【正文】 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(huì)降低結(jié)構(gòu)的剛度 對低溫工作的影響 —— 會(huì)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 。鋼材為 Q235B，焊條為 E43型，手工焊。 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)。 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 。 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 。 ∴ 受拉連接 ,三級檢驗(yàn)時(shí) ,進(jìn)行焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算 。 起落弧處 ,宜加引弧板 (引出板 )。 靜力荷載作用時(shí)允許不設(shè) 。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。圖 (b)為焊縫有效截面的示意圖。鋼材為 Q235B，焊條為 E43型，手工焊。 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。 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。 1l2lrrTVFT?A0x1e2exx x xyyyyxryro o?rrAVf?Tf?Tf?T?圖 受剪力和扭矩作用的角焊縫 ? ?????? 21 eeVTVF扭矩剪力向形心處簡化將力yxpT IIrTIrTAT??????點(diǎn)的應(yīng)力為作用下，在扭矩1l2lrrTVFT?A0x1e2exx x xyyyyxryro o?rrAVf?Tf?Tf?T?圖 受剪力和扭矩作用的角焊縫 pyypTTfpxxpTTfTIrTrrIrTIrTrrIrTyx?????????????????????s i nc o s軸分解：軸和沿將1l2lrrTVFT?A0x1e2exx x xyyyyxryro o?rrAVf?Tf?Tf?T?圖 受剪力和扭矩作用的角焊縫 ? ?21 2 llhVlhVAVeweVf ???? ??點(diǎn)的應(yīng)力為作用下，在剪力TffTfVff ????? ??? ， wffffff f?????????? 22????? 代入公式和將1l2lrrTVFT?A0x1e2exx x xyyyyxryro o?rrAVf?Tf?Tf?T?圖 受剪力和扭矩作用的角焊縫 典型問題： 工字型牛腿焊縫的計(jì)算 第一種方法假設(shè)： ① 剪力由腹板焊縫承擔(dān) ② 彎矩由全部焊縫承擔(dān) a） 翼緣焊縫最外纖維處的應(yīng)力滿足： M— 焊縫承擔(dān)的彎矩 Iw— 全部焊縫有效截面對中和軸的慣性矩 翼緣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。已知角鋼為 2∟125 10，與厚度為 8mm的節(jié)點(diǎn)板連接，其肢背搭接長度為 300mm，焊腳尺寸均為 hf=8mm，鋼材為 Q235B，手工焊，焊條為 E43型。 (2)三面圍焊 ① 端面角焊縫承擔(dān) N′ 側(cè)面角焊縫承擔(dān) N1 N1=N－ N′ 10 . 7w wffNlhf??14 00 00 0 65 58 700. 7 10 16 0????② 焊縫長度計(jì)算 6 6 4 m m?2 2 0 . 7 1 0 1 . 2 2 2 4 0 6 5 5 8 7 0 Nwf f e wN f h l? ?? ? ? ? ? ? ? ?圖 例 (c)三面圍焊時(shí) N N N N t b L L a ③ 一條焊縫長度 ④ 蓋板長度 蓋板尺寸為： 664 1 0 1 7 6 m m44wwfllh ?? ? ? ? ? ?取為 180mm. 2 wL l a???板2 1 8 0 1 0? ? ?3 7 0 m m?3 7 0 m m 2 4 0 m m 1 6 m m??圖 例 (d)三面圍焊 l w2w1N 1 1ebNN 2N 3e2（ a） 三面圍焊 N1 N3 N2 N= N1+ N2+ N3 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接計(jì)算 (2) 承受軸心力的角鋼角焊縫計(jì)算 肢背、肢尖焊縫承擔(dān)的力 N N2 ， 端面焊縫承擔(dān)的力 N3 N lw1 lw2 圖 三面圍焊 (a) (b) l w2w1N 1 1ebNN 2N 3e2N1 N3 N2 wffweflhN ???3由 l w2w1N 1 1ebNN 2N 3 e2wfff fbhN ?33 ??得端面焊縫承擔(dān)的力 N3 圖 三面圍焊 圖 三面圍焊 (a) (b) (c) lw1 lw2 N 令： 肢背、肢尖內(nèi)力分配系數(shù)，近似取 2/3， 1/3。 圖 例 (a)兩面?zhèn)群笗r(shí) (1) 兩面?zhèn)群? N N N N t b L L a ③ 蓋板長度 mmalL w6761033322???????板② 一條焊縫的實(shí)際長度 取 680mm ① 焊縫總長度 3w wef1 4 0 0 1 0 1 2 5 0m m0 . 7 1 0 1 6 0Nlhf?? ? ? ???ww f f12502 2 0 3 3 3 m m 6 0 6 0 0 m m44ll h h?? ? ? ? ? ? ?圖 例 (b)兩面?zhèn)群? ④ 選定拼接蓋板寬度 b=240mm，則： A′=240 2 16=7680mm2＞ A=270 28=7560mm2 滿足強(qiáng)度要求。 已知鋼板寬 B=270mm，厚度 t1=28mm，拼接蓋板厚度 t2=16mm。 （作用力平行于焊縫方向） f?N N 側(cè)面角焊縫 圖 側(cè)面角焊縫的應(yīng)力分布示意圖 wffewNfhl? ???wfwffwef fflhN ???? ??當(dāng)承受動(dòng)力荷載時(shí)： f?N N 正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)， 。 （ 2）正面角焊縫應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，可能沿 45o截面破壞，也可能沿溶合邊破壞； fe 70?fheh圖 焊腳尺寸及有效焊腳厚度 計(jì)算步驟： （ 1）求出同一平面焊縫群的形心； （ 2）將荷載向 形心 簡化，找出 最不利位置； （ 3）分別求出 各荷載分量 在最不利位置產(chǎn)生 的 應(yīng)力 ； （ 4） 區(qū)分 正面角焊縫 受力和 側(cè)面角焊縫 受力， 視 荷載種類 （靜荷或動(dòng)荷）代入角焊縫 的基本計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。 ② 當(dāng)板件端部僅有兩側(cè)面角焊縫時(shí)， lw≥b (b為兩側(cè)焊縫距離 ) 同時(shí) 或 1 6 ( 1 2m m )b t t?? 1 9 0m m ( 1 2m m )t ?圖 焊縫長度及兩側(cè)焊縫間距 fwwhllll???側(cè)面角焊縫正面角焊縫三面圍焊：.1fw hll ??側(cè)面角焊縫兩面?zhèn)群福篺wfwhllhllL????側(cè)面角焊縫正面角焊縫形圍焊：.3N NllN NllN NllN Nfh2ll焊縫實(shí)際長度 取為 5mm的倍數(shù)，如