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摘要：对于变截面波形钢腹板PC组合箱梁桥这类大跨度桥梁（下文简称“波形钢腹板”）的建设工作而言，怎样在实际建设工作中让高腹板部位存在的屈曲承载力这一问题得到高效的解决，是提升施工跨度的一个主要问题。下文就通过计算，对其进行深入的讨论。
关键词：变截面；波形钢腹板；应力计算；剪切屈曲承载力；研究
一、剪应力计算
本文经过对设计一个单箱单室的波形钢腹板模型，使用ANSYS这一有限元（下文简称为“ANSYS”）对其进行讨论计算。该模型的平板区域和斜板区域全部使用的是100mm的波形钢腹板，其腹板的厚度是8mm、波高度是50mm，另外截面区域的参数如下图1所示。注意：顶底板部位的宽度、钢腹板自身的厚度和顶板部位的厚度全部不会顺着跨度的方向发生转变，可是，截面部位的梁高和底板部位的厚度全部顺着跨度的方向出现转变，梁高从开始悬臂端底部区域的1.5m，转变到模型最大端的0.75m，底板部位的厚度悬臂端底部区域的0.2m，转变到模型最大端的0.08m，这一悬臂模型的跨度尺寸是20m，此模型详细的另外截面区域的参数如下图1所示。
本文使用对钢腹板面积进行考虑以及忽视的这一对剪应力进行计算的公式，对该模型当中的5各主要截面区域和所有截面位置的上缘区域、下缘区域以及重心轴区域实施计算。将最大悬臂端顶板位置的上缘区域当作原点坐标，将其命名为“O”，将从O点沿着悬臂端底部区域的线命名为x轴，将O点垂直往下方向的线命名为y轴，选择5个截面对其与O点进行定距，分别命名为x1、x2、x3、x4、x5，将其最大悬臂端到达悬臂端底部区域选择的截面的编号设定成：1#、2#、3#、4#、5#，按照圣维南原理，在对截面进行选择时，与最大悬臂端的距离为1.0m，另外就是1/4跨、中跨以及3/4跨，最后是与悬臂端底部区域的距离为1.0m这5个位置的截面进行计算，在同一个截面当中，选择与腹板上缘之间的距离为1/4h、1/2h、3/4h（注意：此处的“h”代表的是腹板的高）。
以上述内容为前提条件，对该模型的波形钢腹板进行计算，在垂直方向集中荷载和平均分布荷载作用的基础上，让结构力学了解这一结构只承担垂直方向的剪力Q和产生的弯矩M，所以，在垂直方向荷载的作用分布到达最大悬臂端，可以使用（1）式对进行计算：
所以，在对这一模型处于最大悬臂端阶段的钢腹板具备的剪应力进行计算时，只需要将还有I顺着跨度的方向发生的转变率进行计算就可以完成，最后，对截面当中任意某点位置上的梁高H进行计算，其具体公式为：
对梁高顺着跨度的方向出现的转变率进行计算，其具体公式为：
对截面当中任意某点位置上的底板厚度进行计算，其具体公式为：
对底板厚度顺着跨度的方向出现的转变率进行计算，其具体公式为：
对截面当中的顶板宽度以及底板宽度、顶板厚度这三个值进行计算，全部是固定值，根据上面第（3）以及第（4），就能够将截面当中的梁体高度和底板宽度通过计算得出，根据这两个数据，就能够将所有截面的面积大小、重心轴的方位还有净距等计算公式当中需求的所有参数得出。
二、计算处于极限状态时，剪切屈曲的承载力
（一）通过理论数值计算得出的结果
根据上文中对波形钢腹板具备的剪应力进行计算的公式，对某一桥梁处于N倍状态下承担的二期荷载作用当中，计算其波形钢腹板具备的剪应力数值。这一桥梁自身承担的二期荷載数值是q=11.0kN/m，下表1当中屈曲强度达到的最小数值，是处于临界状态的屈曲强度数值，对N的取值进行计算时，钢腹板自身拥有的剪应力处于其临界状态的屈曲强度数值，下面，将计算得出的结果通过下表1罗列出来。
