【文章內(nèi)容簡介】 焊縫僅承受垂直于焊縫長度方向的彎曲應(yīng)力； 圖 工字形梁 (或牛腿 )的角焊縫連接 1 2wf f fwMh fI??? ? ?腹板焊縫即承受垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力又承受平行腹板焊縫長度方向的剪應(yīng)力 222hIMwf ???b） 腹板焊縫： )( 22 wef lhV???wffff f?? 222 )( ???腹板焊縫 A點(diǎn)的強(qiáng)度： h e2 — 腹板焊縫焊腳有效尺寸 , h e2= f 2 h 2 — 腹板焊縫實(shí)際長度 圖 工字形梁的角焊縫連接 第二種方法假設(shè) 腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承擔(dān)全部彎矩，此時(shí)彎矩 M可以化為一對水平力 H=M/h。則翼緣焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式為 腹板焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式為 11wf f fewHfhl????222wffewVfhl? ??? 截面特性計(jì)算 截面積 ： 上、下翼緣及腹板截面積之和 296136210220 cmA ???????cmy 392102022612201 ??????????? ?? ?42323232 4 0 6 0 5 4 8 8 0 4 121121121cmIx????????????????????????????中和軸（形心）位置 ： 按全截面對某軸的面積 矩等于各塊板分別對該軸的面積矩之和求得。 慣性矩 ： 各板塊自身慣性矩再加上各板塊面積乘以板塊中心至 中和軸距離的平方。 y400 80 x xy1yb－ 200 20 － 100 20 10 圖 截面特性計(jì)算 4333102121136121202121cmI y?????????????33312 9 9 32 4 0 6 4101 5 0 31 5 0 02 4 0 6 4cmWcmWcmyIWbxayxax??????? ；? ? cmS bx ?????????各點(diǎn)抵抗矩 ： 慣性矩除以該點(diǎn)至中和軸的距離。 各點(diǎn)面積矩 ： 該點(diǎn)以上（或以下）的截面積對中和軸的面積矩。 如按 b點(diǎn)以下面積矩計(jì)算， 中和軸以上部分取負(fù)值，以下部分取正值 36 6 cmS bx ??????????y400 80 x xy1yb－ 200 20 － 100 20 10 a圖 截面特性計(jì)算 圖 例 [例 ]試驗(yàn)算圖 。鋼材為 Q235B，焊條為 E43型，手工焊。靜態(tài)荷載設(shè)計(jì)值 N=365kN，偏心距 e=350mm，焊腳尺寸 hf1=8mm， hf2=6mm。圖 (b)為焊縫有效截面的示意圖。 a) 計(jì)算翼緣焊縫： [解 ]： V=N=365kN， M= Ne =365 =m （ 1） 考慮腹板焊縫參加傳遞彎矩的計(jì)算方法 全部焊縫有效截面對中和軸的慣性矩為： 32w0. 42 34 .8 82 2 21 0. 56 20 .2 812I?? ? ? ? ? ?244 1 0 0 . 5 6 1 7 . 7 2 1 9 6 7 7c m? ? ? ? ? 翼緣焊縫的最大應(yīng)力： 62f1 4w1 2 7 . 8 1 0 2 0 5 . 6 1 3 3 . 5 N / m m2 1 9 6 7 7 1 0MhI? ?? ? ? ? ??w2ff 1 . 2 2 1 6 0 1 9 5 N / m mf?? ? ? ?b) 計(jì)算腹板焊縫： 彎矩 M引起的最大應(yīng)力： 2f21 7 4 . 41 3 3 . 5 1 1 3 . 2 N /m m2 0 5 . 6? ? ? ?剪力 V在腹板焊縫中產(chǎn)生的平均剪應(yīng)力： 32fe 2 w 23 6 5 1 0 1 2 4 . 6 N / m m( ) 2 0 . 7 6 3 4 8 . 8Vhl? ?? ? ?? ? ? ?則腹板焊縫的強(qiáng)度（ A點(diǎn)為設(shè)計(jì)控制點(diǎn)）為： 2 22 2 2f2ff1 1 3 . 2 1 2 4 . 6 1 5 5 . 4 N / m m1 . 2 2? ???? ??? ? ? ??? ??????w2f 1 6 0 N / m mf??