钢桥的焊缝设计及焊缝尺寸
焊缝外观质量验收标准及尺寸允许偏差

焊缝外观质量验收标准及尺寸允许偏差1.依据《YB3301-2005中华人民共和国黑色冶金行业标准》制定本工程的角焊缝焊角尺寸,焊角高度Hf取0.6t1和1.52t中的大者,t1为腹板板厚,t2为翼缘板板厚。
对于埋弧焊、二氧化碳气体保护焊,焊角尺寸可比计算值减小1mm,焊接H型钢的最小焊角高度规定为4mm。
且用于连接板的平角焊一般为二氧化碳气体保护焊的焊缝测量。
2.依据《JGJ81-2001建筑钢结构焊接技术规程》制定直角角焊缝厚度计算He,1)当间隙b≤1.5时,He=0.7Hf,2)当间隙1.5<b≤1.5时,He=0.7(Hf-b),综合上述公式得到角焊缝厚度计算He为0.42t1和1.052t之最大,t1为腹板板厚,t2为翼缘板板厚。
用于龙门埋弧焊的船型焊的焊缝测量。
说明:埋弧自动焊焊角尺寸要求如下表:(注明:单位为mm)规格腹板板厚翼缘板板厚焊角高度Hf 角焊缝厚度He BH600*400*16*30 16 30 10 8BH500*400*14*2514 25 9 6根据《GB50205-2001》钢结构工程施工质量验收规范制定以下表表A.0.1一级、二级、三级焊缝外观质量标准(㎜)项目允许偏差缺陷类型一级二级三级未焊满(指不足设计要求)不允许≤0.2+0.02t,且≤1.0≤0.2+0.04t,且≤2.0每100.0焊缝内缺陷总长≤25.0根部收缩不允许≤0.2+0.02t ,且≤1.0≤0.2+0.04t ,且≤2.0长度不限咬边不允许≤0.05t ,且≤0.5;连续长度≤100.0,且焊缝两侧咬边总长≤10%焊缝全长≤0.1t ,且≤1.0,长度不限弧坑裂纹 不允许 不允许 允许存在个别长度≤5.0的弧坑裂纹电弧擦伤不允许不允许 允许存在个别电弧擦伤 接头不良不允许缺口深度0.05t ,且≤0.5缺口深度0.1t ,且≤1.0每1000.0焊缝不应超过1处表面夹渣 不允许 不允许 深≤0.2t 长≤0.2t ,且≤20.0 表面气孔不允许不允许每50.0焊缝长度内允许直径≤0.4t ,且≤ 3.0的气孔2个,孔距6倍孔径注:表内t 为连接较薄的板厚外观质量为:二级标准对接焊缝及完全熔透组合焊缝尺寸允许偏差应符合表A.0.2的规定表A.0.2对接焊缝及完全熔透组合焊缝尺寸允许偏差(㎜)序号项 目 图 例允 许 偏 差1对接焊缝余高C一、二级 三级 B <20:0~3.0B ≥20:0~4.0B <20:0~4.0B ≥20:0~5.02对接焊缝错边dd <0.15t ,且≤2.0 d <0.15t ,且≤3.0部分焊透组合焊缝和角焊缝外形尺寸允许偏差应符合表A.0.3的规定表A.0.3部分焊透组合焊缝和角焊缝外形尺寸允许偏差(㎜)序号项 目图 例允 许 偏 差CBd1焊角尺寸h fh f ≤6:0~1.5 h f >6:0~3.02角焊缝余高Ch f ≤6:0~1.5 h f >6:0~3.0注:1 h f >8.0mm 的角焊缝其局部脚尺寸允许低于设计要求值1.0mm ,但总长度不得超过焊缝长度10%;2 焊接H 型梁腹板与翼缘板的焊缝两端在其两倍翼缘板宽度范围内,焊缝的焊脚尺寸不得低于设计值。
焊缝尺寸标准-焊接尺寸标准

焊缝尺寸计算公式的研究及应用1、前言在金属焊接过程中,焊缝过宽、焊脚尺寸过大,不但焊接接头受热严重,引起焊缝晶粒粗大,塑性、韧性下降,而且焊接热影响区较大,易产生焊接应力及变形;再者浪费材料增加成本。
