对接焊缝

对接焊缝的计算 例题6 例题6 【解】1.焊缝面积模量计算 截面面积:
AW = 2 ×12 ×100 + 200 × 8 = 4000mm2
1 I W = (100 × 224 3 − 92 × 200 3 ) = 3233 × 10 4 mm 4 截面惯性距： 12 截面抵抗矩： WW = I W / 112 = 288661mm 3
对接焊缝的计算 例题6 例题6 计算工字梁截面的对接焊缝已知条件如下：
max
max
已知：翼缘板宽100mm，厚度12mm；腹板高度200mm，厚度8mm 材 料：钢材为Q345 手工焊，焊缝质量2级，焊条E50，施焊时采用 引弧板； 荷 载：轴向拉力=200kN，弯矩40kN·m，剪力240kN；
式中： 式中： lw——焊缝计算长度， 焊缝计算长度， 焊缝计算长度 钢板宽度b，未采用引弧板施焊时取(b –2t) mm； 钢板宽度 ，未采用引弧板施焊时取 ； t ——在对接接头中为被连接两钢板的较小厚度 在对接接头中为被连接两钢板的较小厚度 在T形或角接接头中为对接焊缝所在面钢板的厚度 形或角接接头中为对接焊缝所在面钢板的厚度 ftw 、fcw——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。 对接焊缝的抗拉、 对接焊缝的抗拉 抗压强度设计值。
§3-2 对接焊缝的构造和计算
施焊时均应加引弧板，避免焊缝两端起落弧缺陷， 施焊时均应加引弧板，避免焊缝两端起落弧缺陷， 无引弧板焊缝计算长度应取为实际长度， 无引弧板焊缝计算长度应取为实际长度，计算每条焊缝 长度应减去2t。 长度应减去 。 加引弧板施焊情况下，所有受压、受剪的对接焊缝以及 加引弧板施焊情况下，所有受压、 受拉的一、二级焊缝，均与母材等强， 受拉的一、二级焊缝，均与母材等强，不用计算 受拉的三级焊缝需要计算 一、二级对接焊缝和没有拉应力构件中的三级对接焊缝 都与主体钢材等强度， 都与主体钢材等强度，即只要钢材强度已经计算能满足设计要 则焊缝强度同样也能满足。 求，则焊缝强度同样也能满足。
§3-2 对接焊缝的构造和计算
3.2.2 对接焊缝的计算
对接焊缝的强度与所用钢材的牌号、 对接焊缝的强度与所用钢材的牌号、焊条型号及焊缝质 量的检验标准等因素有关 焊接缺陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大，认为受压、 焊接缺陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大，认为受压、 受剪的对接焊缝与母材强度相等 受拉的对接焊缝对缺陷甚为敏感 三级检验的焊缝允许存在的缺陷较多， 三级检验的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗拉强度为 母材强度的85% 母材强度的 一、二级检验的焊缝的抗拉强度认为与母材强度相等
w v
lw = b / sin θ
w
加引弧板时， lw = b / sin θ − 2t 加引弧板时，
f
v
——对接焊缝抗剪强度设计值 对接焊缝抗剪强度设计值
§3-2 对接焊缝的构造和计算
计算不满足时首先应考虑把直焊缝移到拉应力较小 (σ≤ftw)的部位 不移动时可改用二级直焊缝或三级斜焊缝 斜焊缝作成 tgθ≤1.5，强度能满足不必计算 1.5，
σ 1 + 3τ 1 ≤ 1.1 f t
(σ N + σ M1 ) + 3τ ≤ 1.1 f t
2 2 1
W
SW 1 = 100 ×12 ×106 = 127200mm 3 上翼缘板对中性轴面积矩：
中性轴以上截面对中性轴面积矩：
S W = S W1 + 100 × 8 × 50 = 167200mm 3
对接焊缝的计算 例题6 例题6 【解】2.各分项荷载在焊缝截面产生的应力
轴力产生应力：σ N = N / AW = 200000 / 4000 = 50 N / mm 2 ( Mpa) 轴力产生应力： 弯矩产生的应力：最外缘 弯矩产生的应力： σ M = M / WW = 40 ×106 / 288661 = 138.6Mpa 100 σ σ M = 124 Mpa 腹板与下翼缘相交处： M1 =
VSw1 τ1 = ≤ fvw Iwt0
σz = σ +3 ≤1.1ft τ
2 1 2 1
w
系数1.1是考虑最大折算应力只发生在最大弯矩截面腹板 系数 是考虑最大折算应力只发生在最大弯矩截面腹板 焊缝端点处局部，故将其强度设计值f 提高10％。 焊缝端点处局部，故将其强度设计值 tw提高 ％。
§3-2 对接焊缝的构造和计算
§3-2 对接焊缝的构造和计算
焊透的对接焊缝和T 焊透的对接焊缝和T形对接与角接组合焊接 部分焊透的对接焊缝和T 部分焊透的对接焊缝和T形对接与角接组合焊缝
3.2.1对接焊缝的构造 3.2.1对接焊缝的构造
1. 坡口型式
对接焊缝的焊件常需做成坡口，故又叫坡口焊缝 对接焊缝的焊件常需做成坡口，故又叫坡口焊缝
