各种角焊缝的受力计算

1、83.21殊心力雌讎接S3.22鮒航力作用NsinJ 】(3.10)3.3.43,3.4(i)恥板艄接魏承受啊加助、压力貓加时当耶麴心力诅轴心力酬连後鹽中心时间认为财应 力是购分布觥 酣21醴接申，当只林面鮪啊，按式(38卅策当只有正両鱒狮，按式(3,7卅箫当采用三昭偉 3M删戕板再械式7卅虹面解新承踰内力N1胡仏-式申汕为齬-肛砒财计算长度的的淸由力N_Wps a9)式申力一连接-躺制面鮪針算皴的脚。田3所示受鼬飙力的鱷魅瓠有酹特方法。分力法和力分第为垂直于恥湘平行瑚繍分力N产Ns讪Ny=N炯代入式(3,6)黯鮪繃强氏破接法 砌N力分統(3JQ)的%和rf代人式(3,6冲福取紅122%1，5

2、馬N + cos叨= w J sir?0/3 7hMfT(3.12)由平衡条件(工M=0)可得：M =丛戸一学pN_学32 =豊一豊=5N -豊(3.14)式中NE角钢肢背和肢尖上的侧面角焊缝所分担的轴力；e 角钢的形心距$91角钢肢背和肢尖悍縫的内力分配系数设计时可近似取如=专灼=专。图323桁架腹杆与节点板的连接对于两面割焊图3. 23(a),因“3=0得N】=a、N(3.15)M a$N(3. 16)求得各条焊缝所受的内力后，按构造要求(角焊缝的尺寸限制)假定肢背和肢尖焊魅的焊脚尺寸，即可求出 焊缝的计算长度。例如对双角钢裁面.2X0. 7htifT(3.17)山一 2 x 07亦式中h

3、g个角钢肢背上的侧面角烬缝的焊脚尺寸及计算长度；hlg个角钢肢尖上的侧血角焊缝的焊脚尺寸及计算长度。、考虑到毎条焊缝两端的起灭弧缺陷实际焊缝长度为计算长度加10mm；但对于三面围焊，由于在杆件端 部转角处必须连续施焊，每条侧面角焊缝只有一端可能起灭弧，故焊缝实际长度为计算长度加5mm；对于采用绕角焊的側面角烬缝实泳长度導于计算长度(绕角焊缝怏度2加不进入计算儿 当杆件受力很小时,可采用L形围焊图3. 23(c)由于只有正面角焊缝和角钢肢背上的侧面角痒缝，令 式(3.14)中的Nz = 0,得N3 = 2 勺N(3.19)N = N N,(3.20)角钢肢背上的角焊缝计算长度可按式(3.17)计

4、算，角钢端部的正面角焊缝的长度已知，可按下式计算其焊瞬尺 寸：13 _ 2 X 0. 7 X 1/JT*式中 $/ “nbSrnm【例31】试验算图3. 22所示直角角焊縫的强度。已知焊缝承受的静态斜向力N=280kN(设计值)二 60,角焊缝的焊谋尺寸Af=8mm,实际长度rw = 155mm,钢材为Q235-B,手工焊，焊条为E43型。【解】受斜向轴心力笊角焊缝有两种计算方法：(1) 分力法 将N力分解为垂直于悍缝和平行干焊缝的分力，即N严 N sin(9 = N sin60e = 280 X = 242. fkNy = 140kNNy = N cos0 = N cos60 = 280 X

5、=156N/mn?=N.二242.5 X IO3 _140 X IO32 X 0. 7 X 8 X (155 16)5 一 2hX 2 X 0-7 X 8 X (155 - 16)=90N/mm2焊缝同时承受5和Tr作用,可用式(36)验算156N/mm2160N/mm2370530(2) 直接法 也就是直接用式(3.11)进行计算。已知0=60。则斜焊缝强度增大系数弘=L15,则=155N/mm2 穴=160N/mm:= 一 _ _ 280 X 22MS = 2V0.TX 8 X (155 - 16) X 1.15显然，用直接法计算承受轴心力的角焊缝比用分力法简练。【例3. 2】试设计用拼接

6、盖板的对接连接(图3.24)。已知钢板宽B=270mm,序度/产28mm,拼接盖板 厚度“ =该连接承受的静态紬心力N = 1400kN(设计值)，钢材为Q235E手工焊焊条为E43型图324例32图【解】设计拼接盖板的对接连接冇两种方法一种方法是假定焊脚尺寸求焊缝长度，再由焊縫长度踊定拼接盖板 的尺寸；另一方法是先假定焊脚尺寸和拼接芒板的尺寸，然后验算焊缝的承裁力6mm.rtG，则hj = / ( 2)mm = 16 (1 2) = 15 或 14mmfiT =5= 1 5 /28 = 7- 9mm取尼=10mm査附录表12得角焊缝强度设计值/r = 160N/mn?(1) 采用两面测焊时图

