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焊接连接参考答案
一、概念题
3.1 从功能上分类,连接有哪几种基本类型?
3.2 焊缝有两种基本类型—对接坡口焊缝和贴角焊缝,二者在施工、受力、适用范围上各有哪些特点?
3.3 对接接头连接需使用对接焊缝,角接接头连接需采用角焊缝,这么说对吗?
3.4 hf和lw相同时,吊车梁上的焊缝采用正面角焊缝比采用侧面角焊缝承载力高?
3.5 为何对角焊缝焊脚尺寸有最大和最小取值的限制?对侧面角焊缝的长度有何要求?为什么?
【答】(1)最小焊脚尺寸:角焊缝的焊脚尺寸不能过小,否则焊接时产生的热量较小,致使施焊时冷却速度过快,导致母材开裂。《规范》规定:hf≥1.5,式中: t2——较厚焊件厚度,单位为mm。
计算时,焊脚尺寸取整数。自动焊熔深较大,所取最小焊脚尺寸可减小1mm;T形连接的单面角焊缝,应增加1mm;当焊件厚度小于或等于4mm时,则取与焊件厚度相同。
(2)最大焊脚尺寸:为了避免焊缝区的主体金属“过热”,减小焊件的焊接残余应力和残余变形,角焊缝的焊脚尺寸应满足
式中: t1——较薄焊件的厚度,单位为mm。
(3)侧面角焊缝的最大计算长度
侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀,两端大而中间小,可能首先在焊缝的两端破坏,故规定侧面角焊缝的计算长度lw≤60hf。若内力沿侧面角焊缝全长分布,例如焊接梁翼缘与腹板的连接焊缝,可不受上述限制。
3.6 简述焊接残余应力产生的实质,其最大分布特点是什么?
3.7 画出焊接H形截面和焊接箱形截面的焊接残余应力分布图。
3.8 贴角焊缝中,何为端焊缝?何为侧焊缝?二者破坏截面上的应力性质有何区别?
3.9 规范规定:侧焊缝的计算长度不得大于焊脚尺寸的某个倍数,原因何在?规范同时有焊缝最小尺寸的规定,原因何在?
3.10 规范禁止3条相互垂直的焊缝相交,为什么。
3.11 举3~5例说明焊接设计中减小应力集中的构造措施。
3.12 简述连接设计中等强度法和内力法的含义。
3.13 对接焊接时为什么采用引弧板?不用引弧板时如何考虑?在哪些情况下不需计算对接焊缝?
3.14 试判断下图所示牛腿对接焊缝的最危险点
3.15 焊缝质量检验是如何分级的?
【答】《钢结构工程施工质量验收规范》规定焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准;一级、二级焊缝则除外观检查外,还要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。焊缝质量的外观检验检查外观缺陷和几何尺寸,内部无损检验检查内部缺陷。
二、计算题
2.1 已知两块等厚不等宽的钢板用焊透的对接焊缝连接,焊接中采用引弧板。钢板材料为Q345钢。焊缝承受变化轴力作用(标准值),Nmax=+1600KN, Nmin=+240KN, 试:分别按《桥规》和《钢规》对于对接焊缝进行强度验算。
循环次数按2x 106 ,焊缝等级为一级。
【解】 由于对接焊缝承受变化轴力作用,必须先确定其疲劳容许应力,然后进行强度验算。
(一)按钢规验算
(1)疲劳验算:该焊缝为2类,容许应力幅为:
不满足疲劳强度要求。
(2)静力强度验算
焊缝强度满足要求
(二)《桥规》
(1)疲劳容许应力[σ0]。验算构件为焊接,疲劳应力为拉-拉构件
应力循环特征系数ρ的计算:
最大应力为拉应力,连接属5.2类,相应容许应力为II类,
疲劳验算公式
,,(此三项系数均为假定的一种情况,实际按规范表查)
按桥规不满足疲劳强度要求。
2.2验算如图所示三块钢板焊成的工字型截面梁的对接焊缝强度。尺寸如图,截面上作用的轴心拉力设计值N=250kN,弯矩设计值M=40kN.m,剪力设计值V=200kN,钢材为Q345,手工焊,焊条为E50型,施焊时采用引弧板,三级质量标准。(ftw=265N/mm2, fcw=310N/mm2, fvw=180N/mm2)
【解】
2.3 图中I32a牛腿用对接焊缝与柱连接。钢材为Q235,焊条用E43型,手工焊,用II级焊缝的检验质量标准。
已知:I32a的截面面积A=67.05cm2;抵抗矩Wx=692.2cm2;腹板截面面积AW=25.4cm2。Ix : Sx=27.5 , tw=9.5mm。试按照《钢规》和《桥规》(焊缝为一级)分别求F的最大值。
【解】对接焊缝所承受的内力为:
;
钢规 ;
对接焊缝A点处弯曲应力最大,由
得,;
F=694KN
中和轴处剪应力最大, 得
F=461.8KN
根据翼缘和腹板相交处折算应力应满足:
得
,
SW’=
得F=527KN 按钢规F的最大值为461.8KN。
【
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