全、更可靠！。
公路桥梁箱梁悬臂施工中的预应力作用及剪力滞效应研究
公路桥梁箱梁悬臂施工中的预应力作用及剪力滞效应研究马庆华;马慧娟;方金强【摘要】针对于公路桥梁箱梁悬臂的施工过程中,利用ANSYS有限元软件,就预应力作用对箱梁悬臂剪力滞效应的影响进行了研究.结果表明,预应力施加之后顶板的剪力还有滞系数的数值大概在1左右,同时还将剪力的滞效应减小了,在距离固端近的A截面,剪力滞效应有更大的减小.截面的剪力滞系数之所以减少,是因为施加了预应力,再进行了施加之后滞效应明显的减少了.同时翼缘板的刚度会由于横向预应力的施加而增大刚度,使得在界面上顶板的受力是比较均匀的,相对来说结构也是比较安全的.在整个悬臂的施工过程当中,为了能够使得受力不均的现象得到减少要使得横向的预应力不断的张拉,悬臂施工安全性更高.通过竖向预应力的作用,使腹板的刚度得到增加,而对顶板剪力滞变化影响较小.%In this paper,the influence of prestress on the shear lag effect of the box girder is studied by using the finite element software ANSYS.The results show that the shear lag coefficient of the cross section is close to 1,and the shear lag effect is reduced when the prestressing force is applied.The shear lag effect should be reduced in the A section near the fixed end.After the prestress is applied,the shear lag coefficient of the cross-section decreases and the shear lag effect decreases obviously.Transverse Prestress,increasing the stiffness of the flange,the cross section of roof stress is relatively uniform,reducing the roof deformation ability,structure safety.In the process of cantilever construction,the transverse prestressing tendons should be tensioned in time,so that the stress of the box girder section is reduced and the safety of the cantilever construction is higher.Through theeffect of vertical prestress,the stiffness of the web is increased,but the influence of the vertical shear lag is smaller.【期刊名称】《公路工程》【年(卷),期】2017(042)005【总页数】6页(P211-216)【关键词】剪力滞;箱梁悬臂;预应力;刚度【作者】马庆华;马慧娟;方金强【作者单位】连云港职业技术学院建筑工程学院,江苏连云港222006;贵州顺康路桥咨询有限公司,贵州贵阳550000;连云港职业技术学院建筑工程学院,江苏连云港222006【正文语种】中文【中图分类】U445.466在公路桥梁工程中，高强度预应力材料应用越来越广泛[1-3]。
悬臂施工阶段预应力箱梁的剪力滞效应分析
计算纵 向正应 力用 大型通 用有 限元 分析 程序 Ａ ｓｓ选 用实 ｎｙ，
体单元 Ｓ ｌ９ ｏｉ ５建立空 间有 限元 模 型 ， ｄ 考虑 施工 过程 计算 出关键
截面上应力 的横 向分布结果 ， 并整理 出不 同悬臂长 度时截 面的横 本算 例跨径布置为 ：６ｍ＋ ６ ６×１０ｍ＋ ６ｍ。主墩采 用双肢 向正应力 。采用生死单元 的方法首先 杀死所有单 元 ， ２ ６ 然后依 照施 薄 壁 空心柔性 墩 ， 大墩 高 ｌ０ ３ｍ。主梁采 用单箱单 室箱型截 工顺序 ０号块 的固结施工 １ 一１ 最 ｌ ． 号 ７号块 悬臂施工 ， 依次 激活各相
ＴＡＮＧ ｅ ｇ ＧＯＮＧ ａ Ｐｎ Ｓｉ
（ ｃｏｌｆＨｇ ｗ ｙ Ｃ ａｇ’ｎＵ ｉ ｒｔ， ’ ｎ７ ０ ６ ， ｈｎ ） Ｓｈ ｏ ｏ ｉｈ ａ ， ｈ ｎ ａ ｎ ｅ ｉ Ⅱ １０ ４ Ｃ ｉａ ｖ ｓｙ
的顺利 进行 ， 对桥梁 的施工 过程 进行 监控至关重要 。 参 考文献 ：
［ ］ 邹中权 ， 国京． ６ 贺 大跨 钢管混凝土拱桥施 工监控研 究 ［ ］ 中 Ｊ．
南林 业科技 大 学学报 ，０ ７ ４ ：１７ ． ２０ （ ） ７ －５ ［ ］ 薛新 枝． 管混 凝 土拱 桥 的施 工控 制 ［ ］ 铁道 建 筑 ，０６ ７ 钢 Ｊ． ２０
［ ］ ＪＪ０ １２０ ， ９ Ｔ ４ －０ ０ 公路桥 涵施工技术规 范［ ］ ｓ．
［ ． Ｍ］ 北京 ： 民交通 出版社 ，０ １ 人 ２０．
１］ 公 合 ［ ］ 顾安邦 ， 国柱． ４ 孙 公路桥 涵设 计手 册——拱 桥 （ 下册 ） Ｍ］ ［ ． ［０ 交 通 部 公 路 规 划 设 计 院 ． 路 桥 涵 设 计 规 范 （ 订 本 ）
T形截面带翼缘剪力墙剪滞效应分析及有效翼缘宽度讨论_史庆轩_王斌_郑晓龙_田建勃
