影响大跨径混凝土桥梁开裂和长期变形的因素比较复杂,变形与开裂常常是“并发症”。我们感到,不能老用“综合”因素来分析跨中挠度过大的问题,同时,对待此类质量通病,仅从反复计算箱梁空间作用、混凝土收缩徐变、预应力损失、日照与温差作用等以及施工工艺方面去分析是远远不够的,还应从结构设计方面去分析。

主梁刚度由弯曲刚度和剪切刚度组成,通常,梁的挠度主要由弯曲刚度(弯矩)控制,但对于薄腹箱梁,剪切变形及其引起的下挠是不可忽略的,特别是在斜裂缝出现及发展之后,剪切变形对薄腹箱梁的挠度影响会更大。混凝土开裂前,梁的工作处于弹性阶段,其剪切刚度可以根据弹性力学的方法计算。然而,当混凝土出现斜裂缝后,用弹性力学方法计算剪切变形的方法不再适用,因为开裂后的混凝土泊松比对第二应力方向已失去作用,横向作用到剪切裂缝上的力由抗剪钢筋来承担。

Timoshenko［1-176］认为,对于l／h≥10的梁,在弹性阶段可以忽略剪切变形对挠度的影响,但出现斜裂缝后,剪切刚度对总挠度的影响不可忽略,且随时间推移,影响将不断增加。作者导师在20世纪60年代中期一批混凝土梁抗剪性能试验研究［1-177］中,就有过这种定性的认识。德国著名学者Leonhardt［1-178］也曾指出,当梁的跨高比l／h≤12时,混凝土开裂后,在跨高比不同、截面及配筋不同的梁中,由剪切变形引起的挠度可为弯曲变形的0.2～3.0倍。

Park和Paulay［1-179］编写的经典混凝土结构教材中曾指出，可以根据桁架模型理论,来考虑钢筋混凝土梁斜向开裂后,计算瞬时剪切变形的方法。Paulay［1-180］和Kim［1-181］［1-182］采用变角桁架模型分析了剪力墙连梁和混凝土柱开裂后的剪切刚度。Nie［1-183］开展了钢筋混凝土梁的长期变形试验,并采用桁架模型计算了长期剪切变形,Nie在桁架模型理论中对箍筋承受的剪力乘以折减系数0.5后,计算结果与其试验较为吻合。(www.daowen.com)

Li［1-184］建议了一种超静定的桁架模型结构,分析了混凝土梁的抗剪性能,他假定将剪跨区四等分,建立变角度的桁架模型,由于该桁架为超静定结构,在剪力作用下,需要借助于简单的力学程序,计算各腹杆所承担的剪力大小,从而确定整个桁架模型的受剪行为。

当然通过修正斜压场理论(MCFT)［1-185］,也能计算混凝土构件的荷载—位移曲线,但计算过程复杂,需假定一个变量的初始值,经反复迭代计算,才能得到结果,基于MCFT的计算程序可参见Toronto大学开发的VecTor2［1-186］及Response 2000［1-187］。重庆大学的张川、黄建锋［1-188］也基于MCFT,采用Fortran语言编制了钢筋混凝土梁截面的非线性分析程序,分析了混凝土梁的受剪性能。王栋［1-189］通过ANSYS建立有限元模型的方法,分析了箱梁开裂对承载力与刚度变化的影响。

南昌大学的熊进刚、习建红等［1-190］研究了剪切刚度和剪切变形对钢筋混凝土短梁挠度的影响,剪切斜裂缝的出现会引起梁的荷载—挠度曲线的出现明显转折,剪切刚度和剪切变形对挠度均有较大影响,只考虑弯曲变形(按现行规范计算得到的挠度)与试验实测挠度误差显著,但他们没有给出计算混凝土梁的剪切刚度或剪切变形的计算方法。