各种角焊缝的受力计算

(=3)堇爲艺韋霸葦纏整棗京義春*盘*莲坪糖tIs-l蕭蜃達四s^ssss点輩S箕1空蟹1—蠶——・月姦謂諧義n柔2由-----_-I-=-—J----T =二一-0‘—«雲齧育«挡S-5-R是一转券也竖盘蕾昼蠢襄舟春潼S壹2冨農畫纏盘长§螯眷•蠢言寰*嚣畐麋郭藝S薑-蠶案H推理鳖(伊)似岑篇囊度接河冨嬰W城裳鬟豊签蓑裔WX翼讀爲sswg鑒翳吏S貰电s)s至豎舞礬嚙聳S¥霸晝琴£夸強堂写ZK指讒蠅蠶窶档礬M麝『星ain^ N， yy+瑚H=罰y/I-sinW3M/T个傀=万士萌顷料焊邮计算式为式中禹——斜焊縫的强度増大系数.其值介于1〜〜1.22之冋；&——作用力与焊算长度方向的央角-对直接暈受动力荷聲结枸中的辞薩，取为=1.队3)承畳辘心力的箱钢角焊缝计算在钢桁架中，角钢腹轩与节点板的達接焊爨一般采用两面偏婢，也可釆用三面围蝶•特殊情况也允许果用L形图焊(图3.23L版肝受軸心力作用'为了避免爆縫編心受力，焊極所特递的合力的作用城应与倦钢肝件的轴錢重合*財于三面围嗥［图*23(时］,可先假定正面角焊缝的焊脚尺寸Ae求出正面驚岸饉所分担的軸心力当迎杆为取角铜组風的T形锻面■且放宽为b时，N、=EX07Mfr也=业二^亠也=』再一也Jb2 1 2(3.14)N* ajJV-y(3.14)式中Ng——角钠肢背和肢尖上的侧面角焊缝所分担的融力，£——角钢的形心厘|i——甬號肢背和験尖焊斃的内力分配系如设计时可近似寧9=老忸M=ffjNM-田"M=ffjNM-田"(5)(3.16)求得备条焊筮廟受的内力后，按曲造要求［角埠性的尺寸限制)假定肢背和肢尖焊堆的蝉鲫尺寸，即可求出焊曇的计算长度.例如肘跟偷桐裁面匚(土IT)(土IT)31盼2X0-7A(J31盼w!~2X07Aflj7式中h^iri 个角钢肢背上的価面魚焊遂的煽脚尺寸及计算长度；如孫* 个角荆肢尖上的働面侖焊缱的焊脚尺寸及计算於度，考虑到每条焊缱两帰的起火瓠缺陷，实际焊鏈长度为计算恍度如lOmnu但对于三面围焊’由于在杆件端部辑常姓必瓠连续旅焊，每条侧面用蝉链只有一端可餞起火號，故焊養实际长度为计舞长度加5mnu时于釆用鋭俗牌的磨画幣焊纜实际长度等于计葬长度《舞角焊建长度虱不进入计算K当杆件受力很小时,可采用L形图焊［囹3.2MCL由于只有正面拍焊聽祁角钢肢背上蠲侧面角焊薩.今式（3.14）中的Nh=0,得站=匏N 319）M=N-性 （3.20）侖钢肢背上的角焊縫计算长座可按式（3*17＞计算，備梢端部的正面角焊鐘的长度巳知，可按下式计算其焊脚尺寸；(3.ai)式中」网=&”5mni【例31】试验算图3•涉所示直点角帰縫的强度.已知焊鮭戒受的静毒緡向方N=280kN勉计值W=6/・侖焊繼的焊脚尺寸也=跚）垣,实际长度r.=155mm潮杜为Q235-B净工焊，焊条为E43虱（Ml受斜向軸心力的角焊雄有两种计算方法*□）分力法将N力分解为垂直于焯筮和平行于焊鮭的肯力『即M=N・sin^=■N-sinfilf—230X~242-5kNN *,u八小虱t=2XQ*7X8X(155-16)=ISSN/mm1

