【正文】 受剪：τ=Qlδ≤[ τ39。]平面內(nèi)彎矩M1：σ=6M1l2δ≤[σl39。]平面外彎矩M2：σ=6M2lδ2≤[σl39。]4）部分熔透接頭的靜載強度計算公式部分熔透T形接頭或十字接頭的焊縫靜載強度計算公式同角焊縫的計算公式，見表236。但焊縫的計算厚度a應按圖2310來確定，圖a：P＞K（或??P＞??K），a=P/sin??P，當??K =45176。時，a=P2+K2；圖b：P＜K（或??P＜??K），a=（P+K）sin??P，當??K =45176。時，a=（P+K）/2。當計算工作應力有困難時，可參考一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)。如圖239a的接頭，取H≈，K=1/3h；圖239b的接頭，取H≈，K=1/3h，k2按最小焊腳尺寸（表234）確定。部分熔透的對接接頭，其焊縫強度也按角焊縫計算，所用公式見表237。圖2310 部分熔透角焊縫的計算厚度a的確定 a b圖239 厚鋼板部分熔透的T形接頭設計5）承受復雜載荷的焊接接頭的靜載強度計算當焊接接頭承受復雜載荷時，應分別求出各載荷所引起的應力，根據(jù)各應力的方向、性質(zhì)和位置，確定合成應力最大的點，即危險點，并算出該點的合成應力。當危險點難以確定時，應選幾個大應力點計算其合成應力，以最大值的點位危險點。最大正應力和最大切應力布在同一點時，偏于安全的做法是以最大正應力和平均切應力計算其合成應力。（3）按剛度設計選擇角焊縫尺寸按剛度設計的焊接結構，如焊接機器底座、立柱和橫梁等大件，一般工作應力較低。若按工作應力來設計角焊縫尺寸，其值都很小；若按等強度原則來選擇焊縫，則尺寸將很大，不僅增加制造成本而且也增大了焊接殘余應力與變形。因此，這類角焊縫按照剛度條件來確定焊腳尺寸。這里推薦經(jīng)驗法：以被焊件中較薄件的強度的33％、50％和100％作為焊縫強度來確定焊腳尺寸。以T形接頭的雙面角焊縫為例。其焊腳尺寸K與立板厚度δ的關系為： 100％強度焊縫 K=34δ ； 50％強度焊縫 K= 38δ； 30％強度焊縫 K= 14δ。100％強度的角焊縫就是等強度焊縫，它主要用于集中載荷的部位，如導軌的焊接；50％強度的角焊縫用于焊接箱體中，若為單面角焊縫，則焊腳尺寸要加倍，即K= 3/4δ；30％強度的角焊縫主要用于并不承載的角焊縫，當它小于最小焊腳尺寸（表234）時，則取最小焊腳尺寸。（4）焊縫的許用應力前面介紹的設計用的許用應力通常由國家工程主管部門根據(jù)安全和經(jīng)濟原則，根據(jù)材料性質(zhì)、載荷、環(huán)境、加工質(zhì)量、計算和檢測精確度和構件的重要性等綜合后確定。表238列出一般機械焊接結構中焊縫的許用應力。我國起重機行業(yè)采用的焊接許用應力見表239。 表236角焊縫接頭靜載強度計算公式名稱簡 圖計算公式備 注搭接接頭受拉或受壓：τ Pal≤[τ′][τ′]—焊縫的許用切應力l=l1+l2+l3第一法：分段計算法τ= Malh+a+ah26≤[τ′]第二法：軸慣性矩計算法τ= MIxymax≤[τ′]第三法：極慣性矩計算法τ= MIprmax≤[τ′]Ip=Ix+IyIx 、Iy 焊縫計算面積對x軸、y軸的慣性矩Ip—焊縫計算面積的極慣性矩ymax—焊縫計算截面積x軸的最大距離rmax—焊縫計算截面積 