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2018年二级结构工程师《钢结构》考点精讲:焊缝

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  2018年二级结构工程师《钢结构》考点精讲:焊缝

  1.焊缝的计算:

  ①Lw取值:当采用引弧板时,取焊缝实际长度;当未采用引弧板时。每根焊缝取实际长度减去2t。

  ②T在对接连接中为连接件的较小厚度,在T形连接中为腹板厚度。

  ③当正面焊不满足时,可以采用斜焊缝。当焊缝与作用力间的夹角Θ满足tanθ≤1.5时,焊缝强度不低于母材强度,可以不用验算。在弯矩和剪力共同作用下,工字型、箱型等截面构件,在腹板和翼缘相接处,焊缝同时受有较大的正应力σ1和较大的剪应力τ1。需要计算截面的折算应力。

  2.角焊缝的构造和计算:

  角焊缝有:垂直角焊缝(侧面焊缝和正面焊缝)和斜角焊缝。侧面角焊缝主要承受剪力,剪力分布两端大,中间小。其应力分布可以看做均匀分布。

  正面角焊缝的应力较复杂(剪力和轴力),各个截面中均存在不均匀的正应力和剪应力。根部有严重的应力集中。正焊缝的强度高于侧焊缝,但塑性要略低些。斜焊缝的受力性能和强度介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。

  3.角焊缝的构造:

  包括焊角尺寸hf和焊缝计算长度Lw。最小焊角尺寸详见P55页。当焊件的厚度相差较大时,用等焊角尺寸无法满足最大、最小焊缝厚度的要求时,可以采用不等焊角尺寸。

  ①最小计算长度:焊角的尺寸较大而长度较小时,焊件的局部加热严重,焊缝起弧灭弧造成的弧坑相距较近,加上其他可能产生的缺陷,焊缝的质量不可靠,所以,侧面角焊焊缝或正面角焊焊缝的计算长度不得小于8hf和400mm’。

  ②侧面角焊缝的最大计算长度:由于侧面焊缝的长度和焊角尺寸之比越大,应力分布的不均匀性也越大。焊缝两端的应力较大,可能会使得端部提前破坏。所以需要控制侧面焊缝的长度。侧面计算长度不应大于60hf。

  ③搭接连接构造:两侧角焊缝的长度不小于两条焊缝之间的距离。为了避免焊缝横向收缩时引起板件的拱曲过大,两侧焊缝之间的距离不应大于16t(当t>12mm)和190mm(当t<12mm)当宽度超过时,应该加上正面角焊缝、或加槽焊。

  ④在搭接连接中,搭接长度不小于焊件厚度的5倍,并不小于24mm,以减小收缩应力及搭接偏心影响产生的次应力。

  ⑤为了避免起落弧缺陷发生在应力集中较大的转角处,当角焊缝的端部在构件转角处时,可连续地作长度为2hf的绕角焊,但专家必须连续施焊,不得端弧。角焊缝当中,正面角焊缝的承载能力高于侧面角焊缝,但正面角焊缝的刚度角大,变形能力低,对于直接承受动力荷载的结构,不考虑正面角焊缝的强度提高βf=1。

  4.轴力、扭矩、弯矩单独作用的角焊缝计算:

  ①当角焊缝只受轴力,且轴力通过焊缝的形心时,可以认为焊缝的应力是均匀分布的。此时,正面角焊缝只有正应力,侧面角焊缝只有剪应力。

  ②弯矩作用下,角焊缝的有效截面应力呈三角形分布,属于正面角焊缝性质,只有正应力。

  ③扭矩作用下:两个假定:被连接杆件是绝对刚性的,而角焊缝是弹性的;被连接杆绕角焊缝有效截面形心O旋转,角焊缝上任一点的应力方向垂直于该点与形心的连线,且应力的大小与连线长度r成正比。计算时主要是x和y方向极惯性矩的计算。

  5.焊接残余应力:

  焊接构件在使焊过程中,在焊件上产生不均匀的温度场,高温部分的钢材要求有较大的膨胀伸长,但受到邻近钢材的约束,从而在焊件内引起较高的温度应力,并在焊接过程中随时间和温度而不断变化,这种应力称焊接应力。钢材冷却后存在于焊件中的应力称焊接残余应力。

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