Nv 140X10N *,u八小虱t=2XQ*7X8X(155-16)=ISSN/mm1

Nv 140X10， i2AZ=2X0.7X8X(155-16)=焊曩同时承受电和n作用•可用式〔3.们验算242,5X】/+#==噸N/mmy毋=16伽血诞《2｝直接法也就是直接用式（3.】1）桃行计算。已知。=即\區翻焊爨强度増大系数%=— 1.15,则总=以两I為ME=聽招如證5=WN/mm，屜撚,用直擾法计算承受軸心力的角焊靂比用E法筒蝶，【例3.2】试设计用拼接盖板的对搓逐接（图3.24）。已知棚板寛8=”。皿，厚度A=28mm,拼接盖机厚崖iE-J6mm（该査接承受的謝悉融心力N=14D0kN（没计值，钢材为Q聲AB,手工憚'婵条为E43蛰.图3.24图3.24斜3W图【解】设计拼接盖板的肘援连接有两神方法,一种方法是嘏定焊脚尺寸求焊健长度，再由焊健长度璃定拼接盖板的尺寸f另一方法是先假定焊擲尺寸和拼接盖板的尺寸，然后验算焊握的産魏力'如果偃定的焊缝尺寸不能濾足承载力要求时，则应调整焊陶尺寸，再行验算,直到满足承载力要求为止。角焊縫的焊脚尺寸鬲应报据板件厚度翻定:由于此处的焊缝在板件边缘施焊■旦拼接盖板厚度勲皿16mmA6mm,々〈倉,剛hf^=t—(1~2)myn=16—(1~2)=15或14nimfiinun=1.5-fT=1.5%/25=?,9mm甌知=10mm,査附录表1.2舞角焊縫强度设计值/r-160N/mrn!<1)釆用两面侧焊时[图334M)]逢接一側所需焊縫的总长度，可按式(&8)计算得0_N1400X10? _1ocn>hjfJ0+7X10XHO-125-mm此对接连接采用了上下两块拼接盖板，共有4条侧焊能,一条侧焊箍的实际长度为L +20= +20=333mm<60呪=60X10=600mm所需排接盖板长度L=2/w+1。=2X333+1。=676mm.風680mm,式中JOmm为两块被连接钢板间的冋燎.拼接盖板的宽度8就是两条側面角焊鐘之间的距离,应根据强度条件和枸造擊求确定。根据强度条件，在钢材种类相同的情况下,拼接盖槻的截面积用应等于或大于被连接钢板的截面积.选定拼接盖板寬度白=240mm,则A=24。X£XW=76S0mmK>4=270X28=7560mm=满足强度要求- .粮据拖造要求,应拂足：b=240mm<儿=325mm且6<16r=16X16—25^rnm满足要攣,故选定拼接盖板尺寸为660mmX240mmX16mmo0.)采用三面围焊时[圈&24①)]采用三面围焊可以减小两侧侧面傳焊奥的长度，从而减小拼接置板的尺寸.设拼接盖板的宽度和厚度与釆用两面側焊时相同,仅需求葢板长度.已知正面角焊鐘的K度r.=&=240nun,则正面角焊離所能承受的内力冲=心璀声=2X0.7X10X240X1-22X侦0=S5587QN所需连接一侧側面角焊纏的怠长度为-'__N_1釦000。一655870_匕*一5—0,7X10X1€0一$64mm迷揍一側共有4条侧面角焊缱.期一条侧面角埠缱的长度为L=W*+10=普^+10=176mm*采用18Qmm,拼接盆板的长度为L=2；w+10=2X180+1Q-370mm(3)采用菱形拼接盖板时[图3.24(c)]等拼接板宽度较大时，釆用菱形辨接盖板可臧小角部的应力集中，从面使達接的工作性能得以改善-菱形拼揍盖板的连瘦焊健由正面角焊建、侧面角焊缝卸斜焊鈍等组成.设计时‘一般先假定拼接盖板的尺寸再进行験算。拼接鑑板尺寸如图3必4収〉所示•则客部分焊縫的承起力分别为*正面角焊鐘：Nl=2hL囱u=2X0.7X10X40XL22X160=109*3kN、=4此濟=4X丄7X1(JX(110一10)X160-44&OkN斜煙健:此焊變与作用为夹角好gn(制=3缶7,,可得而=1M—而』33「汀3=L厲,故有