反之,焊缝过窄、焊脚尺寸过小,母材与焊缝可能熔合不良,引起应力集中,同时还使焊缝易产生咬边、裂纹等焊接缺陷,影响接头强度。
因此正确确定焊缝尺寸是保证焊接质量的关键。
经过多年的研究,得出了手弧焊、埋弧焊焊缝尺寸的经验计算公式,本经验公式为焊接工艺中确定手弧焊、埋弧焊焊缝尺寸提供了理论依据,具有较强的实用性.2、手弧焊焊缝尺寸的经验计算公式2.1对接焊焊缝尺寸经验计算公式根据板厚及焊接方法要求不同,对接焊缝可分为I形焊缝(即不开坡口对接焊缝)、V形坡口对接焊缝、U形坡口对接焊缝.⑴I形焊缝宽度的经验计算公式生产中,一般板厚小于6mm不开坡口,形成I形焊缝,焊缝宽度C=δ+2 ⑴式中δ——工件厚度,mm。
⑵带钝边V形对接焊缝宽度经验计算公式如图1所示带钝边V形坡口焊缝,坡口角度为α,间隙为b,钝边为P,根据解三角形的方法:焊缝宽度C=AB+CD+b+2e=2(δ-P)tan(α/2)+b+2e≈δ+3 ⑵式中e—-坡口两边焊缝覆盖宽度,一般取e=1.5~2mm.取P=2,b=2,α=60°,e=1.5.⑶带钝边的U形坡口对接焊缝宽度经验计算公式如图2所示的带钝边的U形坡口,钝边为P,间隙为b,坡口角度为β,根部半径为R,根据解三角形的方法:焊缝宽度C=2(δ—P-R)tanβ+2R+b+2e≈0.35δ+12.5 ⑶取P=2,b=2,e=1。
5,R=5,β=10°。
2.2角焊缝焊脚尺寸的经验计算公式角焊缝时两焊件接合面构成直角式或接近直角所焊接的焊缝,角焊缝的焊缝尺寸主要是指焊脚尺寸。
如图3所示,T形接头角焊缝焊脚尺寸K=δ+2 ⑷式中δ-—两焊件较薄者厚度2.3组合焊缝尺寸的经验计算公式组合焊缝是指同一接头焊缝由几种不同焊缝组成。
钢结构拼接相关规范要求

钢结构拼接相关规范要求一、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-20018.2.1焊接H型钢的翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距不应小于200mm。
翼缘板拼接长度不应小于2倍板宽,腹板拼接宽度不应小于300mm,长度不应小于600mm。
二、《钢结构工程施工规范》GB50755-20129.2.1焊接H型钢的翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距,不宜小于200mm。
翼缘板拼接长度不应小于600mm;腹板拼接宽度不应小于300mm,长度不应小于600mm。
9.2.2箱型构件的侧板拼接长度不应小于600mm,相邻两侧板拼接缝的间距不宜小于200mm,侧板在宽度方向不宜拼接,当宽度超过2400mm确需拼接时,最小拼接宽度不宜小于板宽的1/4。
9.2.3设计无特殊要求时,用于次要构件的热轧型钢可采用直口全熔透焊接拼接,其拼接长度不应小于600mm。
9.2.4钢管接长时每个节间宜为一个接头,最短接长长度应符合下列规定:1.当钢管直径d≤500mm时,不应小于500mm;2.当钢管直径500mm<d≤1000mm时,不应小于直径d;3.当钢管直径>1000mm时,不应小于1000mm;4.当钢管采用卷制方式加工成型时,可有若干个接头,但最短接长长度应符合第1~3款的要求。
9.2.5钢管接长时,相邻管节或管段的纵向焊缝应错开,错开的最小距离(沿弧长方向)不应小于钢管壁厚的5倍,且不应小于200mm。
9.2.6部件拼接焊缝应符合设计文件的要求,当设计无要求时,应采用全熔透等强对接焊缝。
