本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种混凝土斜拉桥主梁施工阶段剪力滞的确定方法。
背景技术：
混凝土斜拉桥主梁主要指箱形断面，在桥梁结构设计中，由于箱形梁腹板的剪力流向翼缘板传递滞后，从而使翼缘板存在着剪力滞效应。剪力滞效应引起的应力不均匀性会对箱梁的设计工作带来不利影响，若没有考虑剪力滞的效应，就可能出现一些不可挽回的后果。特别是对于斜拉桥这种复杂的结构体系，在施工过程中随着施工阶段的推进，结构体系不断发生变化，在结构合拢和斜拉索全部张拉完成后，斜拉桥成桥状态的几何线形和内力状况均发生了变化。
斜拉桥的结构内力是一个复杂的空间问题，在不均匀加载的情况下，存在扭转、畸变等效应，使得受力分析更加复杂，用一般的箱梁计算理论进行分析存在一定的困难。目前工程中采用有效宽度代替翼缘实际宽度的方法考虑剪力滞对箱梁的影响，我国桥梁规范规定了对简支梁、连续梁和悬臂梁等特定结构有效宽度的计算方法条款，但没有明确对斜拉桥设计的规定。国外规范虽然对翼缘有效分布宽度有详细的规定，但也没有适用于斜拉桥主梁的条文。
技术实现要素：
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种混凝土斜拉桥主梁施工阶段剪力滞的确定方法，确定混凝土斜拉桥主梁施工阶段不同位置应采取的剪力滞系数。
一种混凝土斜拉桥主梁施工阶段剪力滞的确定方法，包括以下步骤：
步骤1、确定斜拉桥两个悬臂端索力作用点处的剪力滞；
斜拉桥两个悬臂端索力作用点处均用轴力作用的剪力滞系数λn反映该点的实际受力情况及剪力滞，该点处由轴力产生的剪力滞的计算方法如下式所示：
其中，λn为斜拉桥悬臂端索力作用点处轴力产生的剪力滞系数，σn为斜拉桥悬臂端索力作用点处轴力产生的实际正应力，
步骤2、确定索力之间梁段的剪力滞；
步骤2.1：确定索力之间梁段的索力作用点处的剪力滞；
索力之间梁段的索力作用点处用弯矩和轴力比确定的剪力滞系数λ反映该点的实际受力情况及该点的剪力滞，该点处剪力滞的计算方法如下式所示：
其中，λ为索力之间梁段的索力作用点处的剪力滞系数，σ为索力之间梁段的索力作用点处的实际应力，
步骤2.2：确定索力作用点之间二分之一处跨中梁段的剪力滞；
在索力作用点之间二分之一处跨中梁段，用弯矩作用的剪力滞系数λm反映该点的实际受力情况及剪力滞，该点处剪力滞的计算方法如下：
其中，λm为索力作用点之间二分之一处跨中梁段的弯矩产生的剪力滞系数，σm为索力作用点之间二分之一处跨中梁段的弯矩产生的实际正应力，
步骤2.3：确定索力作用点与跨中梁段之间的剪力滞；
索力作用点与跨中梁段之间的剪力滞，由索力之间梁段的索力作用点处的剪力滞系数λ与索力作用点之间二分之一处跨中梁段的剪力滞系数λm之间采用线性插值求得的该梁段截面的剪力滞系数反映。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的一种混凝土斜拉桥主梁施工阶段剪力滞的确定方法，对于单索面pc斜拉桥施工阶段中，不同的位置采取不同的剪力滞系数进行平面杆系有限元分析，避免了采用规范单一的有效翼缘宽度定义剪力滞系数，准确的描述了斜拉桥结构的受力特点，使斜拉桥结构体系安全。
附图说明
图1为本发明实施例提供的斜拉桥的立面图；
图2为本发明实施例提供的斜拉桥主梁的横断面图；
图3为本发明实施例提供的斜拉桥悬臂施工示意图；
图4为本发明实施例提供的斜拉桥的4号桥墩处主梁的弯矩图；
图5为本发明实施例提供的斜拉桥的4号桥墩处主梁的轴力图。
图中：1、斜拉索；2、桥主塔；3、主梁；4、4号桥墩；5、5号桥墩；6、中室；7、边室；8、悬臂板；9、中腹板；10、边腹板；11、中室上缘；12、中室下缘。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例以某单索面斜拉桥预应力混凝土箱形主梁桥为例描述施工阶段的桥梁不同位置剪力滞的确定方法。本实施例所采用的某桥主桥为单索面预应力混凝土斜拉桥，如图1所示，斜拉索1采用镀锌高强钢丝，每个主塔上布置15对，全桥共120根。桥主塔2采用c50混凝土浇注，箱形断面，桥面以上塔高67.5m，主塔折角位于桥面以上33.9m处，其中下段塔身与水平面夹角为75°，上段塔身与下段塔身夹角为7.5°。主桥长为420m，跨径布置为89m+242m+89m。