（ 2）不 考慮腹板焊縫傳遞彎矩的計(jì)算方法 翼緣焊縫所承受的水平力： 10 kN380MH h ?? ? ?（ h值近似取為翼緣中線間距離） 翼緣焊縫的強(qiáng)度： 32fe 1 w 13 3 6 . 3 1 0 1 4 6 . 5 N / m m0 . 7 8 ( 2 1 0 2 1 0 0 )Hhl??? ? ?? ? ? ?腹板焊縫的強(qiáng)度： 32fe 2 w 23 6 5 1 0 1 2 4 . 6 N / m m2 2 0 . 7 6 3 4 8 . 8Vhl??? ? ?? ? ?w2ff 1 9 5 N / m mf???w2f 1 6 0 N / m mf??坡口型式：厚度很小，手工焊 6mm，埋弧焊 10mm時(shí) 直邊縫 ； 一般厚度， 單邊 V形或 V形 坡口； 厚度較大， 20mm， U形、 K形或 X 形 坡口。 對接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算 對接焊縫的構(gòu)造 坡口形式 圖 對接焊縫的坡口形式 (a)直邊縫； (b)單邊 V形坡口； (c) V形坡口； (d) U形坡口； (e) K形坡口； (f) X形坡口 α α 拼接處 ， 當(dāng)焊件的寬度或厚度相差 4mm以上時(shí) ， 從一側(cè)或兩側(cè)做坡度不大于 1： （ 承受動力荷載且需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的結(jié)構(gòu)不大于 1： 4） 的斜角 ， 平緩過渡 。 靜力荷載作用時(shí)允許不設(shè) 。 當(dāng)不設(shè)引弧板時(shí) ， 每條焊縫計(jì)算長度等于實(shí)際長度減 2 t（ t為較薄焊件厚度 ） 。 起落弧處 ,宜加引弧板 (引出板 )。 截面的改變 引弧板 圖 鋼板拼接 圖 用引弧板和引出板焊接 (a)改變寬度； (b)改變厚度 焊縫強(qiáng)度與鋼材強(qiáng)度比較 ： 質(zhì)量檢驗(yàn)為一 、 二級時(shí) ,焊縫強(qiáng)度與鋼材強(qiáng)度相等； 質(zhì)量檢驗(yàn)為三級時(shí) , 抗壓強(qiáng)度 、 抗剪強(qiáng)度與鋼材強(qiáng)度相等 ， 抗拉強(qiáng)度等于 %的母材強(qiáng)度 。 ∴ 受拉連接 ,三級檢驗(yàn)時(shí) ,進(jìn)行焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算 。 對接焊縫的計(jì)算公式與構(gòu)件強(qiáng)度公式相同 。 ① 焊縫可視為構(gòu)件的組成部分； ② 焊縫中應(yīng)力分布基本同構(gòu)件 。 對接焊縫的計(jì)算 焊透的對接焊縫的計(jì)算 (1)軸心受力對接焊縫 時(shí) ,強(qiáng)度可不進(jìn)行驗(yàn)算 。 N —— 軸心拉力或壓力； lw —— 焊縫的計(jì)算長度 ， 未采用引弧板 ,實(shí)際長度減 2t 。 t —— 對接連接中 ,連接件較小厚度； T形連接中 , 腹板厚度 。 注：當(dāng) wwtcwN fflt? ?? 或 圖 對接焊縫受軸心力 ta n 1 .5? ?(2)承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫 圖 對接焊縫受彎矩和剪力聯(lián)合作用 (a) 鋼板對接接頭； (b)工字形截面梁的對接接頭 Ww焊縫截面模量 Sw焊縫截面面積矩 Iw焊縫截面慣性矩 焊縫抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 t lw M V a)矩形截面 截面正應(yīng)力 wm a x t2ww6MM fW l t? ? ? ?wwm a x vww32VS V fI t l t? ? ? ? ?截面剪應(yīng)力 wvf圖 對接焊縫矩形截面 w2121 ?? ??hh 0m a x1 ?? ? 在腹板與翼緣交接處，驗(yàn)算折算應(yīng)力 tIVSww 11??t1 Sw1翼緣對中和軸的面積矩 , b b)工字形截面 最大正應(yīng)力 : wm a x t2ww6MM fW l t? ? ? ?wwm a x vww32VS V fI t l t? ? ? ? ?最大剪應(yīng)力 : 0 1w 1 1 22h tS b t ????????, h0為 腹板高度 圖 工字形截面 [例 ]計(jì)算工字形截面牛腿與鋼柱連接的對接焊縫強(qiáng)度 (圖)。 