抱箍计算
武冈至靖州（城步）高速公路土建工程第三合同段 （K21+400～K32+300） 中国中铁 盖梁施工抱箍 受力计算书 中铁五局（集团）有限公司 武靖高速公路第三合同段项目经理部
盖梁施工抱箍受力计算书 一、抱箍结构设计 抱箍具体尺寸见抱箍设计图，主要包括钢带与外伸牛腿的焊接设计两方面的内容，其中牛腿为小型构件，一般不作变形计算，只作应力计算。 二、受力计算 1、施工荷载 1）、盖梁混凝土和钢筋笼（2**=方，平均密度吨/3m）自重为： ×=（吨） 2）、钢模自重为：吨 3）、支垫槽钢（采用10型槽钢，理论线密度10kg/m，共17根，每根长）自重为： ××17=（吨） 4）、工字钢（采用40b型工字钢，理论线密度为m，共2根，每根长18m）自重为：2×18×=（吨） 5）、连接工字钢的钢板（共4块，每块重79kg）自重为： 4×=（吨） 6）、钢模两翼护衬（单侧护衬重150kg）自重为： 2×=(吨) 7）、施工活荷载： 10人+混凝土动载+振捣力=10×+×+=（吨） 8）、总的施工荷载为： ++++++=（吨） 9）、考虑安全系数为，则施工总荷载为： ×=（吨） 10）、单个牛腿受力： ÷=（吨） 2、计算钢带对砼的压应力 σ可由下式计算求得： 钢带对立柱的压应力 1 μσBπD=KG 1 其中： μ—摩阻系数，取 B—钢带宽度，B=600mm D—立柱直径，D=1800mm K—荷载安全系数，取 G—作用在单个抱箍上的荷载，G=848kN σ=KG/(μBπD)=×848×1000/×600××1800)=<[]cσ 则： 1 =，满足要求。 其中：
抱箍法
三、盖梁无支架施工的受力验算 以南环高速公路A7.2标兴塔立交桥为例。 1、荷载集度q的确定 普通砼重力密度取25KN/m3,取32＃墩盖梁为验算依据，砼体积为25.3m3，则砼总重力为632.5KN，盖梁长L为15.6m，宽1.5m，两条“工”字钢共同承受荷载，对其中一条“工”字钢进行验算即可，施工过程中会有施工荷载，按常规取1.4系数。 因此荷载集度为：q=1.4G/L/2，经计算得28.35KN/m 2、应力验算 拟取I32a工字钢，则E=2.1×105MPa, Ix=11075.5×104mm4，W=692.202cm3，施工过程中最不利荷载时假设为以下两种形式: （1）以普通盖梁立柱形式为例，立柱间距为4.5m；（2）以26＃墩北幅，30＃墩南幅盖梁立柱形式为例，立柱间距为5.6m。 1）“工”字钢法向应力验算σ= ≤[σ].................... 公式I 式中： M─受力弯矩，取最大弯矩Mmax= W─截面抵抗矩 [σ]─容许应力，查规范得210MPa 第一种情况：经计算得M1max=71.76 KNm σ=103.67MPa≤[σ]=210MPa 满足要求 第二种情况：经计算得M2max=111.16 KNm σ=160.59MPa≤[σ]=210MPa 满足要求 （2）“工”字钢抗剪应力验算τ= ≤[τ].................... 公式II 式中：Q─剪力 A─截面积，查规范得67.05cm2 [τ]─容许剪应力，查规范得120MPa 施工过程中出现最不利荷载布置形式出现在第（2）种： 最大剪力在Q2处，经计算得Q2max=198.45 KN 剪应力τ=23.77MPa≤[τ]=120MPa 满足要求 3、挠度验算 施工过程中，挠度最大会发生跨中。 fmax= ≤[f]........................公式III 式中：q─均布荷载 l─计算跨径 E─弹性模量 I─惯性矩 [f] ─容许挠度，查规范得 第一种情况：经计算得f1max=6.51mm，[f]= 7.5mm 满足要求 第二种情况：经计算得f2max=15.61mm，[f]= 9.3mm 不满 足要求，需加支撑，在两立柱间加设钢管脚手架支撑，加支撑后由第（1）种验算得知满足要求。 4、悬臂部分受力验算 等效荷载集度：
焊接应力与变形