三、《钢结构焊接规范》GB50661-20115.1.5焊缝质量等级应根据钢结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况,按下列原则选用:1.在承受动荷载且需要进行疲劳验算的构件中,凡要求与母材等强连接的焊缝应焊透,其质量等级应符合下列规定:1)作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝,受拉时应为一级,受压时不应低于二级。
钢结构拼接相关规范要求

钢结构拼接相关规范要求一、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-20018.2.1焊接H型钢的翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距不应小于200mm。
翼缘板拼接长度不应小于2倍板宽,腹板拼接宽度不应小于300mm,长度不应小于600mm。
二、《钢结构工程施工规范》GB50755-20129.2.1焊接H型钢的翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距,不宜小于200mm。
翼缘板拼接长度不应小于600mm;腹板拼接宽度不应小于300mm,长度不应小于600mm。
9.2.2箱型构件的侧板拼接长度不应小于600mm,相邻两侧板拼接缝的间距不宜小于200mm,侧板在宽度方向不宜拼接,当宽度超过2400mm确需拼接时,最小拼接宽度不宜小于板宽的1/4。
9.2.3设计无特殊要求时,用于次要构件的热轧型钢可采用直口全熔透焊接拼接,其拼接长度不应小于600mm。
9.2.4钢管接长时每个节间宜为一个接头,最短接长长度应符合下列规定:1.当钢管直径d≤500mm时,不应小于500mm;2.当钢管直径500mm<d≤1000mm时,不应小于直径d;3.当钢管直径>1000mm时,不应小于1000mm;4.当钢管采用卷制方式加工成型时,可有若干个接头,但最短接长长度应符合第1~3款的要求。
9.2.5钢管接长时,相邻管节或管段的纵向焊缝应错开,错开的最小距离(沿弧长方向)不应小于钢管壁厚的5倍,且不应小于200mm。
9.2.6部件拼接焊缝应符合设计文件的要求,当设计无要求时,应采用全熔透等强对接焊缝。
三、《钢结构焊接规范》GB50661-20115.1.5焊缝质量等级应根据钢结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况,按下列原则选用:1.在承受动荷载且需要进行疲劳验算的构件中,凡要求与母材等强连接的焊缝应焊透,其质量等级应符合下列规定:1)作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝,受拉时应为一级,受压时不应低于二级。
新标准关键要点:公路钢结构桥梁制造和安装施工规范JTG-T3651-2022

公路钢结构桥梁制造和安装施工规范JTG-T3651-2022
一、总则
•钢结构桥梁的制造宜积极推广应 用数字化、自动化和信息化的先 进技术、工艺和设备。包括BIM 技术、三维建模、数控设备以及 工业机器人等。
二、术语
• 应理解主要焊缝含义 :主要零件的纵、横向对接焊缝及主要零件之间 的连接焊缝。包括顶板、底板、腹板的横向和纵向对接焊缝,构件节段 的横桥向对接焊缝,横隔板、纵隔板立位对接焊缝,T 型接头和角接接 头熔透角焊缝等。