加=4鼠、5=4X0.7X10XISOXL06X160=854.8kN连接一侧焊缝所能承受的内力为M=m+明+站=109.3+448.0+854,8=1412^>N=MOOkN,满足要求°［例3.3】试嘛定图攵25所示承受静窓轴心力的艾面围焊连接的承载方双肢尖焊鐘的长度.已知角钢为2L125X10,与厚度为8mm的节点振连接，其搭接长度为300mm,焊脚尺寸凡=8mm.钢材为Q23S-B,手工焊♦焊条为E43型=【解】南焊缆強度设计值疗=160N/mm\焊叢内力分配系数为斷=。・6八软="33。正面角焊縫的长度等于相连角钢肢的宽度，即丄=8=125mm,.則正面帰焊縫所能承受的内力M为：Nj=加丄凋J7=2X0.7XgX125X1-22X160=273.3kN肢背角饵罐所能承受的内力N］为：M=Zh^fT^2X0*7XfiX(300—8)X160=523.3kN由式(3.13)知M=磚村一籍=S67N-牛呉=528-6kN-& £f贝1NN心罷3.3、二即*‘=985tN0.67由式C3.14>计算液尖焊鏡承受的内力N,为：虬=一導=0.33X985-136.6=188kN188X1俨由此188X1俨為+S=2X0^7X8X160+g113mm*3.4.2率受膏矩,軸心力或貫方孽舍作用的角焊姓燒採升算图3.26所示的取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,两个分丿丄角焊堆同时承受轴心力N,,剪力N,和弯矩M=N,-£的共同作用。焊箜汁算栽面上的应力分布如图3.Z6所示.图中A点应力最大为桎制设计点.此处垂直干焊爨长度方向的应力由两部分组成，即由轴心拉力产生的应力MM外=瓦=疝;由弯矩M产生的成力(3+22)M_(3+22)W.=汩I这厕部分应力由于在A点城的方向相同，可直接叠加.故山点垂直于焊缝长度方向的应力为凯丄&AfB瓯+疝图案龍承受偏心鼬拽力的角想巍菌力在A点处产生平行于媒辕长度方向的应力MMTZZ： ■!=. 式中A——埠篷的计算恆度，为实际长度減2血扑则焊變的强度计算式为或含「+*肖者建接宜接承受劫力荷載作用时，取其=1，丄对于工字梁（或牛聽）与钢柱翼缘的角焊縫连接（图337）,通當/受弯矩M和勤力V的联合作用，由于輿號的丞向刚度较差”在物力作用下，如果没有収板焊應存在,翼曇将发生明显挠曲’这就说明,翼壕板的抵取能力极裁氏因此,计算时通常假设股板焊麒承受全部乾力，而弯拒则由全部焊驍承受，圏3.27工字芯3K或牛瓦）的角焊婪磯後为了炸健分布较倉理，宣在每个裏號的上下两側均匀布管角焊鐘，囱于鼻緣焊髄只承爰薛宜于焊縫悦度方向的弩曲成力，此弯曲应力沿梁高度呈三角形分布［图3.釦站）丄最大应力发生在舞缘焊籠的最外肝捻处，为了保证此焊縫的正常工作,底便興绿焊酸最外肝雄处的应力濾足角焯技的遅度条件，即皿=#,奇<"T <3.23）式中M——全部焊縫所取受的弯弟］八——全部処缝有敕截面对中和轴的艘性基FA——上下雲爆焊縫有效載爾最外纤雄之闾的距离。度板焊撻粮受两种应力的联合作用,即垂宜于焊缝长度方向、且沿梁高度呈三伟形分布的弯曲应力利平行于焊缱长度方向、且沿焊蟻截面均匀分布的强应力的作用,设计控制点为雲驟掃缝与腹檢焊慶的交点姓此处的為曲应力和5?成力分别按下式计算式中S —腹板焯槌有敕栽面积之和1为——膛桢焊縫的实际长度.動腹板焊鮭在A点的强度验算式为如，Is如，Is4-rf</r工字梁（.或甲腿）与钢柱翼墟角輝篷趣接的另一种计算方法是使爆議传照成力与母材所承受应力相协调.即假设殴板焊It只承受购力卜具録焊鐘承担全部弯知,并将弯矩M化为一对水平力M=M办,魔拠灘焊st的强度计算式为J»板焊雙的强度叶算式为式中m 个翼媒上角焊錘的有效總面积*W砒——两条腹板焊缱的有败裁面积*1例3.4】试監算图3,寵所示牛腿与铜柱连接角焊鮭的强麼*钢材为Q蹈5,焊条为E43型，手工焊.荷戴设计值N=365kNi偏心距婚=350mm”潭醐尺寸盹〜EnimSH"=&mnu图S-26tfr）为蝉捷有效截面.图3.盤例也4图EM]N力在角埠鮭形心处引起曲另V=^=365kN和弯矩M=Ne=365X0,35=12?.8kN,mn（D者虑腹板薛篷•如停通弯矩的计算方徳为了计算方便，将图中尺寸尽可能亜为整数口全部焊蟻有败截面对中翻轴的惯性蛆为七-2X仏 ）妒 2X21X0.56X20,28f 4X5XQ.56X17.281=1877&cm*翼緣焊雄的最大梅力电=具♦寿H||以修*X205,6*140N/mniJ<§*賢=1-22X160=lMN/mtn1腹板焊卷中由于弯矩M引起的最大应力如=140X=115+8N/mn>!由于乾方V在腹板焊鐘中产生的平均剪应力