Shear lag effect analysis and effective flange width study of the T-shaped shear wall with flange Shi Qingxuan，Wang Bin，Zheng Xiaolong，Tian Jianbo
（ School of Civil Engineering，Xi'an University of Architecture and Technology，Xi'an 710055，China） Abstract： The stress distribution of the T-shaped shear wall with flange was simulated in the whole process and the existence of shear lag effect was verified． Then the development regularity of shear leg effect in the loading process was investiagted and the influences of different design parameters on shear leg effect were also disicussd． According to stress equivalence principle，the effective flange width values under different working conditions were obtained and compared with those from home and abroad foreign design codes． The result shows that the shear lag effect is gradually improved with the increase of load level． When the shear wall yields，the shear lag effect is the most obvious and effective flange width reaches the minimum． The shear lag effect strengthens with the increase of axial compression ratio，weakens with the increase of shear-span ratio and web height-flange width ratio． The effective flange width value taken from Nehrp guidelines for the seismic rehabilitation of buildings （ FEMA 273 ） is reasonable，but the safety stock is inadequate． The effective flange width value derived from Code for design of concrete structures（ GB 50010—2010） is too conservative so that material waste is caused and brittle failure may even happen． Therefore，some practical recommendations were proposed in the application of Code for design of concrete structures（ GB 50010—2010） for structural design． Keywords： shear wall with flange； shear leg effect； numerical simulation； influence factor； effective flange width
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T型悬臂梁剪力滞效应研究
一、问题简述
本例采用T型悬臂梁来研究刚度对剪力滞的影响，采用的是钢材Q345B跨度为5米，采用ansys进行分析，采用实体单元进行研究。
通过设置界面的不同尺寸来改变截面的刚度，进而分析对剪力滞的影响。
二、剪力滞效应描述
初等梁理论中,我们假定离中性轴同一距的截面我们假定离中性轴同一距的截面在弯矩作用下,沿宽度方向截面的正应力是相等。
实际上带翼缘板T梁和箱形截面梁，在对称垂直力作用下翼缘板上的正应沿宽度方向呈不均匀的分布状态。
这种由于腹板处剪力流向翼缘板中传递的滞后而导致翼缘板正应力沿宽度方向呈不均匀分布的现象，称为“剪而导致翼缘板正应力沿宽度方向呈不均匀分布的现象，称为“剪滞效应”。
剪力滞效应大小的程度用剪力滞系数λ表示，剪力滞系数λ表示为截面应力σ与初等梁理论计算所得应力σ之比。
三、荷载和工况设置
本例通过设置4个工况来研究T型梁不同刚度对剪力滞效应的影响，本例汇总采用均布荷载集度为q=2500N/m，现将工况设置列表如下：
表 1
其中，B1为翼缘板宽度，H1为整个截面高度，B2为腹板厚度，H2为翼缘板高度。
四、计算结果
本例通过ansys建立模型，通过剪力滞理论并结合绘图软件得出以下结果:
五、分析感悟
剪力滞效应是由于腹板在受剪的过程中将剪力传递给翼缘，从而造成翼缘正应力分布不均匀的现象，桥梁结构中的一种重要的现象。
由于剪力滞效应的影响，桥梁结构中的应力呈现铰复杂的分布，在腹板附近使得按照初等梁理论的桥梁结构应力小于实际值，如果不考虑剪力滞效应的影响很有可能会低估该部分位置的应力，使得桥梁结构的设计偏于危险。
在复杂的桥梁结构特别是翼缘较宽时应该考虑剪力滞的影响，从而对桥梁结构进行设计。