F=550kN(設(shè)計(jì) 值 )，偏心距 e=300mm。鋼材為 Q235B，焊條為 E43型，手工焊。焊縫為三級檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，上、下翼緣加引弧板和引出板施焊。 圖 例 a）最大正應(yīng)力 [解 ]： 截面幾何特征值和內(nèi)力 : 3 2 4x1 1 . 2 3 8 2 1 . 6 2 6 1 9 . 8 3 8 1 0 5 c m12I ? ? ? ? ? ? ? ?3x1 2 6 1 . 6 1 9 . 8 8 2 4 c mS ? ? ? ?5 5 0 k NVF?? 5 5 0 0 . 3 0 1 6 5 k N mM ? ? ? ?62m a x 4x1 6 5 1 0 2 0 6 8 9 . 2 N / m m2 3 8 1 0 5 1 0MhI? ??? ? ? ??w2t 1 8 5 N / m mf??c）“ 1” 點(diǎn)的折算應(yīng)力 b）最大剪應(yīng)力 3xm a x 4x5 5 0 1 0 1 9 0( 2 6 0 1 6 1 9 8 1 9 0 1 23 8 1 0 5 1 0 1 2 2VSIt??? ? ? ? ? ? ? ???2 w 2v1 2 5 . 1 N / m m 1 2 5 N / m mf? ? ?21 m a x190 8 2 .3 N /m m206?? ? ? ?332x11 4x5 5 0 1 0 8 2 4 1 0 9 9 . 1 N / m m3 8 1 0 5 1 0 1 2VSIt? ? ? ?? ? ???2 2 2 2 211 3 8 2 . 3 3 9 9 . 1 1 9 0 . 4 N / m m?? ? ? ? ? ?21 . 1 1 8 5 2 0 3 . 5 N / m m? ? ? 焊接應(yīng)力和焊接變形 焊接應(yīng)力的分類和產(chǎn)生的原因 縱向焊接應(yīng)力 —— 沿焊縫長度方向 圖 施焊時(shí)焊縫及附近的溫度場和焊接殘余應(yīng)力 (a)、 (b)施焊時(shí)焊縫及附近的溫度場 (c)鋼板上縱向焊接應(yīng)力 橫向焊接應(yīng)力 —— 垂直于焊縫長度方向 厚度方向的焊接應(yīng)力 圖 焊縫的橫向焊接應(yīng)力 圖 厚板中的焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力對結(jié)構(gòu)性能的影響 對結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度的影響 —— 沒有影響 對結(jié)構(gòu)剛度的影響 —— 會降低結(jié)構(gòu)的剛度 對低溫工作的影響 —— 會增加鋼材在低溫下的脆斷傾向 對疲勞強(qiáng)度的影響 —— 有明顯的不利影響 焊接變形 焊接變形是焊接構(gòu)件經(jīng)局部加熱冷卻后產(chǎn)生的不可回復(fù)變形 ， 包括縱向收縮 、 橫收縮 、 角變形 、 彎曲變形或扭曲變形等 ， 通常是幾種變形的組合 。 減小焊接應(yīng)力和焊接變形的措施 設(shè)計(jì)上的措施 （ 1）焊接位置的安排要合理； （ 2）焊縫尺寸要適當(dāng)； （ 3）焊縫的數(shù)量宜少，且不宜過分集中； （ 4）應(yīng)盡量避免兩條或三條焊縫垂直交叉； （ 5）盡量避免在母材厚度方向的收縮應(yīng)力。 圖 減小焊接應(yīng)力和焊接變形影響的設(shè)計(jì)措施 (a)、 (c)、 (e)、 (g) 、 (i)推薦； (b)、 (d)、 (f)、 (h)、 (j)不推薦 工藝上的措施 （ 1）采用合理的施焊次序； （ 2）采用反變形； （ 3）對于小尺寸焊件，焊前預(yù)熱，或焊后回火 加熱 600℃ 左右，然后緩慢冷卻，可以部 分消除焊接應(yīng)力和焊接變形。也可采用剛 性固定法將構(gòu)件加以固定來限制焊接變形， 但增加了焊接殘余應(yīng)力。 圖 合理的施焊次序 (a)分段退焊； (b)沿厚度分層焊； (c)對角跳焊； (d)鋼板分塊拼接 圖 焊接前反變形 ☆ 規(guī)格： 形式為大六角頭型 ， 其代號用字母 M與公稱 直徑表示 。 常用 M1 M M24。 ☆ 螺栓的排列： 并列 、 錯(cuò)列 。 螺栓的排列要滿足以下三個(gè)方面的要求： （ 1） 受力要求： 端距過小 ， 端部撕裂；受壓 ， 順內(nèi)力方向 ， 中距過大 ， 鼓曲 。 （ 2） 構(gòu)造要求： 螺栓間距不能太大 ， 避免壓不緊潮氣進(jìn)入 導(dǎo)致腐蝕 。 （