钢桥的连接方式分类及相应设计方法讲解
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he 0.7hf 侧面角焊缝的剪切破坏位置 hf
端角焊缝（正面角焊缝）
沿焊缝长度的应力分布较均匀
f
角焊缝垂直于受力方向
在两个焊脚和有效厚度面上有 复杂和不均匀的正应力和剪应 力，应力集中严重
在焊缝根部有很大的高峰正应力
端角焊缝的破坏位置：焊脚或有效厚度面，属于正应力和剪应 力的综合破坏
端角焊缝的刚度较大，变形较小，塑性较差，性质较脆，疲劳 强度低，不适用于对疲劳要求较高的钢桥连接。
2
螺栓连接
连接类型
拧紧方式
传力方式
普通螺栓
普通扳手
通过 螺杆受剪力和杆件孔壁承受压力 传力 或 螺杆受拉 传力
高强螺栓
特制的、能控制扭矩 或螺栓拉力的扳手
通过 部件接触间的摩擦力 传力 或 被连接板件间的预压力 传力
优点 安装方便，特别适用于工地安装连接
1 普通螺栓便于拆卸。适用于需要装拆的结构连接和 临时性连接。
受拉力
缺点
制造、安装 较费工，价
格昂贵
受剪性能较 差，各个螺 栓受力较不
均匀
使用范围
在钢桥中很少 采用
承受拉力的安 装螺栓连接、 次要结构和可 拆卸结构的受 剪性能、安装 时的临时连接
（2）高强螺栓连接
根据高强螺栓的设计破坏判断标准对高强螺栓进行分类
螺
栓 类
尺寸
型
抵抗外载 方式
设计强度标准
优点
缺点
角焊缝平行于受力方向
端角焊缝（正面角焊缝） 斜向角焊缝 周围角焊缝
角焊缝垂直于受力方向 角焊缝倾斜于受力方向 几个方向混合使用的角焊缝
N
N
斜向角焊缝
各类角焊缝的受力性能
侧角焊缝
主要承受剪力，应力状态比端角焊缝单纯
弹性受力阶段
f
f
塑性受力阶段
侧角焊缝塑性较好，受力增大进入塑 性状态时，剪应力分布将渐趋均匀， 破坏时可按全长均匀受力考虑
按照《钢结构设计规范》规定的角焊缝设计方法进行计算 认为直角角焊缝的破坏总是沿其最小截面，即45°方向的有效截面
2 高强螺栓强度高、对螺孔加工精度要求较低、连接 构件间不宜产生滑动、刚度大。适合构件间的工地 现场安装连接。
缺点 1 需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量 2 螺栓孔会削弱构件截面 3 被连接板件需要互相搭接或另加角钢或拼接板等连接件，多费钢材
（1）普通螺栓连接
螺栓 等级 A级
B级
钢材牌 号
斜向角焊缝
角焊缝倾斜于受力方向
常用在杆件倾斜相交的情况，受力方向和焊缝轴线成倾斜角度，应 力情况复杂，受力性能介于侧角焊缝和端角焊缝之间。
周围角焊缝
几个方向混合使用的角焊缝
把板件交搭处的所有交搭线尽可能多地加以焊接，成为开口或封闭 的周围角焊缝。
封闭的周围角焊缝
2 角焊缝尺寸的构造要求
两个主要尺寸
钢桥的连接方式分类及相 应设计方法讲解
授课老师：
内容
一、钢桥的连接方式 二、焊缝连接 三、角焊缝的设计与计算 四、高强螺栓连接
一、钢桥的连接方式
钢桥中部件的连接方式
焊接
螺栓连接
铆钉连接接
1
焊接
优点 焊接刚度较大，密封性较好 1 对钢材从任何方位、角度和形状相交都能方便使用 2 一般不需要附加连接板、连接角钢等零件 3 一般不需要在钢材上开孔，不使截面受削弱
