本文结合同济大学桥梁系在大跨径梁桥下挠问题的持续科研，提出另一种剪至下挠成因，也是一个常被忽视并鲜有研究的问题：直接剪切。

反映直接剪切的应力验算指标：

直剪应力

图1 箱梁的完整验算应力指标体系

图1所示的完整验算指标应力体系是《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG 3362-2018）》中空间精细化分析的核心理念。“指标”的意义是指获取了某项病症的应检测项目，这个“病症”就是混凝土箱梁的开裂问题。有了检测指标，就可以“按图索骥”应对混凝土桥梁的开裂问题。

例如对有开裂病害桥梁，“按图索骥”首先是将发生的裂缝与上图的应力指标体系核对，找到与发生裂缝对应的应力指标；然后在计算模型（空间网格模型，以及其他计算模型）中寻找各工况下的应力指标值，就能找到应力较大值对应工况也就是裂缝主要成因。

但是，这个应力指标体系是基于现行规范相关验算习惯均以受拉和受压表述的，包括主拉和主压。而能够产生主应力的前提是不发生直剪破坏。

图2 箱梁腹板上的剪应力

图2所示为箱梁腹板上的剪应力分布。剪应力是成对的，在腹板中与竖向剪应力成对的是沿腹板纵向的剪应力，当腹板面积能够承担该剪应力时，则该剪应力才会与正应力组成腹板主应力。当腹板面积不足以承担该剪应力时，腹板会发生直剪破坏（剪切错动），裂缝将不再是由主拉应力产生的斜裂缝，而是纵向水平裂缝。

对于混凝土的直接剪切，规范甚至教科书涉及甚少，其原因是通常认为混凝土截面尺寸较为充裕，一般直接剪切不会出现问题。在同济大学桥梁工程专业过去采用的袁国干教授主编的《配筋混凝土结构设计原理》教材中有对于直接剪切的相关内容。

我国预应力混凝土梁式桥的箱形断面在上世纪80年代-90年代的设计相对较为纤薄，由于运行过程中出现各种病害，现在的箱梁截面设计则相对厚实，特别是腹板与顶板交汇处的加腋部分，这对于避免直接剪切问题的发生是有益的。同时，纵向预应力的设计曾在上世纪80年代-90年代时全部采用直线束，由于腹板竖向预应力的效果不能很好保证，出现了较为普遍的腹板开裂问题，所以后来业界便不再采用直束，而采用腹板下弯钢束。实际上，腹板下弯钢束还有一个好处：当腹板与顶板之间的混凝土发生直剪破坏时，下弯穿过交界面的预应力钢束会拽住直剪滑移面的相对滑移。

可以说，发生直剪滑移需要具备某些条件：箱梁截面较为纤薄；直剪滑移面范围没有腹板下弯钢束。但从另外一个方面而言，箱梁截面纤薄重量会更轻，也更为美观；直线布置的预应力钢束施工便捷，工业化程度高。对于桥梁设计而言，两者都应该可以成为工程师的选项。当然前提条件是不能出现问题，包括主拉应力和直接剪切。主拉应力检算已经包含在图1中的应力指标体系之中，而直接剪切同样也应该作为设计检算内容。于是，在图1应力检算指标体系中需要增补各板件中面的纵向剪切应力，即τ_TpL、τ_BpL、τ_WpL，其中顶板和底板一般满布纵横向钢筋网，而腹板中一般只有箍筋和竖向预应力钢筋穿过直剪面，所以检算腹板直剪应力τ_WpL更为关键。

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