O點的最大距離T形接頭和十字接頭拉：τ=P2ah≤[τ′]在承受壓應力時，考慮到板的端面可以傳遞部分壓力，許用應力從[τ′]提高到[σα′]壓：τ=P2ah≤[σα′]平面內(nèi)彎矩M1：τ=3M1ah2≤[τ′]平面外彎矩M2：τ=M2ha（δ+a）≤[τ′]彎：τ=4M（R+a）π[R+a4R4]≤[τ′]扭：τ=2T（R+a）π[R+a4R4]≤[τ′]彎= ：τMIxymax≤[τ′]表237部分熔透對接接頭焊縫靜載強度計算公式名 稱簡圖計算公式備 注部分熔透對接接頭拉：τ=P2al ≤[τ′]V形坡口：α≥60176。時，a=Sα＜60176。時，a=U形、J形坡口：α=SIx=al（δa）2l—焊縫長度剪：τ=Q2al ≤[τ′]彎：τ=MIx≤ymax[τ′] 表238機械焊接結構中焊縫的許用應力焊縫種類應力狀態(tài)焊縫許用應力一般E43型及E50型焊條電弧焊低氫焊條電弧焊、埋弧焊、半埋自動弧焊對接縫拉應力[σ][σ]壓應力[σ][σ]切應力[σ][σ]角焊縫切應力[σ][σ]注：表中[σ]為基本金屬的拉伸許用應力。 上表適用于低碳鋼及500MPa級以下的低合金結構鋼。 表239起重機結構焊縫許用應力[16]焊縫種類應力種類符號用普通方法檢查的焊條電弧焊埋弧焊或用精確方法檢查的焊條電弧焊對接拉伸、壓縮應力[σ′][σ][σ]對接及角焊縫剪切應力[τ′][σ]2[σ]2注：[σ]為基本金屬的許用拉應力。[σ′]為焊縫金屬的許用拉應力。[τ′]為焊縫的許用切應力4 焊接接頭的極限狀態(tài)設計法 [6] 《鋼結構設計規(guī)范》規(guī)定，工業(yè)與民用建筑和一般構筑物的鋼結構設計，除疲勞強度計算外，應采用極限狀態(tài)設計法。 1．對接焊縫或?qū)优c角接組合焊縫的強度計算 1）在對接接頭和T 形接頭中，垂直于軸心拉力或軸心壓力的對接焊縫或?qū)优c角接組合焊縫，其強度應按下式計算： σ=≤或 式中N——軸心拉力或軸心壓力； ——焊縫長度；t——在對接接頭中為連接件的較小厚度；在T形接頭中為腹板的厚板； 、——對接焊縫的抗拉、抗壓強度設計值。2） 在對接接頭和T形接頭中，承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫或?qū)优c角接組合焊縫 ，其正應力和剪應力應分別進行計算。但在同時受有較大正應力和剪應力處（例如梁腹板橫向?qū)雍缚p的端部），應按下式計算折算應力： ≤注： ①當承受軸心力的板件用斜焊縫對接，焊縫與作用力間的夾角??符合tan?? ≤，其強度可不計算。② 當對接焊縫和T形對接與角接組合焊縫無法采用引弧板和引出板施焊時，每條焊縫的長度計算時應各減去 2t。2. 直角角焊縫的強度計算 1）在通過焊縫形心的拉力、壓力或剪力作用下： 正面角焊縫（作用力垂直于焊縫長度方向）： σf=≤ 側面角焊縫（作用力平行于焊縫長度方向）： τf=≤ 2）在各種綜合作用下，σf和τf共同作用處： 式中——按焊縫有效截面（）計算，垂直于焊縫長度方向的應力； ——按焊縫有效截面（）計算，沿焊縫長度方向的剪應力； he——角焊縫的計算厚度， ，為焊腳尺寸； ——角焊縫的計算長度，對每條焊縫取起實際長度減去2；—— 角焊縫的強度設計值；——正面角焊縫的強度設計值增大系數(shù)：對承受靜力載荷和間接承受動力載荷的結構，取 ；； 3. 