7、324(a)连接一侧所需焊缝的总长度，可按式(3. 8)计算得e N 1400 X 10$ “皿=砾=0.7 X 10 X 160 = 1250mm此对接连接采用了上下两块拼接盖板，共有4条侧焊缝，一条侧焊缝的实际长度为I. =+ 20 =+ 20 = 333mm A = 270 X 28 = 7560mm2满足强度要求。.根据构造耍求，应满足：b = 240mm Zw 325mm且 N = 1400kN,满足要求。图3. 25例33图【例33】 试确定图3.25所示承受静态轴心力的三 面围焊连接的承戟力及肢尖焊缝的长度.已知角钢为2L 125X10,与厚度为8n)m的节点板连接，其搭接长度为

8、 300mm焊脚尺寸Af = 8mm,钢材为Q235-B,手工焊焊条 为 E43 8L【解】角烬缝强度设计t/r = 160N/mm焊缝内力分配系 数为如=067山2 = 033。正面角焊缝的长度等于相连角钢肢的宽度，即Zw3=6 = 125mm. W正面角焊缝所能承受的内M2 X 0. 7 X 8 X 125 X 1. 22 X 160 = 273 3kN肢背角焊缝所能承受的内力N为：M = 2九5 = 2X07X8X (300 - 8) X 160 = 523 3kN由式(313)知N、=JN - 豊=0. 67N -空尹=528. 6kNN =倔讥；36 = 985RN由式(3.14)计

9、算肢尖岸缝承受的内力Nt为：Nz = sN 才=0. 33 X 985 一 136 6 = 188kN由此町笄出肢尖焊缝的长度为：,2、188 X 10瓦7? + 8 = 2X0.7X8X160 + 8 = 113mm3- 3-4.2承受于矩、轴心力或剪力联合作用的角坪缝连接计算图3. 26所示的双面角焊缝连接承受偏心斜拉力N作用计算时，可将作用力N分解为和N,两个分 力。角焊缝同时承受轴心力N、剪力Ny和弯矩Af=N.e的共同作用。焊缝卄真截面上的应力分布如图3. 26 Q)所示图中A点应力最大为控制设计点.此处垂直于焊缝长度方向的应力由两部分组成，即由轴心拉力 产生的应力_N* _ N*叶

10、=瓦=丽；由弯矩M产生的应力M6M.% 5 =砥心.22)这两部分应力由于在？!点处的方向相同，可貢接叠加故S点垂宣于焊绅长度方向的应力为N、丄 6M图3. 26承受偏心斜披力的角焊缝剪力Ny在/!点处产生平行于捽缝长度方向的应力r =M =旦742札人式中Zw焊缝的计算长度，为实际长度减2九。则焊缝的强度计算式为如+X穴当连接直接承受动力荷载作用时，取向=1.0。对于工字梁(或牛腿与钢柱翼缘的角焊缝连接(图3. 27).通常承受弯矩M和剪力卩的联合作用。由于翼 缘的竖向刚度较差，在剪力作用下，如果没有股板焊缝存在，翼缘将发生明显挠曲这就说明，翼缘板的抗剪能 力极差。因此，计算时通常假设腹板焊

11、缝承受全部剪力而弯矩则由全部焊缝承受。图3.27工字形梁(或牛腮的角焊縫邊接为了悍缝分布较合理，宜在每个冀缘的上下两侧均匀布置角焊缝，由于其缘焊缝只承受垂直于焊缝长度方 向的弯曲应力，此弯曲应力沿梁高度呈三角形分布图3. 27(c),最大应力发生在翼缘焊缝的最外纤维处，为了 保证此焊缝的正常工作，应使興缘焊缝最外纤维处的应力濟足角焊缝的强度条舛，即% = 辛 W Ptft(3. 23)式中 M全部焊縫所承受的弯矩；J全部焊建有效截面对中和轴的惯性矩；h上下翼缘焊缝有效截而最外纤维之间的距离。腹板焊缝承受两种应力的联合作用，即垂克于焊缝长度方向、且沿梁高度呈三角形分布的弯曲应力和平行 于焊缝长度

