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大跨度斜拉桥分离式钢箱主梁的剪力滞效应研究
随着近年来交通运输事业的飞速发展，大跨度斜拉桥作为现代化交通运输设施之一，在我国得到了广泛的应用。在大跨度斜拉桥中，分离式钢箱主梁作为主要受力构件，其承载能力和性能显得尤为重要。而剪力滞效应作为分离式钢箱主梁的一种重要问题，牵扯到分离式钢箱主梁的稳定性和安全性。本文旨在深入探究大跨度斜拉桥分离式钢箱主梁的剪力滞效应，以期为相关领域的研究与实践提供参考。
一、分离式钢箱主梁结构特点
分离式钢箱主梁是指由上、下两个左右全封闭钢箱构成，在每个跨度端分别走向岸边或混凝土墩台上的连续刚架。纵向上将梁分为上下两部分，横向上中间是由几个截面大小成比例的异型截面组成的桁架。其结构特点主要包括以下方面：
1.几何形状复杂，存在大量的转角、不平面弯曲以及弯、扭剪等多项复合受力状态。
2.梁体采取连续排水的斜拉索式布置，对斜拉索的管径、长短以及张拉方式和偏差等有非常高的要求。
3.在风、地震等环境下，分离式钢箱主梁的整体变形、振动特性和结构稳定性等都受到了极大的影响。
二、剪力滞效应的概念
剪力滞效应是指分离式钢箱主梁在大荷载作用下发生的弹塑性不完全恢复的现象，表现为梁体在载荷卸除后出现剪力和弯矩不为零的特点。其原因主要是分离式钢箱主梁的纵向裂缝和变形造成的相邻截面之间发生的摩擦与剪力迟滞现象。
三、分离式钢箱主梁剪力滞效应的产生机理
1.分离式钢箱主梁的受力状态
投入使用的大跨度斜拉桥，其荷载作用主要分为动荷载和静荷载两种。其中，动荷载主要包括车辆引起的动荷载和风荷载等。静荷载主要包括桥面重量自重、滞荷、施工时的浮载、预应力和冰雪荷载等。
在分离式钢箱主梁受荷时，上下钢箱变形相对而言非常充分，纵向裂缝和转角应力集中程度较高。随着荷载的增加，相邻截面间产生非零的剪力和弯矩，进而使得斜拉桥整体剪力滞效应的产生。
2.剪力滞效应的机理
剪力滞效应的产生主要是由梁体纵向变形和裂缝带缝间摩擦引起的。具体而言，当分离式钢箱主梁受荷时，相邻截面上下变形存在差异，产生了拉、压应力集中。这种应力集中导致了高架桥纵向裂缝的产生，并且裂缝的开合随荷载的变化产生了连续剪切力。同时，裂缝间的摩擦和剪力的相互合作，使得分离式钢箱主梁在卸载过程中留有部分剪力，即产生剪力滞效应。
四、剪力滞效应的影响机理
1.地震作用下的分离式钢箱主梁
随着地震震级和频次的增加，分离式钢箱主梁的受力程度和变形幅度将趋于增大。事实上，分离式钢箱主梁的剪力滞效应往往在地震震级较高时，才能够显著的体现出来。这一存在的问题进一步加剧了分离式钢箱主梁的地震安全风险。
2.布设斜拉索时的分离式钢箱主梁
分离式钢箱主梁的布设斜拉索时，其稳定性和振动特性都受到了极大的影响。精确的斜拉索布置应保证整个斜拉桥体系平衡，从而减小剪力滞效应的产生。
3.剪力滞效应对结构性能的影响
分离式钢箱主梁的剪力滞效应一旦形成，便会对整个桥梁的可靠性产生不良的影响。剪力滞效应的存在导致了分离式钢箱主梁的受力变化区域的内部力学特征产生发生了变化，使得整个构件的刚度、强度、能量耗散和变形等机械性能均发生了改变。
五、剪力滞效应的控制技术
1.分析分离式钢箱主梁的破坏机理
在分析分离式钢箱主梁的破坏机理时，可以直观地观察其裂缝状态和裂缝的变化。同时，也可以利用有限元分析对梁体在受荷过程中的变形和位移进行模拟，结果可用于分析断裂、扭剪破坏等问题。
2.加强钢箱的抗剪性能
分离式钢箱的抗弯刚度和抗剪刚度是其稳定性的重要指标。加大钢箱截面和加强其钢板叠合区域等均可有效提高钢箱的抗剪性能。
3.斜拉索的合理张拉
斜拉索作为斜拉桥的重要支持体系，应采取合适的张拉方式和偏差校调技术，从而优化整个斜拉桥体系的力学性能，减小剪力滞效应。
4.科学设计和施工工艺
科学的设计和合理的施工工艺是分离式钢箱主梁实现优良性能的重要前提条件。在梁体分析与设计阶段，需了解分离式钢箱主梁在重载、特殊荷载以及各类极端气象下的受力情况，通过合理的节点设计和结构强化，增加分离式钢箱主梁的整体性能，尽可能降低剪力滞效应的产生。
六、结论
所有大跨度斜拉桥均存在着较为严重的剪力滞效应问题，特别是在地震作用下，剪力滞效应的影响机理会更加突出。为了保证分离式钢箱主梁在整体受力状态下的稳定性和安全性，需采取多种措施来控制剪力滞效应的产生和发展。科学设计、合理施工、增加钢箱抗剪性能和合理张拉斜拉索等均是控制剪力滞效应的有效手段。