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1、角焊缝的计算角焊缝的计算1.1.轴心力（拉力、压力和剪力）作用时角焊缝的计算轴心力（拉力、压力和剪力）作用时角焊缝的计算 当焊件受轴心力，且轴心力通过连接焊缝群的中心，焊缝的应力可认为是均匀分布的。(1(1）用盖板的对接连接）用盖板的对接连接A A、仅采用侧面角焊缝连接、仅采用侧面角焊缝连接NNlw wlw连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和角焊缝计算长度=l实-2hfB B、采用三面围焊连接、采用三面围焊连接NNlw wlw w先计算正面角焊缝承担的内力先计算正面角焊缝承担的内力S Slw连接一侧的正面角焊连接一侧的正面角焊缝计算长度的总和缝计算长度的总和再计算侧面角焊缝的强度再计算侧面角焊缝
2、的强度S Slw连接一侧的侧面角焊缝连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和计算长度的总和(2(2）承受斜向轴心力的角焊缝）承受斜向轴心力的角焊缝NNxNy f f轴心力轴心力作用下的角焊缝作用下的角焊缝平行于焊缝长度方向的分力平行于焊缝长度方向的分力Ncos 垂直于焊缝长度方向的分力垂直于焊缝长度方向的分力Nsin 外力外力N和焊缝长度方向斜交，焊缝受到的力和焊缝长度方向斜交，焊缝受到的力N被分解为：被分解为：于是有焊缝计算公式：于是有焊缝计算公式：取取得：得：令：令：则斜焊缝的计算公式为：则斜焊缝的计算公式为：02030405060708090 f 1.001.021.041.081.121.1
3、41.201.22将将 f f（斜焊缝强度增大系数）作成表格（斜焊缝强度增大系数）作成表格NNS Slw连接一侧的侧面角焊缝连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和计算长度的总和例例 设计-14500530的钢板用双面盖板和角焊缝的拼接，钢板承受轴心拉力设计值N=1400kN，静力荷载，钢材为Q235B，焊条为E43型，手工焊解：双面盖板每面盖板所需截面积：b1t1=N(2f)1400103(2215)=3256 mm2：盖板 450 8mm (3600mm2)采用三面围焊 hf=6 mm （1）端焊缝的承载力 (2)侧面焊缝长度 实际取260mm。（3 3）承受轴心力的角钢端部连接）承受轴心力的角
4、钢端部连接 在钢桁架中，角钢腹杆与节点板的连接焊缝常用两面侧在钢桁架中，角钢腹杆与节点板的连接焊缝常用两面侧焊，或三面围焊，特殊情况也允许采用焊，或三面围焊，特殊情况也允许采用L L形围焊（如图所示）形围焊（如图所示）。腹杆受轴心力作用，为了避免焊缝偏心受力，。腹杆受轴心力作用，为了避免焊缝偏心受力，焊缝所传递焊缝所传递的合力的作用线应与角钢杆件的轴线重合的合力的作用线应与角钢杆件的轴线重合。NN1N2eb角钢的侧缝连接角钢的侧缝连接 a)a)仅用侧面焊缝连接仅用侧面焊缝连接解上式得肢背和肢尖的受力为：解上式得肢背和肢尖的受力为：在在N1、N2作用下，侧缝的作用下，侧缝的计算长度为：计算长度为
5、：(杠杆原理）杠杆原理）由平衡条件得：由平衡条件得：肢背肢背肢尖肢尖K1角钢肢背焊缝的内力分配系数角钢肢背焊缝的内力分配系数K2角钢肢尖焊缝的内力分配系数角钢肢尖焊缝的内力分配系数角钢角焊缝内力分配系数角钢角焊缝内力分配系数K b)b)角钢用三面围焊时角钢用三面围焊时，可减小角钢的搭接长度。可先假定正，可减小角钢的搭接长度。可先假定正面角焊缝的焊脚尺寸面角焊缝的焊脚尺寸hf3，并算出它所能承受的内力并算出它所能承受的内力N3：通过平衡关系得肢背和肢尖侧焊缝受力为通过平衡关系得肢背和肢尖侧焊缝受力为:角钢角焊缝围焊的计算角钢角焊缝围焊的计算NN1N2ebN3lw2lw1c)c)当采用当采用L L