12、方向、且沿焊缝截面均匀分布的剪应力的作用，设计控船点为翼缘焊缝与腹板焊婕的交点处人，眈 处的弯曲应力和剪应力分别按下式计算r - Ed） 式中 Y （九2仁2）腹板烽缝有效截血积之和；h2腹板牌缝的实际长度。则腹板焊罐在A点的强度验算式为+ 4 /r工字梁或牛腿）与钢柱翼缘角焊缝连接的另一种计算方法是使焊缝传递应力与母材所承受应力相协调. 即假设腹板焊缝只承受剪力；翼缘焊缝承担全部弯矩，并将弯矩M化为一对水平力H=M/九 则 規缘焊缝的强度计算式为 Ptfi腹板焊缝的强度计算式为式中 Z个翼缠上角焊缝的有效載面积,2九2人2两条腹板焊缝的有效截面积.【例3. 4】 试验算图3. 28所示牛她与

13、钢柱连接角焊缝的强度.钢材为QZ35,焊条为E43型，手工焊。荷 载设计值N = 365kN,偏心距350mm焊脚尺寸仙严8mm人严6mm。图328（6）为焊缝有效截面。图3. 28例3. 4图【解】N力在角悍缝形心处引起剪力V = N=365kN和弯矩M=Ne=365X0. 35 = 127. 8kNm.（1）考虑腹板焊缝参加传递弯矩的计算方法为了计算方便，将图中尺寸尽可能取为整数.全部焊隽有效截面对中和轴的惯性矩为仁=2 X 4； 3 + 2 X 21 X 0. 56 X 20. 288 + 4 X 9. 5 X 0. 56 X 17- 28 = 18779cm* 翼缘焊缝的最大应力引=

14、伶=|蔦 龙X 205. 6 = 140N/mm2 0（* = L 22 X 160 195N/mml 腹板焊缝中由于弯矩M引起的最大应力170% = 140 X= 115. 8N/mm2由于剪力V在腹板焊缝中产生的平均剪应力365 X 10J127.8N/mmz石= 2X0.7X6X340则腹板焊缝的强度（A点为设计控制点）为J 罟 + 彳=務| + 127-8：=】59 2N/mm2/T = 16ON/mmz（2）按不考虑腹板焊缝传递弯矩的计算方法 翼缘悍缱所承受的水平力方=半=12噹世=336kN（A值近似取为翼缘中线间距离）翼缘悍缓的强度总=0.7X8 務茨95）=N/mm，话=95N

15、/mm，腹板焊聲的强度r； = i= 2 X 器 7 Ji 340 = 127-8N/mm! 160N/mmi【创3.5】试验算图329所示钢管柱与钢底板的连接角焊缝。图中内力均为设计值，其中N=280kN,M = 16kNmW = 212kN悍脚尺寸08mm,钢材为Q235,手工悍，悍条为E43型。图330环形角焊囊受曲M(b)3343 承受扭矩戎扭矩与剪力联合作用的角坪缝连接计算(1)环形角焊缝承受扭矩T作用时的计算(图3.30)由于焊缝有效厚度九比圆环宜径Q小得多通常A0. ID故环形角焊缝承受扭矩7、作用时，可视为薄壁岡环的受扭问题。柱有效截面的任一 点上所受切线方向的剪应力应按下式计

16、算n = 荷戮设计慎F=2】7kN,偏心距勺= 300mm(至柱边缘的距离)钢材为Q235,手工焊，焊条E43型，试确定该焊缝的鷄脚尺寸并验算该焊缝的强 度。【解】图3. 31几段焊缝俎成的围焊共同旅受剪力V和扭矩T=F(el4-e2)的作用，设焊缝的焊胸尺寸均为h产 8mm o焊缝计算截面的童心位置为Xo - 2Z.+Z.60 + 40在计算中，由于焊瘻的实际长度稍大于人和伍故焊缝的计算长度直接采用厶和厶，不再扣除水平焊缝的 两端缺陷。焊缝截面的极惯性矩：7X = X X 0. 7 X 0.8 X 403 + 2 X 0.7 X 0.8 X 30 X 202 = 16400cm4X 2 X 0. 7 X 0.8 X 303 + 2 X 0. 7 X 0. 8 X 30 X (15 - 9): 4- 0. 7 X 0.8 X 40 X 92=5500cm4人=人 + 儿=16400 + 5500 = 2l900cn? 由于 勺=仇一九=309 = 21cmrx = 21cm 口 = 20cm故扭矩T=F(+勺)= 217X(30+21)X107 = 110. 7kN m1107 X 200 X