三、关键要点
• 节点板不宜接长或接宽;特殊情况下需接宽时,焊缝错开的最小距离应符合图6.1.2-2 的规定。
三、关键要点
• 钢管拱弦管的接料长度应不小于 1000mm,且不小于钢管直径。焊缝错开的最小距离应符合图 6.1.23 的规定。
三、关键要点
• U 形肋与桥面板应采用自动定位或机械定位组装机进行组装,有利于提高精度,保证工程质量。 • 钢箱梁节段组装时,应按设计或施工监控的要求设置预拱度;大型扁平钢箱梁组装时,宜在横桥向
三、关键要点
• X 射线透照时间短、速度快,检查厚度小于 30mm 时,显示缺陷的灵敏度高,但设备复杂、费用大, 穿透能力比γ射线小。
γ射线能透照 300mm 厚的钢板,透照时不需要电源,方便野外工作,用于环缝时可一次曝光,但透照 时间长,一般不能用于小于 50mm 构件的透照。
三、关键要点
• 钢桁梁、钢板梁的杆件在成批制造之前,应进行试拼装;试拼装的目的是检验图纸、工装、工艺的 准确性和合理性
三、关键要点
• 钢锚梁通常由拉板、壁板、锚下承压板和锚垫板等零件组成
三、关键要点
• 钢锚箱通常由拉板、壁板、锚下承压板、锚垫板、腹板和加劲隔板等零件组成
焊缝尺寸标准

焊缝尺寸标准文稿归稿存档编号:[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-焊缝尺寸计算公式的研究及应用1、前言在金属焊接过程中,焊缝过宽、焊脚尺寸过大,不但焊接接头受热严重,引起焊缝晶粒粗大,塑性、韧性下降,而且焊接热影响区较大,易产生焊接应力及变形;再者浪费材料增加成本。
反之,焊缝过窄、焊脚尺寸过小,母材与焊缝可能熔合不良,引起应力集中,同时还使焊缝易产生咬边、裂纹等焊接缺陷,影响接头强度。
因此正确确定焊缝尺寸是保证焊接质量的关键。
经过多年的研究,得出了手弧焊、埋弧焊焊缝尺寸的经验计算公式,本经验公式为焊接工艺中确定手弧焊、埋弧焊焊缝尺寸提供了理论依据,具有较强的实用性。
2、手弧焊焊缝尺寸的经验计算公式2.1对接焊焊缝尺寸经验计算公式根据板厚及焊接方法要求不同,对接焊缝可分为I形焊缝(即不开坡口对接焊缝)、V形坡口对接焊缝、U形坡口对接焊缝。
⑴I形焊缝宽度的经验计算公式生产中,一般板厚小于6mm不开坡口,形成I形焊缝,焊缝宽度C=δ+2⑴式中δ——工件厚度,mm。
⑵带钝边V形对接焊缝宽度经验计算公式如图1所示带钝边V形坡口焊缝,坡口角度为α,间隙为b,钝边为P,根据解三角形的方法:焊缝宽度C=AB+CD+b+2e=2(δ-P)tan(α/2)+b+2e≈δ+3⑵式中e——坡口两边焊缝覆盖宽度,一般取e=1.5~2mm。
取P=2,b=2,α=60°,e=1.5。
⑶带钝边的U形坡口对接焊缝宽度经验计算公式如图2所示的带钝边的U形坡口,钝边为P,间隙为b,坡口角度为β,根部半径为R,根据解三角形的方法:焊缝宽度C=2(δ-P-R)tanβ+2R+b+2e≈0.35δ+12.5⑶取P=2,b=2,e=1.5,R=5,β=10°。
2.2角焊缝焊脚尺寸的经验计算公式角焊缝时两焊件接合面构成直角式或接近直角所焊接的焊缝,角焊缝的焊缝尺寸主要是指焊脚尺寸。
《公路钢结构桥梁设计规范》修订情况解读

件不得采用断续角焊缝”
6.2 焊接连接
1.3.10→6.2.12及6.2.13 关于构件适用角焊缝的规定
对次要次要构件或次要焊缝连接采用断续角焊缝时应符合的规定进行了大幅调 整,调整后内容如下:
1 当部件受压时,其相邻两焊缝在端与端之间的净距均不得大于按较薄部 件厚度的12倍或240mm;当部件受拉时,不得大于按较薄部件厚度的16倍 或360mm。
6.2 焊接连接
1.3.14→6.2.24 组合焊缝的强度计算。
增加了在对接接头和T形接头中,垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊缝或 对接与角接组合焊缝的强度计算:
0
0Nd
lwt
ftdw或f
w cd
式中:Nd─轴心拉力或轴心压力; lw─焊缝计算长度; t─在对接接头中为连接件的较小厚度;在T形接头中为腹板的厚度;
6.3栓、钉连接
1.3.18-1.3.21→6.3.7-6.3.8 螺栓或铆钉的厚度和数量规定。
1.3.18中“超过上述厚度时,每加厚2mm,铆钉数量应增加1%”增加了“应” 字;
1.3.21中“杆件”全改为“构件”。
6.3栓、钉连接
1.3.22→6.3.12 销孔各部尺寸规定。
第一条中将“垂直受力方向销孔直径处”改为“垂直杆轴方向并通过销孔中心的” ;
2对角接和T型连接角焊缝,最小尺寸按表6.2.9的规定取用,同时焊缝最 大尺寸不应超过较薄连接部件厚度的1.2倍。
3对不开坡口的角焊缝的最小长度,自动焊及半自动焊不宜小于焊缝厚度 的15倍,手工焊不宜小于80mm。
6.2 焊接连接
1.3.7→6.2.10 关于角焊缝
越南铁路钢桥主索鞍主焊缝焊接工艺

图 3 工艺拉 筋定位示意 图
由表 2 可以看出,焊后接头的力学性能可以满足要求 , 断口位置在母材,说明焊缝综合 能优于母材 ,证明所选工
( )采用多层 多道 焊接 ,由两 人从 中问往 两边 焊。 1 先将底板与主立板组焊在一起后 ,再组装 、焊接横主板。 ( )焊缝的两端增加引弧板和引出板以保证焊接质量。 2 ( ) 每条焊道与焊道之 问须覆盖 13~12 3 / /。
于防止延迟裂纹 的产生。
气刨进行清根 ,并将刨后的焊缝表 面打磨光滑后进 行反 面焊接 ,焊接完后 ,再焊接 正面剩余焊缝 。焊接参 数见
表 l 。
表 1 焊接 参 数
焊 接 电 流
焊 接 层 道
, , 、 /L .m - ‘ n一
电弧 电压
气பைடு நூலகம் 流 量
打 底
填 充 及 盖 面
要求按 G 135 18 行超声 波探伤 , Ⅱ级 合格;焊 B 14 - 99进 接变形不易控制 ,故焊接 难度很大。本文 在对主索鞍 主 要典型焊缝进行焊接工艺试验 的基础上 ,制定 、完善并
实施 主索鞍焊接工艺 ,达到 了工艺 质量要求 ,为 以后进 行相关材料的焊接工作积累了宝贵 的经验。
鞍主鬻焊缝(即立主板与 横主板、底 枳问焊 缝)的 接工艺 焊 '达到了预期效果。_
㈠
l 薹 ~ 警 0 0 l
. 嬲
我公司 承 担 生 产 的 越 南 桥 主 索 鞍 由厚 度 为 4 0~
( )焊接方法及焊接材料 的选 择 2
选用 C : O气体保
6m 0 m不等的 Q 4 C低合 金高强钢 板焊接而成 的弓形钢 35 结构 ,单件重量 达 5。其 主要作用是 固定 钢桥两端 的钢 t 索 、钢桥的主要传力构件。焊接时 ,主索鞍 的主要焊缝 ,
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
钢桥的焊缝设计及焊缝尺寸史永吉、方兴、王辉、史志强、曾志斌(铁道科学研究院北京 100088)内容摘要:焊接钢桥现已成为钢桥建设的主流,正确的焊缝设计不仅涉及钢桥的承载力和安全性,也极大的影响焊接变形,制造工期及材料消耗等经济性。
