箱形梁

箱形梁的截面形狀和通常的箱子截面一樣，所以叫箱形梁，一般由蓋板、腹板、底板以及隔板組成，其材料有鋼材和預應力鋼筋混凝土兩種。主要用於大跨度或承重結構。

基本介紹

• 中文名：箱形梁
• 外文名：Box girder
• 學科：機械工程
• 領域：機械設備
• 截面形狀：和通常的箱子截面一樣
• 組成：蓋板、腹板、底板以及隔板

簡介

箱形梁的截面形狀和通常的箱子截面一樣，所以叫箱形梁。一般由蓋板、腹板、底板以及隔板組成。其材料有鋼材和預應力鋼筋混凝土兩種。主要用於大跨度或承重結構。

箱形梁的剪力滯效應

箱形梁在豎向撓曲時會產生剪力滯效應，其頂板和底板中縱向正應力沿板寬方向不再符合初等梁理論均勻分布狀態。如果頂板或底板在與腹板連線處正應力大於沿板寬其餘各點處正應力，此時剪力滯稱為正剪力滯，反之，為負剪力滯。結構設計時，如果忽視剪力滯效應，將低估結構實際應力和位移，無法客觀反映其真實受力和變形狀況，甚至危及結構安全。多年來，許多學者圍繞各種型式箱形梁剪力滯效應，開展研究工作，取得不少研究成果，部分成果已被納入橋樑設計規範。

箱形梁套用

箱形梁廣泛套用於橋樑工程中，其剪力滯效應是設計計算中必須要考慮的問題。受剪力滯效應的影響，箱形樑上、下翼緣板的應力沿板寬的分布很不均勻，通常在靠近腹板處的應力最大，其數值要比按初等梁計算值大得多。多年來，許多學者致力於研究箱形梁的剪力滯效應，發表的相關文獻已有不少。

眾所周知，當採用基於最小勢能原理的能量變分法和有限梁段法分析箱形梁的剪力滯效應時，必須預先選取橫截面的剪力滯翹曲位移函式，而且，正確選取該位移函式至關重要，因為它直接反映剪力滯翹曲正應力在橫截面上的分布情況。

剪力滯翹曲位移函式的選取

剪力滯翹曲位移函式的選取比較混亂，多種形式的翹曲位移函式曾被採用過，它們主要有: 二次拋物線、三次拋物線、四次拋物線、五次和六次拋物線、餘弦曲線、懸鏈線及橢圓曲線等，其中採用最多的是三次拋物線。然而，早在1995 年，三次拋物線的翹曲位移函式就曾受到過質疑。在眾多形式的翹曲位移函式中，尋求最為合理的函式形式有助於從理論上完善箱形梁的剪力滯效應分析方法。此外，對相應於剪力滯廣義位移的廣義內力研究甚少。雖然基於箱梁總勢能的一階變分，給出了相應於剪力滯廣義位移的廣義內力(剪滯力矩) 表達式，但不便於從物理意義上認識該廣義內力。

總結

JTGD62—2004《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範》規定基於翼緣有效寬度的箱形梁剪力滯效應實用計算圖表，但它主要適用於正剪力滯，對負剪力滯適用性及實用分析方法，尚需進一步研究。因此，對箱形梁正負剪力滯判別尤為重要。在已有關於箱形梁剪力滯效應分析的相關文獻中，都是通過比較彎矩與附加彎矩之間相對大小判別正負剪力滯。這種判別主要適用於用解析法分析剪力滯，亦即僅適合於簡支梁、懸臂樑等簡單結構，對較複雜結構則不便套用。