姜磊
- 作品数：33 被引量：131H指数：10
- 供职机构：长安大学公路学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：建筑科学交通运输工程天文地球更多>>
- 新型矩形钢管混凝土组合桁梁桥结构形式与绿色建造
- 2023年
- 随着国家践行“双碳”战略和工业化建筑时代的到来,桥梁作为生命线节点工程正在向着装配化、工业化的方向大步迈进,而钢管混凝土组合桁梁桥作为一种高性能组合结构桥梁形式在承载性、承灾性及装配化等方面具有优势,融合“工业化建造”“绿色建材”理念是实现钢管混凝土组合桁梁桥绿色建造的有效手段。为此,从高传力体系、高承载力结构构造及高承载力节点构造等方面阐述了矩形钢管混凝土组合桁梁桥的构造优势,证明其是一种高承载性能桥梁结构形式,从高韧性与高经济性方面进一步论述了矩形钢管混凝土组合桁梁桥的优势所在,并就抗震性能、工程经济性与常规混凝土梁桥进行类比;而后从全预制件装配单元、预制件现场快速拼装角度阐述了矩形钢管混凝土组合桁梁的工业化建造理念,提出与快速拼装相适应的构造措施,并对具有绿色高强优点的碱激发UHPC混凝土应用于钢管混凝土组合桁梁桥进行了构思和设想;最后通过典型工程实践证实了钢管混凝土组合桁梁桥具有轻质高强、力流传递明确的显著特征和高效的装配建造性能。
- 刘彬刘永健姜磊姜磊马国纲孙明贺
- 关键词：桥梁工程工业化
- 钢桁桥节点构造演变及其疲劳评估热点应力法被引量：1
- 2023年
- 为统一钢桁桥节点各疲劳构造细节,形成节点疲劳评估热点应力法,完善我国现行钢桁桥节点疲劳设计规范体系,从钢桁桥节点演变出发,选取当前钢桁桥常用的3类节点,包含栓焊整体节点、全焊整体节点和全焊相贯节点,总结笔者团队及相关学者多年理论、试验和数值成果,给出了各类节点热点应力S-N曲线。采用线弹性叠加理论将各类节点所受的复杂荷载工况简化为4种基本荷载工况,包含弦杆和腹杆平衡轴力、弦杆轴力、弦杆弯矩和腹杆平衡轴力及其相应组合,提出了相应的节点应力集中系数计算方法。结果表明:栓焊和全焊整体节点具有相似的焊接疲劳构造细节,统计了国内外疲劳试验数据共计1332个,提出了采用疲劳细节类别为90 MPa的一条热点应力S-N曲线作为其抗力曲线,统计了包括圆形钢管节点、圆形钢管混凝土节点、矩形钢管节点和矩形钢管混凝土节点在内的疲劳试验数据177个,提出了全焊相贯节点可采用疲劳细节类别为85 MPa的一条热点应力S-N曲线作为其抗力曲线;对于栓焊整体节点和全焊整体节点,提出了K型和KT型节点应力集中系数计算公式,对于全焊相贯节点,分别给出了圆形和矩形钢管混凝土K型节点应力集中系数计算公式,建立了整体节点和相贯节点焊趾处应力集中程度和几何无量纲参数的关系。
- 于丰菘周洪福姜磊刘彬
- 关键词：桥梁工程热点应力法应力集中系数
- PBL加劲型矩形钢管混凝土支管受拉节点有效分布宽度被引量：5
- 2017年
- 为研究PBL加劲型矩形钢管混凝土支管受拉节点应力分布规律及其有效分布宽度,采用ABAQUS软件建立42个矩形空钢管、钢管混凝土及PBL加劲型矩形钢管混凝土节点有限元模型并进行位移加载;根据有限元计算结果拟合得到矩形空钢管、钢管混凝土及PBL加劲型矩形钢管混凝土节点的有效分布宽度表达式,将拟合公式计算值与CIDECT规范计算值和有限元计算值进行对比。结果表明:在节点受力全过程中,PBL加劲型矩形钢管混凝土节点相对于矩形空钢管节点和钢管混凝土节点的应力分布不均匀性减小;当加载位移达到3%b0(b0为主管宽度)时,PBL加劲型节点的有效分布宽度更大,具有更好的受力性能,支板应力分布效率ξ随主管宽厚比2γ与支主管厚度比τ的增大而减小,其中τ对ξ的影响更大;支板应力分布效率ξ随支主管宽度比β变化较小,且呈抛物线变化;拟合公式计算值与CIDECT规范计算值及有限元计算值吻合良好,验证了公式的正确性。
- 侯蓓蓓刘永健姜磊张国靖
- 关键词：有效分布宽度节点承载力
- 焊接管节点结构形式发展及疲劳性能对比
- 为研究不同类型焊接管节点疲劳性能差异,梳理焊接管节点结构形式发展和构造创新,总结各类节点热点应力集中系数静力试验和疲劳试验成果,回归分析给出各类节点用于疲劳设计的热点应力幅-循环次数(Sh-N)曲线,并从热点应力幅曲线和...