6、形围焊时形围焊时，令，令N20，得：得：L L形围焊角焊缝计算公式为：形围焊角焊缝计算公式为：若求出得若求出得Lw3大于大于b,则不能采用则不能采用L L形围焊。形围焊。例3.3N3不一定满跨布置 例题例题 试确定如图所示承受静态轴心力的三面围焊连试确定如图所示承受静态轴心力的三面围焊连接的承载力及肢尖焊缝的长度，已知角钢为接的承载力及肢尖焊缝的长度，已知角钢为2L12510，与厚度为，与厚度为8mm的节点板连接，搭接长度为的节点板连接，搭接长度为300mm，焊角尺寸为焊角尺寸为8mm，Q235，E43，手工焊，手工焊NeNx xNy yMANxM MNyh he eh he et t（1）受
7、弯矩）受弯矩M、剪力、剪力V、轴力、轴力N联合作用时角焊缝的计算联合作用时角焊缝的计算由轴心拉力由轴心拉力Nx产生的应力：产生的应力：由弯矩由弯矩M产生的最大应力：产生的最大应力：2.复杂受力时角焊缝连接计算复杂受力时角焊缝连接计算A点产生的剪应力：点产生的剪应力：A点控制应力最大点控制应力最大,为控制设计点为控制设计点A点产生的正应力由两部分组成：轴心拉力点产生的正应力由两部分组成：轴心拉力Nx和弯矩和弯矩M产产生的正应力。直接叠加得：生的正应力。直接叠加得：代入角焊缝实用计算公式：代入角焊缝实用计算公式：（2）V、M共同作用下焊缝强度计算共同作用下焊缝强度计算*h1f1f2f fxxh h
8、2221h1MeFVM对于对于1点：点：式中：式中：Iw全部焊缝有效截面对中性轴的惯性矩；全部焊缝有效截面对中性轴的惯性矩；h1两翼缘焊缝有效截面最外纤维间的距离两翼缘焊缝有效截面最外纤维间的距离假设：腹板焊缝承受全部剪力，全部焊缝承受弯矩假设：腹板焊缝承受全部剪力，全部焊缝承受弯矩h1f1f2f fxxh h2221h1MeFVM对于对于2点：点：强强度度验验算公式：算公式：h2 腹板焊缝的实际长度；腹板焊缝的实际长度；lw2腹板焊缝的计算长度；腹板焊缝的计算长度；he2腹板焊缝截面有效高度。腹板焊缝截面有效高度。工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘角焊缝的连接另一种计算方法是使焊缝传递应力近似与材料
9、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/h。腹板焊缝的强度计算式：腹板焊缝的强度计算式：HH翼缘焊缝的强度计算式：翼缘焊缝的强度计算式：（3）三面围焊受扭矩、剪力联合作用时角焊缝的计算）三面围焊受扭矩、剪力联合作用时角焊缝的计算承受偏心力的三面围焊承受偏心力的三面围焊 Fe1rxahl2xxyyAA0TVre将将F向焊缝群形心简化得向焊缝群形心简化得:轴心力轴心力 VF扭矩扭矩 T=Fe故：该连接的设计控制点为故：该连接的设计控制点为A A点和点和A A点点计算时按弹性理论假定:被连接件绝对刚性，它有绕焊缝形心O旋转的趋势，而焊缝本身为
10、弹性。扭距在角焊缝群上产生的任一点的应力方向垂直于该点与形心的连线，且应力大小与连线长度r成正比。在轴心力V作用下，焊缝群上的应力均匀分布。e2x0l1l2xxyyAA0TFrxxyyrrxryA0h he e T T f VAT作用下作用下A点应力点应力:s sTIp为焊缝计算截面对形心的为焊缝计算截面对形心的极惯性矩，极惯性矩，Ip=Ix+Iy Ix，Iy焊缝计算截面对焊缝计算截面对x、y轴的惯性矩；轴的惯性矩；rx、ry为焊缝形心到焊缝验为焊缝形心到焊缝验算点在算点在y、x方向的距离。方向的距离。V产生的应力按均匀分产生的应力按均匀分布计算，布计算，A点应力点应力:A点垂直于焊缝长度方向的应力为点垂直于焊缝长度方向的应力为:f，V，平行于焊缝长度方向的应力为平行于焊缝长度方向的应力为:T强度验算公式：强度验算公式：VxxyyrrxryA0h he e T T f VA例3.5