基于目前焊缝设计思想的某些偏向,本文介绍了焊缝的受力类型,应力检验及各类焊缝尺寸的简便确定方法。
关键词:焊接钢桥,焊缝设计,焊缝尺寸1.前言焊接钢桥现已成为世界各国钢桥的主流。
焊接钢桥是采用焊缝作为其连接的主要方式,正确的焊缝设计是确保钢桥安全性的关键。
通常,应根据焊接接头的受力状态及焊缝抗力进行应力检算,来确定焊缝尺寸。
然而,由于焊接接头及板厚等种类繁多,受力状态各不相同,为了减少设计工作量。
急需制定简便的偏于安全的确定焊缝尺寸方法。
而不必一一通过焊缝应力检验的方式来选定焊缝尺寸。
另一方面,目前存在着一种偏向,认为“焊缝尺寸宁大勿小”、“角焊缝宁可全熔透”才是安全的。
固然,焊缝作为钢结构的连接,连接强度应等于或大于被连接构件的强度,否则将影响结构的极限承载力和安全性。
但是,也应认识到,过大的焊缝尺寸非但无益,一定程度上是有害的,例如:对接焊缝的凸起高度,过去误称为“加强高”,现在则称为“余高”,而且,需根据焊缝宽度对余高加以限制,以免产生过大的应力集中;过大的角焊缝将产生较大的焊接变形,影响结构的几何形态,同时,需增加焊道,增多焊接材料的消耗,延长工期,降低了经济性,而且,易产生焊接缺陷。
所以,合理的确定各种接头的焊缝尺寸具有重要意义。
本文概要介绍了焊接接头的焊缝受力类型、焊缝有效断面和有效长度、焊缝应力检算,以及设定的焊缝尺寸的经验方法,供广大设计和制造工程师参考。
2.焊缝的受力类型作为钢结构连接方式,焊缝依据接头的受力状态大体可分为以下三种基本类型。
2.1 传力焊缝把焊接接头一侧构件的内力(或应力)通过焊缝传递给另一侧构件,主要有以下基本形式。
a)横向对接焊缝 b)搭接焊缝 c)受拉角焊缝 d)受剪焊缝图1:传力焊缝的基本形式2.2 受力焊缝当焊缝平行于应力方向时,焊缝与母材承受同样大小的应力,主要有以下基本形式。
图2:受力焊缝的基本形式2.3 非受力焊缝垂直于受力方向的加劲肋或横隔板角焊缝,主要基本形式如下。
图3: 非受力焊缝主要形式3.焊缝的有效厚度及有效长度焊缝的有效断面A w 是计算焊缝应力的参数,A w 按下式计算:A w =a ×l e (或S a ×l e ) (1)a)平行于受力方向的纵向对接焊缝b)平行于受力方向的角焊缝 c)承受弯曲应力和剪应力力的受弯构件角a)工字型板梁竖向加劲角焊缝b)箱型构件横隔板角焊缝a=ta)等厚板对接焊缝a=t1b)不等厚板对接焊缝a=dd--坡口深度c)隅角焊缝a—取等腰三角形的高度顶点取坡口深度d)部分熔透角焊缝a=tt—板厚e)全熔透角焊缝式中,a——焊缝的有效厚度S a——角焊缝的有效喉高l e——焊缝的有效长度3.1 焊缝的有效厚度3.1.1 坡口焊缝的有效厚度a图4 坡口焊缝有效厚度的代表例3.2 角焊缝的有效喉高Sa3.2.1 等肢角焊缝a)凸型角焊缝b)凹型角焊缝3.2.2 不等肢角焊缝a)凸型不等肢角焊缝b)凹型不等肢角焊缝图5 角焊缝喉高举例3.3 焊缝的有效长度le3.3.1 焊缝的有效长度为具有有效厚度的焊缝长度。
例如,起熄弧处因焊缝断面不完整不得记入有效长度。
传力和受力焊缝原则上必须设引弧板把起熄弧引到主构件之外。
图6 焊缝的有效长度3.3.2 斜向全熔透对接焊缝的有效长度取垂直于应力方向的投影长度。
图7 斜向对接焊缝的有效长度3.3.3 搭接接头角焊缝的有效长度传力搭接接头应设周边角焊缝,也可仅在侧边或在端边设角焊缝,此时,应绕角部连续焊一段围角焊缝,围焊长度应大于2倍焊脚尺寸。