6M N w = 2 + ≤ ft lw lw ⋅t VSw w τ= ≤ fV Iwt
§3-2 对接焊缝的构造和计算
2. 对称工字形截面构件的直焊缝拼接
Vw S M N w ≤ fvw σ = + ≤ ft τ = W A Iwt w w
§3-2 对接焊缝的构造和计算
h M 0 2 + N ≤ f w σ1 = t Iw A w
σ + 3τ ≤ 1.1 ft
2 1 2 1
w
§3-2 对接焊缝的构造和计算
三. 轴心力、弯矩和剪力作用 轴心力、
当轴心力与弯矩、 当轴心力与弯矩、剪力联合作用时 1. 钢板拼接对接直焊缝承受弯矩 、剪力V和轴心拉力 钢板拼接对接直焊缝承受弯矩M、剪力 和轴心拉力 和轴心拉力N
M N σ= + W A w w
M 6M σ max = = 2 ≤ ft w Ww lw t 2. 工字形截面
验算最大正应力和剪应力
τ max
VS w 3 V = = ≤ fv w I w t 2 lw t
验算较大正应力和较大剪应力，验算折算应力： 验算较大正应力和较大剪应力，验算折算应力：
M σ= W w
≤ ft
w
VSw w τ= Iwt形截面
对接接头受弯和剪联合作用， 对接接头受弯和剪联合作用，焊缝截面矩 形，最大值应满足下列强度条件 钢板拼接对接直焊缝承受弯矩设计值M 钢板拼接对接直焊缝承受弯矩设计值M、 剪力V 剪力V ，正应力和剪应力最大值发生在不同部 分别计算： 位，分别计算：
§3-2 对接焊缝的构造和计算
§3-2 对接焊缝的构造和计算
一. 轴心受力的对接焊缝
1. 计算
在对接接头和T形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力 在对接接头和 形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力N 形接头中 的对接焊缝，其强度应按下式计算： 的对接焊缝，其强度应按下式计算：
§3-2 对接焊缝的构造和计算
N w w σ= ≤ ft 或 fc lw ⋅t
计算要点： 正确分析受力、判断最危险点” 计算要点： “正确分析受力、判断最危险点”
应分别检算最大正应力和最大剪应力： 最大正应力 最大剪应力
σ max = σ N + σ M
VS W τ= ≤ f VW I Wt
N M = + ≤ f tW AW WW
按材料力学理论，对接焊缝某一点同时受到较大 折算应力 剪应力和正应力作用时，应检算该点的折算应力 折算应力 。 σ 1、τ 1 验算点的正应力和剪应力 2 2 W 局部应力提高系数 工字形截面对接焊缝，需验算腹板与翼缘板相交处的折算应力 1.1
对接焊缝的计算 例题6 例题6 【解】3.强度检算 正应力：
σ = σ N + σ M = 50 + 138.6 = 188.6MPa < f t W = 315MPa
剪应力：
最下缘
τ max = 155.2MPa < f VW = 315MPa
折算应力：
中性轴处
(50 + 124) 2 + 3 × 118.12 = 268.5MPa ≤ 1.1 f VW = 346.5MPa
112 240000 × 167200 τ max = = 155.2 Mpa 剪力产生的应力：中性轴处 剪力产生的应力： 32330000 × 8 或 τ max ≈ V /(8 × 200) = 150Mpa
240000 × 127200 = 118.1 腹板与下翼缘相交处：τ 1 = 32330000 × 8
Ncosθ
N
N
N
Nsinθ
θ tgθ≤1.5
三级焊缝的抗拉强度是母材强度的85％。 三级焊缝的抗拉强度是母材强度的 ％。
§3-2 对接焊缝的构造和计算
例3.7 试验算图3.2.6所示钢板的对接焊缝的强度。 图中a=540mm,t=22mm，轴心力的设计值为 N=2500kN。钢材为Q235-B，手工焊，焊条为 E43型，三级检验标准的焊缝，施焊时加引弧板
腹板与下翼缘板相交处
对接焊缝的计算 例题小结
注：
一般承受拉、弯、剪的工字梁对接焊缝，腹板与受 拉翼缘相交处为最大应力点。
对接焊缝的设计计算主要注意以下问题： 对接焊缝的设计计算主要注意以下问题： 1）对不同厚度钢板开不同坡口（有时需过渡坡），以保证焊 ）对不同厚度钢板开不同坡口（有时需过渡坡） 确保焊缝质量； 透，确保焊缝质量； 2）正确进行内力分解，将各单向分力简化至焊缝形心； ）正确进行内力分解，将各单向分力简化至焊缝形心； 3）正确计算各分项内力作用下的应力； ）正确计算各分项内力作用下的应力； 4）分别进行最大正应力、剪应力和折算应力的检算。 ）分别进行最大正应力、剪应力和折算应力的检算。
§3-2 对接焊缝的构造和计算
2. 对接斜焊缝
当直焊缝不能满足强度要求时，可采用斜对接焊缝。 当直焊缝不能满足强度要求时，可采用斜对接焊缝。 轴心受拉斜焊缝，可按下列公式计算： 轴心受拉斜焊缝，可按下列公式计算：