V 365X1O3成^W^=2XO7X6XS4°[115.8'：T22J则設板焊缝的asu点为设[115.8'：T22J+127.8s=159.2N/mm2</T=160N/mmE（2）按不考虑履板焊龍传递弯処的计算方法翼绿焊瘻所承受的水平力38。 =336kN（h值近假38。 =336kN（h值近假取为翼缘中线冋距离）翼缘焊缝的强度「=-2L= 鄒*祯 =i50N/mm*<ft/r-igsN/mm*(Mi0.7X8X⑵0+2X95) 1皿'365X365X10a心顽=2X04X6X340=】况叫顽＜16叫顽【例3.5】试验算图3.29所示铜管拄与钢底板的连接角焊缝，图中内力均为设计值,其中N=280kN,M=16kN・mW=212kN°焊牌尺寸扁=8mni,钢有为Q235,手工焊,焊条为E43型，圏受數力和扭柜作用的—琏圏受數力和扭柜作用的—琏3,3.4,3承犬扭蛆或扭知用努力联合作用的角衅曜遂援计算环形勲焊縫承受扭矩T作用时的计算｛更&3。)由于悴鐘有敬厚度电比四环宜径D小得多，通常AV0.1D.故环形用焊縫承受扭矩丁作用时.可视为薄壁圆环的受扭向題，在宥救裁面的任一点上所受切綫方向的四成力京，应按下式计算n= (3,24)」|卩式中r—圆心至焊縫有效截面中线的距离；L——焊缝有效截面的慣性矩，対于薄壁圆环可取孔=勿诱,心围焊承受菌力和扭矩作用时的计算图3.31所示为采用三面围焊搭接连接。读连接角焊鰻承受竖向并力V=卩和扭処T=F0+Q作用。计算角焊縫在扭炬T作用下产生的应力 囹3-30邱務角炉壤受扭时［是基于下列假定:①被连接件是絶对刚性的，它有鑛焊缝形心。观转的趙势，而角焊缱本身是弹性;②角焊缱群上任一点的应力方向垂直于该点与形心的连綫，且应力大小与達线长度丁成正比*图3.31中，遇点与？T点鹿形心。点最远，故A点和？T点由扭矩T引起的薊应力rT最大，婢缱群其他各处由报矩T引起的勢应力rr均小于A点和4点的菊应力，故A点和月‘点为设计控催点°在扭矩T作用下/点(或出点)的应力为；T•rT，r

鸟■P匸E；将村沿工轴和*轴分解为两分力(3.25)(3(3.25)(3,器)由敦力丫在焊能群引起的黄应力「V按均匀分布,剧在A点(我4』点)引起的应力为

V厕A点受到垂宜于焊籍长度方向的应力为W=「口+8沿焯缱长度方向的应力为rn,蝴A点的合应力溝足的强度条件为〈33"

当逢癢直擾承受动恣荷栽时■摩鬲=1.凱应该指出的是上述计算方法中,假定轴心力产生的虚力为平均分布*实际上，在照341所示轴心力作用下，水平焊翳为正面焊難.而竖直焊缝为側面岸縫「两者单位长度分祖的应力是不同的，前者教大，后者较小•曇鹼.轴心力产生的通力假设为平均分布,与薊面基本公式推导中，考虚焊巍方向的思路不符.同样，在确定眼心位覧以及计算扭蜻下所产生的成方时I也没有考處焊蜷方向,而貝在最后验算式中引进T系數商,上司甘算方法有一定的近粗性°【削141图3.31国板