1 工程概況
衢江大橋主橋采用50m + 120m + 50mV 型剛構組合拱橋， 橋面寬30m ， 結構型式立面圖見圖1。
1.1 主梁結構
主跨為跨徑100m的單拱肋系桿拱結構，主梁為單箱雙室預應力混凝土箱梁，梁高2.5m，頂板寬30m，底面寬10m，頂板厚28cm，底板及斜腹板厚25cm，中間腹板30cm。箱體兩側各布置4.5m懸臂結構，懸臂結構端部高0.18m，根部高0.6m。為減小主梁在溫度變化時對V型結構產生較大的推力，主梁在拱趾處縱向斷開，支承在拱趾與V型相交處的外伸的牛腿上。
邊跨主梁為單箱4室斷面，箱體兩側為4.5m懸挑結構。梁高2.5m，箱梁頂面全寬為30m，底面寬為10m，底板、斜腹板厚25cm，頂板厚30cm，兩條中間腹板各厚30cm。
1.2 主跨拱肋
主跨拱肋為鋼箱梁結構，箱體尺寸為2m×2m，板厚3.2cm，箱形內4個壁板上各布置3條縱向通長的T型肋，拱肋線形為二次拋物線( y = 21 x2/ 2500)，矢跨比為1/ 4.76 ，拱固結于V型墩結構的斜腿頂部。
1.3 吊索及系桿拉索
吊桿按間距5m 均勻布置，每節(jié)吊索由兩根高強度平行鋼絲束構成， 吊索下端采用可調節(jié)錨頭以便于在施工過程中通過吊索調整使拱肋及拱橋主梁的受力分配更加合理.系桿由高強度鋼絞線構成，錨固于連接梁岸邊側的實體梁段內。
1.4 V 型墩
V 型墩由高5.95m的直墩和高9.91m的兩條斜腿組成，下部直墩采用4m×10m矩形實體截面；上部斜腿為2m×10m的矩形實體截面，兩斜腿頂部通過連接梁連接成為整體。
2.1 計算模型
計算模型按有限單元法建模，主梁、V 型墩和剛構均采用板單元，拱肋采用梁單元，吊桿和系桿用桁架單元。拱腳與V 型剛構內側斜腿頂部剛連，計算模型處理為剛接點，中跨主梁由于在兩拱趾附近處斷開，支承在邊跨主梁的牛腿上，模型處理為一端鉸支、一端滑動的梁跨結構。系桿為高強鋼絞線束組成，模型處理時，將它看作是一根與主梁重合的直桿單元。計算模型的邊界條件為：兩中墩底部為固定端，主梁兩邊跨端部為滑動支承。計算軟件采用通用有限元分析軟件ANSYS，板單元沿橋梁縱向、橫向邊長基本為1m，該模型節(jié)點總數(shù)為12 640 個，單元總數(shù)13 570 個。計算模型見圖2。
2.2 計算荷載
恒載、二期恒載、活載、預加力等均在橫截面上產生剪力滯效應，但其中恒載占主要地位，本文主要分析恒載與活載的剪力滯效應。
恒載包括自重、二期恒載、系桿預加力和吊桿預加力，其中自重根據結構的密度和體積由計算軟件自動計算；二期恒載考慮了防護欄桿、鋪裝層、分隔帶、人行道板以及過江管道的重量，綜合考慮了上述因素，按線荷載84kN/ m計，均布加載在箱梁的頂板；系桿預加力通過給系桿一個初應變，該初應變產生初拉力35000kN；吊桿預加力通過預設初應變，產生初拉力2500kN?；钶d按城A級6車道加載，人群活載整體計算按3.0kN/ m2 計算，局部計算按3.5kN/m2 計算?；钶d根據所求截面內力影響線按最不利方式加載。
3 剪力滯產生機理
箱梁腹板傳遞的剪力流在腹板邊緣的頂板應力要大一些，而向板內傳遞過程中，由于上下板會發(fā)生剪切變形，應力會逐漸變小，故實際上板的應力在橫截面分布是不均勻的，呈現(xiàn)板的中間小而兩邊大的應力狀態(tài)。剪力流在橫向傳遞過程中有滯后現(xiàn)象，稱為剪力滯后現(xiàn)象[1] ， 或剪力滯效應。剪力滯效應用剪力滯系數(shù)來表示，其表達式為
式中，λ為剪力滯系數(shù)；σ為實際截面的應力；
為初等梁理論的計算應力。
如果翼緣腹板處的正應力大于初等梁理論的計算值，稱為正剪力滯，反之稱為負剪力滯[2] 。
本文在用有限元分析橋面板剪力滯效應時，采用的是板的中面應力，因為板的中面應力基本上反映了梁體整體彎曲的應力。計算剪力滯系數(shù)時，令
式中，σmax為箱梁頂板或底板單元中最大的中面正應力；
為相應箱梁頂板或底板單元中面應力的平均值，
由下式給出
式中，σ0 為板寬縱向的中面應力； y 為板寬方向；ly為板寬。
4 剪力滯效應分析
4.1 中跨跨中主梁剪力滯效應分析
(1) 中跨跨中主梁頂板剪力滯效應分析恒載和活載作用下中跨截面頂板中面的正應力分布如圖3 、圖4，剪力滯系數(shù)為1.248 和1.61