孔径比
摩 擦 型
螺栓直 螺栓拧紧 径大 力所提供
1.5~2m 的摩擦力。
产生急剧变形（主 滑动）时的荷载
m
整体性和刚度 好、变形小、 受力可靠、耐
疲劳
螺栓的高强 度没被充分
利用
孔径比 承 螺栓直 压 径大 型 1~1.5m
m
被连接板 件间的预
压力
杆身剪切或孔壁承 压破坏时的荷载作 为连接受剪的极限
承载力
螺栓的高强度 得到充分利用， 设计承载力>摩
擦型
整体性和刚 度差，变形
大
3
铆钉连接
预制铆钉杆径比孔径小1~1.5mm。
优点： 铆钉连接的塑性、韧性和整体性好； 连接变形小； 传力可靠； 承受动力荷载时的疲劳性能好；
缺点： 铆钉连接的构造复杂，用钢量大，施工麻烦，打铆时噪声 大。
使用情况： 早期钢桥的主要连接形式，目前已很少采用，已被焊接或 高强螺栓连接取代。
全熔透焊缝：主要用于钢板对接和焊缝受拉应力时 部分熔透焊缝：在钢桥中较少采用。在斜拉桥、悬索桥的钢塔中，
板件全断面受压，并且板厚很大不宜完全焊透时采用
按焊缝施焊时的姿态进行分类 平焊 横焊 立焊 仰焊
三、角 焊 缝 的 设 计 与 计 算
1 角焊缝的布置和受力性能
按受力方向对角焊缝进行分类
侧角焊缝
t1 6mm t1 6mm
角焊缝两焊脚的夹角一般为90°，夹角>120°或<60°的斜角焊缝不宜用作
受力焊缝
《钢结构设计规范》的一些有关规定
角焊缝的焊脚尺寸 角焊缝的最小计算长度 侧面角焊缝的最大计算长度 搭接连接中的搭接长度 次要构件或次要焊缝连接中断续角焊缝的应用及规定
3 角焊缝连接的计算
焊脚尺寸：h f 焊缝计算长度：lw l t 板厚
实际长度
《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》
角焊缝的焊脚尺寸： 1.5 tmax hf 1.2tmin
tmax : 较厚焊件厚度，tmin : 较薄焊件厚度，单位mm
焊件边缘的角焊缝： 如果焊件边缘的厚度为 t1
hf t1 hf t1 (1 ~ 2)mm
缺点 焊接塑性和韧性较差，脆性较大，疲劳强度较低 1 焊接附近钢材因焊接的高温作用而形成热影响区，其金相组织和机 械性能发生变化，某些部位材质变脆
2 焊接过程中钢材受到不均匀的高温和冷却，使结构产生焊接残余 应力和残余变形，影响结构的承载力、刚度和使用性能
3 焊接可能出现气孔、夹渣、咬边、弧坑裂纹、根部收缩、接头 不良等，影响结构疲劳强度
45号钢 或35号
钢
尺寸
直径 d≤24mm,长 度l ≤150mm
和10d
直径d>24mm, 长度l
>150mm和 10d
C级 Q235BF
尺寸不很准 确，孔径比 螺栓直径大
1~2mm
优点
加工精度高、 尺寸准确和杆 壁接触紧密； 可承受较大的 剪力、拉力； 抗疲劳性能较 好；连接变形
较小
结构装配和螺 栓装拆方便， 比较适用于承
1 分类
二、焊 缝 连 接
按焊体钢材的连接方式进行分类
对接接头
搭接接头
T形接头
角接接头
按焊缝本身的构造进行分类
角焊缝
角焊缝的截面形式
全熔透 坡口焊缝
部分熔透 坡口焊缝
普通形 （凸形）
等边凹形
平坡凸形
坡口焊缝的各种形式
直边缝（Ⅰ形）
V形
K形
单边V形
X形
U形
单边U形