兩焊腳邊夾角為60176。≤≤135176。的T形接頭，其斜角角焊縫的強度應按第2條中公式計算，但取=，其計算厚度為：=[K]（根部間隙＞）或= [– ] （＞≤5mm）。 4. 部分焊透的對接焊縫和T 形對接與角接組合焊縫的強度，應按角焊縫的計算公式（第2條中公式）計算，在垂直于焊縫長度方向的壓力作用下，取=，其他受力情況取=，其計算厚度應采用：V形坡口：當≥60176。時，=s；當α＜60176。時，=。單邊V形和K形坡口：當=45176。177。5176。，=s3； U形、J形坡口：=s。s為坡口深度，即根部至焊縫表面（不考慮余高）的最短距離（mm）；為V形、單邊V 形或K形坡口角度。當熔合線處焊縫截面邊長等于或接近于最短距離s時。3焊接制造 焊條電弧焊工藝要求（定位焊）[12] [16]目前常用此種焊接方法進行定位焊。以下是定位焊接的要求：（1） 焊條定位焊用的焊條應和正式焊接用的相同，焊前同樣進行再烘干。不許使用費條或不知型號的焊條。（2） 位置 雙面焊且背面須清根的焊縫，定位焊縫最好布置在背面；形狀對稱的構件，定位焊縫也應對稱布置；有交叉焊縫的地方不設定位焊縫，至少離開交叉點50mm；定位焊縫應距設計焊縫端部30mm以上。（3） 焊縫尺寸定位焊的尺寸視結構的剛性大小而定，原則是：在滿足轉(zhuǎn)配強度要求的前提下，盡可能小一些。從減小變形和填充金屬考慮，可縮小定位焊的間距。TB102121998《鐵路鋼橋制造規(guī)范》規(guī)定，定位焊接的長度為50～100mm，焊腳尺寸不得大于設計焊腳尺寸的1/2。埋弧焊的定位焊尺寸和位置：板厚小于25mm時，定位焊縫長50～70mm，間距300～500mm；板厚大于25mm時，定位焊縫長70～100mm，間距200～300mm。（4） 工藝施焊條件應和正式焊縫的焊接相同，由于焊道短，冷卻快，焊接電流應比正常焊接的電流大15％～20％。對于剛度大或有淬火傾向的焊件，應適當預熱，以防止焊縫開裂；收弧時注意填滿弧坑，防止該處開裂。在允許的條件下，可選用塑性和抗裂性較好而強度略低的焊條進行定位焊接。對于開裂的定位焊縫，必須先查明原因，然后再清除開裂的焊縫，在保證桿件尺寸正確的條件下補充定位焊。 埋弧焊工藝要求[12] [5] [16] （1）打底焊道熔深大是自動埋弧焊的基本特點，焊接有坡口的對接接頭時，為保證能焊透但不至于燒穿， 在接頭根部焊接第一道焊縫，稱為打底焊道。焊接方法可以是焊條電弧焊或二氧化碳氣體保護焊。使用的焊條或填充焊絲必須使其焊縫金屬具有相似于埋弧焊焊縫金屬的化學成分和性能。打底焊道尺寸必須足夠大，以承受住施工過程中所施加的任何載荷。焊完打底焊道之后，須打磨或刨削接頭根部，以保證在無缺陷的清潔金屬上熔敷第一道正面埋弧焊縫。如果打底焊道的質(zhì)量符合要求，則可保留作為整個接頭的一部分。焊接質(zhì)量要求高時，可在埋弧焊縫完成之后用碳弧氣刨或機械加工方法將此打底焊道除掉。然后再焊上永久性的埋弧焊縫。（2）其它要求1）采用埋弧焊焊接的焊縫，應在焊縫的端部連接引弧、熄弧板（引板）；引板的材質(zhì)、厚度和坡口應與所焊件相同。引板長度不小于80mm；2）埋弧自動焊縫焊接過程中不應斷弧，如有斷弧則必須將?；√幣俪?：5斜坡，并搭接50mm再引弧施焊，焊后搭接處應修磨均勻。 