主梁3为单箱三室，梁高3.414m。主梁3上索距布置为中跨索距为14×7.4m；边跨索距除了尾索区为1.5m+1.5m+5.75m+7.0m外，其余为10×6.3m。4号桥墩4处为塔、梁、墩固接体系，5号桥墩5处为塔梁固接、梁墩分离体系。中跨和边跨的结构均如图2所示，其中，中跨各部分尺寸为：两边室7上缘厚25cm，中室6上缘厚40cm，下缘厚30cm，边腹板10厚25cm，中腹板9厚40cm，悬臂板8长度为5m；边跨各部分尺寸为：两边室7上缘厚40cm，中室6上缘厚50cm，下缘厚40cm，中腹板9厚50cm，边腹板10厚30cm，悬臂板8长度为5m。
本实施例使用如图3所示悬臂施工时典型工况下，主梁截面上缘剪力滞系数沿纵向全长的分布情况，来详细分析斜拉桥施工过程中主梁截面的剪力滞效应。
一种混凝土斜拉桥主梁施工阶段剪力滞的确定方法，具体包括以下内容：
步骤1、确定斜拉桥两个悬臂端索力作用点处的剪力滞；
斜拉桥两个悬臂端索力作用点处均用轴力作用的剪力滞系数λn反映该点的实际受力情况及剪力滞，该点处由轴力产生的剪力滞的计算方法如下式所示：
其中，λn为斜拉桥悬臂端索力作用点处轴力产生的剪力滞系数，σn为斜拉桥悬臂端索力作用点处轴力产生的实际正应力，
本实施例中，根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》4.2.3，取主梁截面上翼缘顶板有效宽度为4.00m，下翼缘底板全断面参与计算，得到斜拉桥悬臂端索力作用点处轴力产生的实际正应力
步骤2、确定索力之间梁段的剪力滞；
步骤2.1：确定索力之间梁段的索力作用点处的剪力滞；
索力之间梁段的索力作用点处用弯矩和轴力比确定的剪力滞系数λ反映该点的实际受力情况及该点的剪力滞，该点处剪力滞的计算方法如下式所示：
其中，λ为索力之间梁段的索力作用点处的剪力滞系数，σ为索力之间梁段的索力作用点处的实际应力，
定义索力之间梁段索力作用点处弯矩产生的剪力滞系数为λm′，轴力产生的剪力滞系数为λn′，叠加后的剪力滞系数为λ，则有：
其中，
上式右端分子分母同时除以
其中，
令
其中，y为主梁截面形心到上下缘的距离，a为主梁截面面积，i为主梁截面惯性矩，m、n分别为梁段截面所受的弯矩和轴力。
本实施例中，主梁截面形心到上缘的距离y＝1.09，主梁截面面积a＝22.9，主梁截面惯性矩i＝26.5，
本实施例使用有限元软件建立的全桥平面杆系模型，施工工况下主梁的弯矩和轴力的内力图，4#桥墩与5#桥墩主梁的内力图结果差别较小，仅提取4#桥墩处主梁的内力图，如图4所示的4#桥墩的弯矩图和图5所示的4#桥墩轴力图。根据图4和图5中索力索力作用点处的轴力和弯矩得到，索力作用点c3′～c1′处主梁截面弯矩轴力比
得c3′～c1′索力处主梁截面上缘剪力滞系数λ分别为1.77、1.75、1.74；
索力作用点c3～c1处主梁截面弯矩轴力比
得c3～c1索力处主梁截面上缘剪力滞系数λ分别为1.78、1.71、1.67。
步骤2.2：确定索力作用点之间二分之一处跨中梁段的剪力滞；
在索力作用点之间二分之一处跨中梁段，用弯矩作用的剪力滞系数λm反映该点的实际受力情况及剪力滞，该点处剪力滞的计算方法如下：
其中，
本实施例中，索力作用点c3′～c1′和c3～c1之间二分之一处的跨中梁段的剪力滞，用弯矩作用的剪力滞系数λm反映该点的实际受力情况，计算得到λm＝1.17；
步骤2.3：确定索力作用点与跨中梁段之间的剪力滞；
索力作用点与跨中梁段之间的剪力滞，由索力之间梁段的索力作用点处的剪力滞系数λ与索力作用点之间二分之一处跨中梁段的剪力滞系数λm之间采用线性插值求得的该梁段截面的剪力滞系数反映。
本实施例中，c3′到c3′～c2′二分之一跨中之间梁段的剪力滞，应在1.77与1.17之间采用线性插值求得；c2′到c2′～c1′二分之一跨中之间梁段的剪力滞，应在1.75与1.17之间采用线性插值求得；c3到c3～c2二分之一跨中之间梁段的剪力滞，应在1.78与1.17之间采用线性插值求得；c2到c2～c1二分之一跨中之间梁段的剪力滞，应在1.71与1.17之间采用线性插值求得。如c3点剪力滞系数为1.77，c3～c2二分之一跨中处剪力滞1.17，距离c3点1米处梁断面的剪力滞系数线性插值为1.61。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。