从上表1当中的计算结果当中了解到：这一桥梁当中的荷载力在进行平均分布时，同一个截面当中具备的剪应力呈现出的线性转变规律，借助于内插方式，能够得出钢腹板实现的临界状态的屈曲应力值，全部是荷载数值，就是这一座桥梁具备的剪力屈曲承载力。
借助于内插方式计算得出该桥梁承担的荷载力数值是：
从上式当中了解到，这一座桥梁波形钢腹板处于屈曲临界状态时，其理论状态下计算得出的剪切屈曲承载力是1570.56kN/m。
（二）有限元方式计算
使用ANSYS软件对上述桥梁的钢腹板屈曲展开讨论，波形钢腹板使用shell93单元，其中，腹板当中的梁高在底部区域的7.4m，转变到了12.3m位置上的6.0m，腹板的厚度在0～5.9m区间内是24mm，而在5.9m～12.3m区间内是22mm，将波形钢腹板所有垂直方向的线划分为36段，使用此方式对对应的单元属性进行定义，选择梁端当中的某一实际波形钢腹板，并使用ANSYS进行计算。
通过计算得出：所选波形钢腹板的在临界状态时的荷载大小Q=0.7773.1×1×107=7773.01 kN/m。这一结果比理论数值大4.9倍，因此可以得出：实用计算公式得出的结果极具安全性，也十分科学、合理。
三、结束语
对于桥梁波形钢腹板具备的应力还有剪切屈曲承载力进行计算，能够提升其安全性以及项目质量，使用科学有效的方式对其进行计算，能够让项目的成本减小，施工质量得到提升。
参考文献：
[1]程坤，桂奇琦，王鹏.波形钢腹板组合连续箱梁桥剪力滞效应影响因素研究[J].科学技术创新，2017（2）：269-270.
[2]武海鹏，李杰，陈淮.变截面波形钢腹板组合箱梁剪应力及剪力传递效率分析[J].郑州大学学报（工学版），2017，38（2）：83-87.
（作者单位：中铁四局集团市政工程有限公司）
关键词：变截面；波形钢腹板；应力计算；剪切屈曲承载力；研究
一、剪应力计算
本文经过对设计一个单箱单室的波形钢腹板模型，使用ANSYS这一有限元（下文简称为“ANSYS”）对其进行讨论计算。该模型的平板区域和斜板区域全部使用的是100mm的波形钢腹板，其腹板的厚度是8mm、波高度是50mm，另外截面区域的参数如下图1所示。注意：顶底板部位的宽度、钢腹板自身的厚度和顶板部位的厚度全部不会顺着跨度的方向发生转变，可是，截面部位的梁高和底板部位的厚度全部顺着跨度的方向出现转变，梁高从开始悬臂端底部区域的1.5m，转变到模型最大端的0.75m，底板部位的厚度悬臂端底部区域的0.2m，转变到模型最大端的0.08m，这一悬臂模型的跨度尺寸是20m，此模型详细的另外截面区域的参数如下图1所示。
本文使用对钢腹板面积进行考虑以及忽视的这一对剪应力进行计算的公式，对该模型当中的5各主要截面区域和所有截面位置的上缘区域、下缘区域以及重心轴区域实施计算。将最大悬臂端顶板位置的上缘区域当作原点坐标，将其命名为“O”，将从O点沿着悬臂端底部区域的线命名为x轴，将O点垂直往下方向的线命名为y轴，选择5个截面对其与O点进行定距，分别命名为x1、x2、x3、x4、x5，将其最大悬臂端到达悬臂端底部区域选择的截面的编号设定成：1#、2#、3#、4#、5#，按照圣维南原理，在对截面进行选择时，与最大悬臂端的距离为1.0m，另外就是1/4跨、中跨以及3/4跨，最后是与悬臂端底部区域的距离为1.0m这5个位置的截面进行计算，在同一个截面当中，选择与腹板上缘之间的距离为1/4h、1/2h、3/4h（注意：此处的“h”代表的是腹板的高）。