图8 搭接接头角焊缝的有效长度4.焊缝的容许应力基于焊缝金属与母材的等强度设计原则,焊缝容许应力按母材的容许应力考虑。
工地焊接的焊缝,需经试验确认,可取母材的容许应力,否则,按0.9倍母材容许应力考虑。
表1 焊缝容许应力(Mpa )5.焊缝应力检算5.1 承受轴力或剪力 焊接接头的焊缝应力检验 σ=∑eal P≤[σw ] (2) τ=∑ea l S Q≤[τw ] (3)式中,σ、τ——轴力或剪力引起的焊接应力;P 、Q ——作用在焊接接头上的轴力或剪力; a ——坡口焊缝的有效厚度; S a ——角焊缝的有效喉高; L e ——焊缝的有效长度。
5.2 承受弯矩焊接接头的焊缝应力检验5.2.1 全熔透坡口焊缝 σ=1yM I ⋅≤[σw ] (4) 5.2.2 角焊缝τ=2yM I ⋅≤[τw ] (5)式中,σ、τ——弯矩引起的焊缝弯曲应力和剪应力;I 1——全断面惯性矩;I 2——焊缝喉高展开断面的惯性矩; y ——中性轴至焊缝的距离。
5.3 承受轴向力、弯矩和剪力焊接接头的焊缝应力检验5.3.1 全熔透坡口焊缝[][]⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛w s w ττσσ≤1.2 (6) 5.3.2 角焊缝[][]⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛w s w b ττττ≤1.0 (7) 式中,σ——轴向力P 或弯矩M 引起的正应力,或两者之和;τb ——轴力P 或弯矩M 引起的剪应力,或两者之和; τs ——剪力Q 引起的剪应力;[σw ]、[τw ]——焊缝容许拉压应力、容许剪应力。
6. 焊缝尺寸 6.1 对接焊缝对接焊缝(垂直于受力方或平行于受力方向)应满足:(1) 不得未填满。
(2) 焊缝余高不得超过以下规定表2 对接焊缝余高的限定6.2 角焊缝这里所指的角焊缝是T 型、I 型和口字型构件连接翼缘和腹板的角焊缝,包括非坡口角焊缝、坡口角焊缝和坡口隅角焊缝。
6.2.1 角焊缝的设计尺寸主要构件的传力或受力角焊缝,原则上焊脚尺寸(s )应满足:非坡口角焊缝:21t 2S t ≥≥,且≥6mm (8) 坡口角焊缝:,2a 1t 2S t ≥≥且≥6mm (9) 式中:t 1——较薄板厚;t 2——较厚板厚;2SS a =——焊缝喉高; 6.2.2 关于角焊缝尺寸经验公式的分析比较(1) 承受轴力构件的受力角焊缝(与受力方向平行)仅承受轴力的T 型、I 型和口字型构件而不传递剪应力的角焊缝,这类角焊缝的主要机能是保持组成构件的各板件的几何形状,不传递应力,尽管它与板件一样承受轴向应力,但它相当于铆接构件的缀合铆钉,仅起缀合作用。
作为缀合焊缝,一般需考虑焊接线能量或焊接热变形等因素的影响,经验地确定焊缝尺寸。
表3和图9是美国AWS 和日本、德国等焊缝尺寸的比较。
表3 轴向受力构件角焊缝焊脚尺寸S 的比较(inch 或mm )图9 轴向受力构件最小焊缝尺寸的比较如果采用部分熔透坡焊缝,可取2S S a =。
(2) 受轴力或弯矩与剪力组合力作用的角焊缝在桁架桥节点处,如整体焊接节点或过去常用的拼装式节点部位的角焊缝,除承受轴向应力外还承受以下原因产生的剪应力:① 来自腹板的剪力通过节点板或弦杆的腹板传给翼缘(非全断面拼接时)。