- 姜磊刘永健王康宁
- 焊钉锈蚀后钢-混组合梁抗弯承载力简化计算方法被引量：6
- 2019年
- 为预测界面焊钉锈蚀后钢-混组合梁抗弯承载力,考虑了焊钉锈蚀后其抗剪强度与混凝土黏结强度和有效面积降低对焊钉抗剪承载力的劣化影响,提出焊钉锈蚀后组合梁抗剪连接度和锈蚀焊钉抗剪承载力系数的概念及其计算公式;基于塑性简化计算假定,采用焊钉锈蚀后组合梁抗剪连接度对其抗弯承载力进行折减,建立了焊钉锈蚀后组合梁正负弯矩区抗弯承载力计算模型,分析了23根组合梁抗弯承载力试验结果,验证了计算模型的有效性。试验结果表明:在焊钉锈蚀率低于10%时,试验梁正负弯矩区抗弯承载力的试验值与提出公式的理论计算值非常接近,其中正弯矩区试验值与计算值的平均比值为1.00,变异系数为0.04,负弯矩区二者平均比值为1.01,变异系数为0,由此可见,计算结果与试验结果吻合较好。简化计算方法可用作界面焊钉锈蚀率较小情况下钢-混组合梁抗弯承载力定量和定性分析。
- 许波刘永健朱伟庆姜磊
- 关键词：抗弯承载力
- 焊接管节点结构形式发展及疲劳性能对比被引量：15
- 2019年
- 为研究不同类型焊接管节点疲劳性能差异,梳理焊接管节点结构形式发展和构造创新,总结各类节点热点应力集中系数静力试验和疲劳试验成果,回归分析给出各类节点用于疲劳设计的热点应力幅-循环次数(S_h-N)曲线,并从热点应力幅曲线和热点应力集中系数两方面,对比各类节点疲劳性能差异。结果表明:对于S_h-N曲线,当钢管板厚t≤4 mm时,焊缝缺陷成为影响疲劳强度的主要因素,使得疲劳强度显著降低;现行规范中,CIDECT规范(Design guide No.8)的S_h-N曲线对各类节点设计均偏于危险,DNV-RP-C203的S_h-N曲线可适用于方形鸟嘴式钢管节点和钻石形鸟嘴式钢管节点疲劳设计,但对于其他节点设计偏危险;API RP 2A-WSD中的X’曲线的疲劳强度低于X曲线的,X’曲线适用于鸟嘴式节点和传统的圆形、矩形钢管节点及相应的主管内填混凝土节点设计,X曲线对任何节点设计均偏危险;在相同的几何参数β、2γ和τ(β、2γ、τ分别为支主管宽度比、主管宽厚比及支主管厚度比)下,各类节点的疲劳性能优劣顺序为,圆形钢管混凝土节点、圆形钢管节点、矩形钢管混凝土节点、矩形钢管节点;圆管-矩形钢管混凝土节点疲劳性能略优于矩形钢管节点的疲劳性能,圆管-矩形钢管节点疲劳性能劣于矩形钢管节点的疲劳性能;当β≤0.7时,建议采用方形鸟嘴式钢管节点和钻石形鸟嘴式钢管节点。
- 姜磊刘永健刘永健
- PBL加劲型矩形钢管混凝土受拉节点热点应力集中系数计算方法被引量：10
- 2017年
- 考虑了PBL加劲型矩形钢管混凝土支管受拉节点支主管宽度比与厚度比和主管宽厚比,建立了热点应力集中系数有限元模型,计算了支主管节点热点应力集中系数;基于最小二乘法对计算结果进行拟合,给出不同几何参数下节点热点应力集中系数计算公式,对比了矩形钢管节点和PBL加劲型矩形钢管混凝土节点应力集中系数和荷载幅。计算结果表明:采用有限元模型计算的热点应力集中系数曲线与静力试验曲线基本一致,支主管交汇处各位置热点应力集中系数有限元计算结果与CIDECT规范公式计算结果平均比值分别为1.006、1.007、1.013、1.015和0.987,两者差值小于15%,因此,有限元模型可靠;PBL加劲型矩形钢管混凝土支管受拉节点热点应力集中系数变化规律基本一致,随支主管宽度比呈抛物线变化,在0.6~0.8之间达到最大值,随主管宽厚比和支主管厚度比增大而增大,与CIDECT规范中矩形钢管节点计算结果一致;拟合得到的PBL加劲型矩形钢管混凝土节点热点应力集中系数公式计算结果与有限元计算结果的平均比值为1.011,均方差为0.222,变异系数为0.219,说明了拟合公式准确;采用应力集中系数计算公式,将PBL加劲型矩形钢管混凝土节点与矩形钢管节点进行对比,PBL加劲型矩形钢管混凝土节点支管热点应力集中系数下降了68%以上,主管热点应力集中系数下降了61%以上,在2.0×106循环次数作用下,容许荷载幅提高到3倍以上。