以上述内容为前提条件，对该模型的波形钢腹板进行计算，在垂直方向集中荷载和平均分布荷载作用的基础上，让结构力学了解这一结构只承担垂直方向的剪力Q和产生的弯矩M，所以，在垂直方向荷载的作用分布到达最大悬臂端，可以使用（1）式对进行计算：
所以，在对这一模型处于最大悬臂端阶段的钢腹板具备的剪应力进行计算时，只需要将还有I顺着跨度的方向发生的转变率进行计算就可以完成，最后，对截面当中任意某点位置上的梁高H进行计算，其具体公式为：
对梁高顺着跨度的方向出现的转变率进行计算，其具体公式为：
对截面当中任意某点位置上的底板厚度进行计算，其具体公式为：
对底板厚度顺着跨度的方向出现的转变率进行计算，其具体公式为：
对截面当中的顶板宽度以及底板宽度、顶板厚度这三个值进行计算，全部是固定值，根据上面第（3）以及第（4），就能够将截面当中的梁体高度和底板宽度通过计算得出，根据这两个数据，就能够将所有截面的面积大小、重心轴的方位还有净距等计算公式当中需求的所有参数得出。
二、计算处于极限状态时，剪切屈曲的承载力
（一）通过理论数值计算得出的结果
根据上文中对波形钢腹板具备的剪应力进行计算的公式，对某一桥梁处于N倍状态下承担的二期荷载作用当中，计算其波形钢腹板具备的剪应力数值。这一桥梁自身承担的二期荷載数值是q=11.0kN/m，下表1当中屈曲强度达到的最小数值，是处于临界状态的屈曲强度数值，对N的取值进行计算时，钢腹板自身拥有的剪应力处于其临界状态的屈曲强度数值，下面，将计算得出的结果通过下表1罗列出来。
从上表1当中的计算结果当中了解到：这一桥梁当中的荷载力在进行平均分布时，同一个截面当中具备的剪应力呈现出的线性转变规律，借助于内插方式，能够得出钢腹板实现的临界状态的屈曲应力值，全部是荷载数值，就是这一座桥梁具备的剪力屈曲承载力。
借助于内插方式计算得出该桥梁承担的荷载力数值是：
从上式当中了解到，这一座桥梁波形钢腹板处于屈曲临界状态时，其理论状态下计算得出的剪切屈曲承载力是1570.56kN/m。
（二）有限元方式计算
使用ANSYS软件对上述桥梁的钢腹板屈曲展开讨论，波形钢腹板使用shell93单元，其中，腹板当中的梁高在底部区域的7.4m，转变到了12.3m位置上的6.0m，腹板的厚度在0～5.9m区间内是24mm，而在5.9m～12.3m区间内是22mm，将波形钢腹板所有垂直方向的线划分为36段，使用此方式对对应的单元属性进行定义，选择梁端当中的某一实际波形钢腹板，并使用ANSYS进行计算。
通过计算得出：所选波形钢腹板的在临界状态时的荷载大小Q=0.7773.1×1×107=7773.01 kN/m。这一结果比理论数值大4.9倍，因此可以得出：实用计算公式得出的结果极具安全性，也十分科学、合理。
三、结束语
对于桥梁波形钢腹板具备的应力还有剪切屈曲承载力进行计算，能够提升其安全性以及项目质量，使用科学有效的方式对其进行计算，能够让项目的成本减小，施工质量得到提升。
参考文献：
[1]程坤，桂奇琦，王鹏.波形钢腹板组合连续箱梁桥剪力滞效应影响因素研究[J].科学技术创新，2017（2）：269-270.
[2]武海鹏，李杰，陈淮.变截面波形钢腹板组合箱梁剪应力及剪力传递效率分析[J].郑州大学学报（工学版），2017，38（2）：83-87.
（作者单位：中铁四局集团市政工程有限公司）