各种焊缝的特点、适用范围
角焊缝：主要用于应力方向平行于焊缝轴线（侧焊缝）的情况
he 0.7hf 侧面角焊缝的剪切破坏位置 hf
端角焊缝（正面角焊缝）
沿焊缝长度的应力分布较均匀
f
角焊缝垂直于受力方向
在两个焊脚和有效厚度面上有 复杂和不均匀的正应力和剪应 力，应力集中严重
在焊缝根部有很大的高峰正应力
端角焊缝的破坏位置：焊脚或有效厚度面，属于正应力和剪应 力的综合破坏
端角焊缝的刚度较大，变形较小，塑性较差，性质较脆，疲劳 强度低，不适用于对疲劳要求较高的钢桥连接。
2
螺栓连接
连接类型
拧紧方式
传力方式
普通螺栓
普通扳手
通过 螺杆受剪力和杆件孔壁承受压力 传力 或 螺杆受拉 传力
高强螺栓
特制的、能控制扭矩 或螺栓拉力的扳手
通过 部件接触间的摩擦力 传力 或 被连接板件间的预压力 传力
优点 安装方便，特别适用于工地安装连接
1 普通螺栓便于拆卸。适用于需要装拆的结构连接和 临时性连接。
受拉力
缺点
制造、安装 较费工，价
格昂贵
受剪性能较 差，各个螺 栓受力较不
均匀
使用范围
在钢桥中很少 采用
承受拉力的安 装螺栓连接、 次要结构和可 拆卸结构的受 剪性能、安装 时的临时连接
（2）高强螺栓连接
根据高强螺栓的设计破坏判断标准对高强螺栓进行分类
螺
栓 类
尺寸
型
抵抗外载 方式
设计强度标准
优点
缺点
角焊缝平行于受力方向
端角焊缝（正面角焊缝） 斜向角焊缝 周围角焊缝
角焊缝垂直于受力方向 角焊缝倾斜于受力方向 几个方向混合使用的角焊缝
N
N
斜向角焊缝
各类角焊缝的受力性能
侧角焊缝
主要承受剪力，应力状态比端角焊缝单纯
弹性受力阶段
f
f
塑性受力阶段
侧角焊缝塑性较好，受力增大进入塑 性状态时，剪应力分布将渐趋均匀， 破坏时可按全长均匀受力考虑
按照《钢结构设计规范》规定的角焊缝设计方法进行计算 认为直角角焊缝的破坏总是沿其最小截面，即45°方向的有效截面
2 高强螺栓强度高、对螺孔加工精度要求较低、连接 构件间不宜产生滑动、刚度大。适合构件间的工地 现场安装连接。
缺点 1 需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量 2 螺栓孔会削弱构件截面 3 被连接板件需要互相搭接或另加角钢或拼接板等连接件，多费钢材
（1）普通螺栓连接
螺栓 等级 A级
B级
钢材牌 号
斜向角焊缝
角焊缝倾斜于受力方向
常用在杆件倾斜相交的情况，受力方向和焊缝轴线成倾斜角度，应 力情况复杂，受力性能介于侧角焊缝和端角焊缝之间。
周围角焊缝
几个方向混合使用的角焊缝
把板件交搭处的所有交搭线尽可能多地加以焊接，成为开口或封闭 的周围角焊缝。
封闭的周围角焊缝
2 角焊缝尺寸的构造要求
两个主要尺寸
钢桥的连接方式分类及相 应设计方法讲解
授课老师：
内容
一、钢桥的连接方式 二、焊缝连接 三、角焊缝的设计与计算 四、高强螺栓连接
一、钢桥的连接方式
钢桥中部件的连接方式
焊接
螺栓连接
铆钉连接接
1
焊接
优点 焊接刚度较大，密封性较好 1 对钢材从任何方位、角度和形状相交都能方便使用 2 一般不需要附加连接板、连接角钢等零件 3 一般不需要在钢材上开孔，不使截面受削弱
孔径比
摩 擦 型
螺栓直 螺栓拧紧 径大 力所提供