- 刘永健姜磊熊治华张国靖张国靖
- 关键词：桥梁工程
- 焊接管节点疲劳研究综述被引量：24
- 2017年
- 为加深对焊接管节点疲劳问题的认识,对焊接管节点名义应力法、热点应力法、切口应力法和断裂力学法4种常用疲劳评估方法应用现状和存在问题进行介绍,从疲劳效应(热点应力集中系数)和抗力(热点应力幅S-N曲线)2个方面对首推的热点应力法研究现状进行总结,探讨了管节点结构形式的发展趋势。结果表明:焊接管节点常用四大疲劳评估方法中名义应力法应用最广,但过于保守,热点应力法最被推崇,但仍有待进一步完善,切口应力法实施难度大,尚未在规范中使用,断裂力学法则适用于剩余疲劳寿命评估;对于传统的圆形和矩形钢管节点,已形成了较为系统的热点应力评估方法,对热点应力集中系数最大值可能发生位置、外推区域、热点应力集中系数计算公式、壁厚效应修正系数等方面进行了明确的规定;在传统的圆钢管和矩形钢管节点基础上,创新节点形式,提出了钢管混凝土节点、PBL加劲型钢管混凝土节点、圆管-方管节点和鸟嘴式节点,对比传统钢管节点,钢管混凝土节点热点应力集中系数降幅在25%以上,PBL加劲型矩形钢管混凝土节点降幅在50%以上,圆管-方管节点和鸟嘴式节点降幅则介于圆形钢管和矩形钢管节点之间。
- 刘永健姜磊王康宁
- 关键词：桥梁工程
- 钢管混凝土拱肋轴力-应变关系被引量：10
- 2016年
- 为了准确获得钢管混凝土拱肋轴心受压全过程中钢管与混凝土的纵向(拱轴方向)应力水平,揭示钢管混凝土组合作用机理,对钢管混凝土中钢管与混凝土的相互作用机理进行理论分析。基于平截面假定,分析轴心受压不同阶段钢管与混凝土应力状态的变化,根据力学平衡关系,推导钢管与混凝土纵向应力-应变计算表达式,进而得到两者的轴力-应变关系。采用推导公式进行计算,分别与425个钢管混凝土短柱极限承载力和7个短柱荷载-应变试验结果进行对比,并以均布荷载作用下抛物线纯压无铰拱为例,与双单元模型计算结果进行对比。研究结果表明:钢管混凝土组合作用发挥时,钢管与混凝土均处于多向应力状态,三向受压的核心混凝土纵向应力提高,双向受力的钢管纵向应力减小;极限承载力建议公式计算值与试验值的比值均值为0.969,均方差为0.140,变异系数为0.144,并且建议公式得到的荷载-应变曲线与试验曲线吻合较好,表明提出的算法具有较高的精度,且偏安全;拱肋弹性阶段分析时,建议公式与双单元模型计算结果一致,而进入塑性阶段时,双单元模型计算得到的钢管与混凝土轴力仍按刚度分配,过高地估计了钢管的承载能力,计算结果偏于危险,建议公式计算结果更准确。
- 姜磊刘永健侯蓓蓓
- 关键词：桥梁工程钢管混凝土拱肋极限承载力
- 基于热点应力法的钢管混凝土桁式拱桥节点疲劳评估被引量：3
- 2022年
- 为准确预测钢管混凝土桁式拱桥节点疲劳寿命,提出一种基于热点应力的疲劳评估方法。该方法采用全桥多尺度三维有限元模型计算节点热点应力幅,并进行回归分析得到钢管混凝土节点的热点应力幅S~N曲线。基于该方法对一座已建成的钢管混凝土桁式拱桥进行节点疲劳评估。结果表明:疲劳易损部位位于1/4跨附近的拱肋上弦节点,起始裂纹位于节点主管表面的冠点处;采用《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64—2015)中的疲劳荷载计算模型Ⅱ和疲劳荷载谱计算得到的疲劳寿命分别为20210049次和27311265次,采用疲劳荷载谱计算时多车效应纵向修正为14.9%;采用《公路钢结构桥梁设计规范》预测的节点疲劳寿命偏低,导致设计偏于保守。
- 姜磊刘永健刘彬龙辛蒲北辰
- 关键词：钢管混凝土桁式拱桥热点应力法应力集中系数有限元法