② 整体焊接节点中,因节点板使弦杆断面增加,所以,作用在翼缘上轴力的一部分转移到腹板和节点板上(非全断面拼接时)。
③ 因节点刚性而产生次弯矩。
这类焊缝往往采用部分熔透坡口角焊缝,喉高S a 或a 是检算焊缝应力的主要参数。
这里以日本桥梁为例,概要介绍其焊缝尺寸的演变。
早期设计规范中,取焊缝金属与母材等强,角焊缝的喉高取:f t 2.0S a ≥(或()f t ⋅⋅≥2.02S a ) (10)70年代末建成的港大桥,考虑坡口角焊缝焊根熔透性及无损检测(超声波)等问题,喉高富余量取3mm ,则式(10)变为:32S a +t ≥ (11)80年代以后的濑户内海上的本四联络桥,对以下几种经验公式进行了研究: 角焊缝:t 2S ≥f t 2.02S ⨯≥ ()226.02S -⨯≥f t 部分熔透坡口角焊缝:t 2S a ≥ 32.0S a +f t ≥ f t 26.0S a ≥最后各制造厂都采用32.0S a +f t ≥,并且,隅角焊缝的坡口为60o L 型坡口(单侧V 型坡口)或J 型坡口(单侧U 型坡口)。
图10 表示上述各种检验公式的比较。
图10: 隅角焊缝喉高与翼缘板厚的经验公式比较图11:实桥的ft a(f t —翼缘板厚,a —喉高) 注:1-野州桥(铁) 2-铁路桥标准 3-大岛大桥 4-关门桥(公)5-利根川桥(公)6-野州川桥(铁)7-因岛大桥(公)8-因岛大桥(公) 9-大鸣门桥(公)10-大鸣门桥(公)11-第二北上川桥(铁)12-大岛大桥(公)13-港大桥(公) 14-大岛大桥(公)15-岩黑岛桥(公铁) 16-南北备赞濑户大桥(公铁)图11列出了日本多座桁架桥整体节点部位承受轴向应力和剪应力作用的角焊缝或部分熔透坡口角焊缝的喉高a (S a )与翼板厚度t f 之间的关系。
由该图可见,绝大部分桥梁的a 值都落在32t a 2t f f +≤≤之间,所以,喉高取a =32t f +是偏于保守的合理值。
如果比较32t f +与32.0+f t 两个经验公式,在常用的板厚t f ≤50mm 范围内,前式更合适。
另外,由杆件平行段喉高f 2a t =向整体节点内的喉高f 2a t =+3过渡,开坡口时需设过渡区,起点为节点板圆弧的起始处。
(3) 关于箱型断面构件设内外侧角焊缝对于大型箱型断面构件,如桁梁、拱肋、钢塔柱及其他结构的立柱等,为了防止在运输架设过程中出现非预计的垂直于板厚方向的作用力,或在进行端面切削加工时产生的这种作用力,需在内外侧设置角焊缝,检算焊缝应力时用内外侧焊缝喉高之和计算受力断面。
图12 内外侧角焊缝但是应注意,箱体内部空间应便于人员进入进行施焊作业,一般内部空间尺寸高×宽≥500×750(mm )时,才设内外侧角焊缝,否则仅设外侧隅角焊缝。
6.2.3 几种特殊的角焊缝(1)直接承受轮载的角焊缝直接承受轮载的角焊缝,如I 字型吊车梁上翼缘角焊缝,桥面板纵肋上翼缘角焊缝,易引发疲劳裂纹,应采用坡口全熔透角焊缝。
钢桥面板纵向U 型肋角焊缝只能采用单侧坡口熔透角焊缝,但又不能烧漏,所以,熔透深度应取0.75t (t -肋板厚度),并对坡口焊接作了细致规定。
图13 U 型肋角焊缝而对非桥面板处的U 型肋角焊缝,则不受这一限制。
(2)受弯梁焊接盖板角焊缝受弯板梁,为适应弯矩的要求,往往在弯矩较大的区段的翼缘外侧设焊接盖板,该角焊缝承受弯曲应力和剪应力作用,焊缝尺寸作如下建议:图14 受弯板梁翼缘盖板角焊缝(3)吊桥、斜拉桥钢塔柱隅角焊缝钢塔柱承受轴向压力和弯矩,一般采用特大型矩形断面,并且端面需进行机械切削加工。