1.5~2m 的摩擦力。
产生急剧变形（主 滑动）时的荷载
m
整体性和刚度 好、变形小、 受力可靠、耐
疲劳
螺栓的高强 度没被充分
利用
孔径比 承 螺栓直 压 径大 型 1~1.5m
m
被连接板 件间的预
压力
杆身剪切或孔壁承 压破坏时的荷载作 为连接受剪的极限
承载力
螺栓的高强度 得到充分利用， 设计承载力>摩
擦型
整体性和刚 度差，变形
大
3
铆钉连接
预制铆钉杆径比孔径小1~1.5mm。
优点： 铆钉连接的塑性、韧性和整体性好； 连接变形小； 传力可靠； 承受动力荷载时的疲劳性能好；
缺点： 铆钉连接的构造复杂，用钢量大，施工麻烦，打铆时噪声 大。
使用情况： 早期钢桥的主要连接形式，目前已很少采用，已被焊接或 高强螺栓连接取代。
全熔透焊缝：主要用于钢板对接和焊缝受拉应力时 部分熔透焊缝：在钢桥中较少采用。在斜拉桥、悬索桥的钢塔中，
板件全断面受压，并且板厚很大不宜完全焊透时采用
按焊缝施焊时的姿态进行分类 平焊 横焊 立焊 仰焊
三、角 焊 缝 的 设 计 与 计 算
1 角焊缝的布置和受力性能
按受力方向对角焊缝进行分类
侧角焊缝
t1 6mm t1 6mm
角焊缝两焊脚的夹角一般为90°，夹角>120°或<60°的斜角焊缝不宜用作
受力焊缝
《钢结构设计规范》的一些有关规定
角焊缝的焊脚尺寸 角焊缝的最小计算长度 侧面角焊缝的最大计算长度 搭接连接中的搭接长度 次要构件或次要焊缝连接中断续角焊缝的应用及规定
3 角焊缝连接的计算
焊脚尺寸：h f 焊缝计算长度：lw l t 板厚
实际长度
《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》
角焊缝的焊脚尺寸： 1.5 tmax hf 1.2tmin
tmax : 较厚焊件厚度，tmin : 较薄焊件厚度，单位mm
焊件边缘的角焊缝： 如果焊件边缘的厚度为 t1
hf t1 hf t1 (1 ~ 2)mm
缺点 焊接塑性和韧性较差，脆性较大，疲劳强度较低 1 焊接附近钢材因焊接的高温作用而形成热影响区，其金相组织和机 械性能发生变化，某些部位材质变脆
2 焊接过程中钢材受到不均匀的高温和冷却，使结构产生焊接残余 应力和残余变形，影响结构的承载力、刚度和使用性能
3 焊接可能出现气孔、夹渣、咬边、弧坑裂纹、根部收缩、接头 不良等，影响结构疲劳强度
45号钢 或35号
钢
尺寸
直径 d≤24mm,长 度l ≤150mm
和10d
直径d>24mm, 长度l
>150mm和 10d
C级 Q235BF
尺寸不很准 确，孔径比 螺栓直径大
1~2mm
优点
加工精度高、 尺寸准确和杆 壁接触紧密； 可承受较大的 剪力、拉力； 抗疲劳性能较 好；连接变形
较小
结构装配和螺 栓装拆方便， 比较适用于承
1 分类
二、焊 缝 连 接
按焊体钢材的连接方式进行分类
对接接头
搭接接头
T形接头
角接接头
按焊缝本身的构造进行分类
角焊缝
角焊缝的截面形式
全熔透 坡口焊缝
部分熔透 坡口焊缝
普通形 （凸形）
等边凹形
平坡凸形
坡口焊缝的各种形式
直边缝（Ⅰ形）
V形
K形
单边V形
X形
U形
单边U形
各种焊缝的特点、适用范围
角焊缝：主要用于应力方向平行于焊缝轴线（侧焊缝）的情况