二氧化碳氣體保護焊工藝要求[12] [16]（1）﹪，氣體流量：細絲（）短路過渡焊接時一般5～15L/min，粗絲（）焊接時在10～20L/min。如果焊接電流較大，焊接速度較快，焊絲伸出長度較長或在室外作業(yè)，氣體流量應適當加大。（2）如有要求可采用藥芯焊絲焊接，具體工藝見相關標準。 栓釘（螺柱）焊要求[12] [16] （1）栓釘和保護瓷環(huán)規(guī)格符合現(xiàn)行國家標準。（2）栓釘焊端和母材表面應具有清潔的表面，無漆層、軋鱗和油水污垢等。但允許有少量銹跡。（3）質(zhì)量控制。投產(chǎn)前應對所選的焊接工藝進行評定，通常是與生產(chǎn)相同的條件下對焊成接頭作破壞性試驗。如彎曲等。 焊縫磨修和返修焊要求[16] 1．桿件焊接后，兩端的引板或產(chǎn)品試板必須用氣割切掉，并磨平切口，不得損傷桿件； 2．垂直應力方向的對接焊縫必須除去余高，并順應力方向磨平； 3．焊腳尺寸、焊坡或余高等超出規(guī)定的上限值的焊縫及小于1mm且超差的咬邊必須修磨勻順； 4．焊縫咬邊超過1mm或焊腳尺寸不足時，可采用手弧焊進行返修焊； 5．應采用碳弧氣刨或其他機械方法清除焊接缺陷，在清除缺陷時應刨出利于返修焊的坡口，并用砂輪磨掉坡口表面的氧化皮，露出金屬光澤； 6．焊接裂紋的清除長度應由裂紋端各外延50mm； 7．用埋弧焊返修焊縫時，必須將焊縫清除部位的兩端刨成1：5的斜坡； 8．翻修焊縫應按原焊縫質(zhì)量要求檢驗；同一部位的返修焊不宜超過兩次。 其它要求[16] 1．焊工和無損檢測人員必須通過考試并取得資格證書，且只能從事資格證書中認定范圍內(nèi)的工作。 2．焊接工藝必須根據(jù)焊接工藝評定報告編制，施焊時應嚴格執(zhí)行焊接工藝，焊接工藝評定應符合相關標準。 3．焊接工藝宜在室內(nèi)進行，環(huán)境濕度應小于80%；焊接低合金鋼的環(huán)境溫度不低于5℃，焊接普通碳素鋼不應低于0℃；主要桿件應在組裝后24h 內(nèi)焊接。 4．焊接前必須徹底清除等焊區(qū)域內(nèi)的有害物，焊接時嚴禁在母材的非焊接部位引弧，焊接后應清理焊縫表面的熔渣及兩側的飛濺。 5．焊接材料應通過焊接工藝評定確定；焊劑、焊條必須按產(chǎn)品說明書烘干使用；焊劑中的臟物，焊絲上的油銹等必須清除干凈；%。 6．焊前預熱溫度應通過焊接性試驗和焊接工藝評定確定；預熱范圍一般為焊縫每側100mm以上，距焊縫30~50mm范圍內(nèi)測溫。7．采用埋弧焊、CO2氣體(混合氣體)保護焊及低氫型焊條手工焊方法焊接的接頭，組裝前必須徹底清除待焊區(qū)域的鐵銹、氧化鐵皮、油污、水分等有害物，使其表面顯露出金屬光澤。清除范圍應符合圖311的規(guī)定。 圖311組裝前的清除范圍 焊接工藝評定[16] [17] [18]具體可參照GBT198662005《焊接工藝規(guī)程及評定的一般原則》、TB102121998《鐵路鋼橋制造規(guī)范》附錄C和 DL/T8682004《電力行業(yè)焊接評定規(guī)程》。 焊接殘余應力與變形的控制[5] [12] [13]（1）采用合理的焊接順序和方向1） 先焊接收縮量較大的焊縫，使焊縫能較自由的收縮。 2） 焊縫交叉時，先焊錯開的短焊縫，后焊直通長焊縫，使焊縫有較大的橫向收縮余地。3） 先