直角角焊缝连接的构造和计算

§3.3 直角角焊缝连接的构造和计算
一．定义
侧焊缝——焊缝轴线平行于力线； 端焊缝——焊缝轴线垂直于力线； 斜焊缝——焊缝轴线倾斜于力线。

二．直角角焊缝应力分析
大量试验结果表明，侧面角焊缝主要承受剪应力。

传力线通过侧面角焊缝时产生弯折，应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大而中间小的状态。

试验证明：
1．侧焊缝以45°“咽喉截面”破坏居多；
2．端焊缝的强度是侧焊缝强度的1.35～1.55倍。

规范规定：在焊缝计算时以侧焊缝强度为基准（w f f ）,端焊缝强度为1.22w f f ，斜焊缝强度为。

3
θ
sin 12
w f -f
三．直角角焊缝的构造
t 1-(1~2)
t 1
h f ≤1.2t min
h f ≤
(当t 1＞6)
(当t 1≤6)h f h f
t 2
t 1
t 1
t 2
1．最小焊缝高度：fmin h =11.5t ，1t —较厚板件的厚度； 2．最大焊缝高度：2fmax 1.2t h =，2t —较薄板件的厚度；
对于贴边焊
当t ≤6mm 时，fmax h =t ；
当t >6mm 时，fmax h =t －（1～2）mm 要求：fmin h ≤f h ≤fmax h
3．最大焊缝长度：fmax l =60f h （静荷）
fmax l =40f h （动荷）
若内力沿角焊缝全长分布，则计算长度不受此限； 4．最小焊缝长度：fmin l =8f h
≮40mm
要求：fmin l ≤f l ≤fmax l 5．搭接连接的构造要求
试验结果表明，连接的承载力与b/lw 有关。

要求：
w b l ≤ 和 16
(1190 (12)t t m m b m m t m m >⎧<⎨≤⎩
当b 不满足上述要求时，应加焊正面焊缝将两板贴合。

围焊的转角处必须连续施焊。

在搭接连接中，当仅采用正面角焊缝时，搭接长度不少于5倍板厚。

四．直角角焊缝的计算 1. 基本假定：
（1） 所有角焊缝只承受剪应力，只区分侧焊缝和端焊缝；
（2） 焊缝计算截面为45°“咽喉截面”，面积为0.7f h (f l －10mm)； （3） 在静力条件下，考虑端焊缝强度提高22%；动力荷载下，不考虑其强度的提高； 2．计算公式：
22
βτσ+⎪⎭
⎫ ⎝⎛≤w f f 其中：σ——端焊缝受力总和；
τ——侧焊缝受力总和；
β——焊缝强度提高因数，动力荷载时为1.0，静力荷载时为1.22。

3．计算步骤
（1）求出同一平面的焊缝群的形心； （2）将荷载向形心简化，找出最不利位置； （3）分别求出各荷载分量在最不利位置产生的应力；
（4）区分侧焊缝受力与端焊缝受力，视荷载种类（静荷或动荷）代入公式，
进行计算。

4．几种典型的焊缝受力分析 （1）焊缝受轴心拉力（端焊缝）
w
f 0.7l h N
∑=
τ≤w f 1.22f
（2）焊缝受轴心剪力（侧焊缝）
w
f 0.7l h N
∑=
τ≤w f f
（3）焊缝受轴心拉力和轴心剪力共同作用
w f N 0.7l h N ∑=
τ，w
f V 0.7l h V
∑=τ
2V 2N )()1.22
(τ+τ≤w f f
（4）焊缝受弯矩作用
h f
M
2
w
f M 0.726l h M
⨯=
τ≤w f 1.22f
（5）焊缝偏心受剪
w f V 0.72l h V
⨯=
τ，2
w
f M 0.726l h Va ⨯=τ 2V 2
M )()1.22
(τ+τ≤w f f
（6）焊缝受N ，M ，V 联合作用
a
w f V 0.72sin αl h F ⨯⋅=
τ，f
N 0.72cos α
h F ⨯⋅=τ
2
w
f M 0.72)
sin αcos α(6l h aF bF ⨯⋅+⋅=
τ
2V 2N
M )()1.22
(
τττ++≤w f f
（7）焊缝受扭矩作用
a
x
b
h f
T
)
2(0.720.72f f b a h a a
h x +⨯=
3f 2f x 0.7121
)2(0.72b h b a h I ⨯+⨯=
2f 3f 2f y )2
(0.720.7122)(0.7x a
a h a h x
b h I -⨯+⨯+=
y x T
y )(I I x a T +-⋅=
τ，y
x T
x
2I I b T
+=
τ 2
T x 2T y
)()1.22
(τ+τ
≤w f f
（8）围焊缝受偏心剪力——扭矩＋剪力
sin α,cos αy x ⋅=⋅=F F F F
)(2
y x x c F b
F T -⋅+⋅
=
)
(20.7)
2(0.7f x
N f y
V
b a h F b a h F +=
+=
ττ
，
y
x T y y
x T x )
(2I I x a T I I b
T +-⋅=
+⋅
=
ττ
2
T x N T
y
V )()1.22
(
ττττ+++2≤w f f
（9）角钢连接焊缝的计算
e
e
212
1e e e k +=
2
11
2e e e k +=
双面焊接：
e
e
)10(0.721f11-⨯l h N
k ≤w f f
)
10(0.722f22-⨯l h N
k ≤w f f
三面围焊：
e e
w f f 3 1.220.72f b h N ⋅⨯=
)5(0.7221f 31-⨯-
l h N N k ≤w f f
)
5(0.722
2f 32-⨯-
l h N N k ≤w f f
五．斜角角焊缝的计算
两焊脚边的夹角不是90°的角焊缝为斜角角焊缝。

这种焊缝往往用于料仓壁板、管形构件等的端部T 形接头连接中。

斜角角焊缝的计算方法与直角焊缝相同，应按公式22
βτσ+⎪⎭
⎫
⎝⎛≤w f f 计算，
只是应注意以下两点：
（1）不考虑应力方向，任何情况都取β=1.0。

这是因为以前对角焊缝的试验研究一般都是针对直角角焊缝进行的，对斜角角焊缝研究很少。

而且，我国采用的计算公式也是根据直角角焊缝简化而成，不能用于斜角角焊缝。

（2）在确定斜角角焊缝的有效厚度时假定焊缝在其所成夹角的最小斜面上发生破坏。

因此规范规定：当两焊角边夹角26090α≤<或190135α<≤，且根部间隙（b 、b 1或b 2）不大于1.5mm 时，取焊缝有效厚度为：
cos
2
e f h h α
=
当根部间隙大于1.5mm 时，焊缝有效厚度取为：
12(.)cos sin 2e f b b b h h αα⎡
⎤=-⎢⎥⎣
⎦或 任何根部间隙不得大于5mm 。

当图（a ）中的b 1＞5mm 时，可将板端切割成图（b ）的形式。

对于夹角a ＞135°或a ＜60°的斜角角焊缝，除钢管结构外，不宜用作受力焊缝。