λ1/2 =σmax/σ0 = ( - 2.56) / ( - 2.05) = 1.248
λ1/2 =σmax/σ0 = ( - 2.0) / ( - 1.24) = 1.61
截面正應力沿寬度方向分布比較均勻，其分布的特點是中腹板處頂板的正應力最大，從中腹板到兩側翼緣板正應力漸漸減小?；钶d作用與恒載作用相比，活載在中跨主梁頂板上產生的正應力較小，截面上應力分布規(guī)律相同，但其剪力滯現(xiàn)象較為嚴重，剪力滯系數(shù)比恒載作用時要大得多。
(2) 中跨跨中主梁底板剪力滯效應分析
恒載和活載作用下中跨截面底板中面的正應力分布如圖5、圖6 ，其剪力滯系數(shù)為1.035和1.08
λ1/2 =σmax/σ0 = 5.58/ 5.39 = 1.035
λ1/2 =σmax/σ0 = 3.51/ 3.25 = 1.08
恒載作用下截面正應力沿寬度方向分布比較均勻，中腹板處的底板和兩邊腹板處底板的正應力較小，而中腹板和邊腹板之間底板的正應力較大，即所謂負剪力滯現(xiàn)象[2]。
與恒載作用相比，活載在中跨主梁底板上產生的正應力分布的規(guī)律是不相同的，其特點是靠近腹板處底板的正應力數(shù)值較大，而遠離腹板處底板的正應力較小。
4.2 邊跨主梁剪力滯效應分析
主要對邊跨跨中截面和邊跨與Y型斜腿連接處即支點處的頂板和底板處的剪力滯效應進行分析。
4.2.1 邊跨跨中主梁剪力滯效應分析
(1) 邊跨跨中主梁頂板剪力滯效應分析
恒載和活載作用下邊跨跨中截面處的頂板中面正應力分布如圖7和圖8，其剪力滯系數(shù)分別為1.66 和1.46。
λ1/2 =σmax/σ0 = ( - 3.73) / ( - 2.25) = 1.66
活載作用下頂板的剪力滯系數(shù)小于恒載引起的剪力滯系數(shù)。
(2) 邊跨跨中主梁底板剪力滯效應分析
邊跨跨中截面處的主梁底板中面正應力在恒載和活載作用下分布如圖9和圖10，其剪力滯系數(shù)分別為1.105 和1.12。
λ1/2 =σmax/σ0 = 5.93/ 5.37 = 1.105
邊跨跨中主梁底板的剪力滯的特點是兩邊腹板處正應力大而中腹板處小， 變化幅度不大。
4.2.2 邊跨支點處主梁剪力滯效應分析
(1) 邊跨支點處主梁頂板剪力滯效應分析
恒載和活載作用下邊跨支點處主梁頂板中面正應力如圖11、圖12，剪力滯系數(shù)為1.988 和2。
λ0 =σmax/σ0 = 10.3/ 5.18 = 1.988
λ0 =σmax/σ0 = 1.4/ 0.71 = 2
邊跨和V型斜腿相交處剪力滯現(xiàn)象最為突出，其剪力滯系數(shù)高達2，設計時應引起足夠的重視。
(2) 邊跨支點處主梁底板剪力滯效應分析
恒載和活載作用下邊跨支點處主梁底板中面正應力如圖13 、圖14 ，剪力滯系數(shù)為1.388 和1.38。
邊跨支點處主梁底板的剪力滯的特點是兩邊腹板處正應力大而中腹板處小，變化幅度比頂板小，但其剪力滯系數(shù)為1.388 ，比跨中大得多。
4.3 剪力滯系數(shù)分布
根據以上分析，將不同荷載作用下主梁沿橋梁長度方向不同截面的剪力滯系數(shù)用圖15表示如下：
5 結論
通過計算分析，衢江大橋主梁剪力滯現(xiàn)象有以下特點：
(1) 底板由于沒有懸臂板部分， 截面縱向應力分布比較均勻，縱向應力最大值在邊腹板處，剪力滯系數(shù)都比頂板?。豁敯蹇v向正應力最大值一般在中腹板處，剪力滯系數(shù)都比較大。吊桿的預拉力會影響頂板截面的縱向應力分布，一般是使中腹板處頂板的縱向應力最大值減小。
(2) 中跨主梁的使用應力很小，雖然存在剪力滯現(xiàn)象，但對設計來說，影響并不大。
(3) 邊跨主梁工作應力較大，特別是邊跨主梁與V型腿相交處是強度控制截面，而且邊跨主梁剪力滯后現(xiàn)象嚴重， 剪力滯系數(shù)高達2.0 ，設計時必須予以特別的注意。
參考文獻：
[1 ] 項海帆.高等橋梁結構理論[M] .北京: 人民交通出版社，2001.
[2 ] 羅旗幟.變截面箱梁的負剪力滯[J ] .重慶交通學院學報，1997 ，16 (3) .