焊接应力和变形. 教学目的：了解应力和变形的概念、产生原因；了解焊接变形的种类；掌握预防和减小焊接应力和变形的措施。 教学重点：预防和减小焊接应力和变形的措施 教学难点：应力和变形的概念、产生原因 教学课时：16课时 第一节应力和变形的概念 一、变形 钢结构构件或节点在焊接过程中，局部区域受到很强的高温作用，在此不均匀的加热和冷却过程中产生的变形称为焊接变形。 二、应力 焊接后冷却时，焊缝与焊缝附近的钢材不能自由收缩，由此约束而产生的应力称为焊接应力。 三、应力形成 两块钢板上施焊时，产生不均匀的温度场，焊缝附近温度高达1600 C，其邻近区域温度较低，且冷却很快。冷却时钢材收缩，冷却慢的区域收缩受到限制，从而产生拉应力，冷却快的区域受到压应力。 四、焊接应力的分类 1.根据焊接应力在空间的位置 单向应力、双向应力、三向应力。 2.根据焊接应力发生和互相平衡所在的范围大小 第一类应力、第二类应力、第三类应力。 3.根据焊接应力在焊缝中的方向不同 纵向应力、横向应力、厚度方向应力 第二节焊接应力和变形的产生原因 焊件进行局部的、不均匀的加热是产生焊接应力和变形的原因。 一、金属棒的均匀加热和冷却 金属棒在均匀加热时，产生过压缩塑性变形，则冷却后必定产生缩短变形。 二、纵向焊接应力和变形
焊接时，在电弧热的作用下，使金属局部达到熔化温度，但离电弧较远处的金属温度则较低，这样焊件就出现了不均匀的膨胀。沿焊缝轴线方向尺寸的缩短。 三、横向焊接应力和变形 焊件在于海峰轴线垂直的方向上，焊缝及热影响区金属在加热过程中也受到压应力，发生压缩塑性变形，在冷却后则存在着残余应力和变形，称为横向焊接应力和变形。 四、影响焊接应力和变形的因素 影响焊接应力和变形的因素主要包括以下几点：焊接规范、焊缝尺寸、焊缝在结构中位置的布置、焊缝分段和焊接方向、焊接程序、焊接结构的刚性以及层数。 第三节焊接变形的种类 一、纵向变形 指平行于焊缝方向的变形。多层焊比单层焊的变形量小。 二、横向变形 指垂直于焊缝方向的变形。角焊缝和对接焊缝焊后都会引起横向变形，同时，与焊接方法有关。 三、弯曲变形 T型梁焊接后，由于焊缝布置不对称，焊缝多的一面收缩量大，引起的工件弯曲。 四、角变形 由于V型坡口对接焊焊缝布置不对称，造成焊缝上下横向收缩量不均匀而引起的变形。 五、扭曲变形 由于焊接过程中焊接顺序和焊接方向不合理引起的工件扭曲，又称为螺旋形变形，多出现在工字梁的焊接加工过程中。 六、波浪变形 这种变形易发生在波板焊接过程中。是由于焊缝收缩使薄板局部引起较大的压应力而失去稳定性，焊后使构件成波浪形。 第四节预防和减小焊接应力和变形的措施 一、从结构设计方面的预防措施 1、尽量减少焊缝数量。
抱箍计算书
3.3.3钢抱箍及主梁、分配梁安装 钢抱箍安装前要根据设计盖梁底标高、底模厚度、分配梁厚度、主梁高度准确计算出钢抱箍顶面位置，并将钢抱箍顶面位置用石笔画在立柱上。再用起重机分片或整体吊装钢抱箍，然后将主梁（槽钢）放到钢抱箍上，并用对拉螺杆将两主梁对拉起来。最后在主梁上摆放好分配梁。钢抱箍、主梁、分配梁安全验算。 (1) 主梁计算 ①荷载计算： a) 盖梁自重荷载P1 P1=γBH=26KN/m3×1.8 m×1.4m=65.6KN/m， 换算到每根主梁：均布荷载q1=P1/2=32.8KN/m； b) 模板、分配横梁自重 分配横梁采用[10槽钢，间距50cm，q2=0.12×2/0.5×7.5/2=0.15KN/m； 模板自重q3=0.5×(2×1+1.9×1×2)/2=1.45KN/m； c) 施工荷载（人员、机具、材料、其它临时荷载） 按q4=2.5KN/m均布荷载计； ②荷载组合： q=q1+q2+q3+q4=32.8+0.5+1.45+2.5=37.25KN/m； ③计算简图： ④计算： a) 解除B点约束，代以支反力R B，用力法解得R B=q(6a2+5b2)/(4b)=463.5KN，R A=q(a+b)-R B/2=200.7KN，
b) 弯矩图： c) 最大弯距： A 、 B 点弯矩：M 1=-1/2×q×2.42=-2.88q=-155.1KN·m ， 跨中弯矩 ：M 2=1/2×q×（32-2.42）=1.62q=87.2KN·m ， 则：M max =M 1=155.1KN·m ； d) 截面抗弯模量W 拟选用工字钢为主梁，允许应力[σ]=170MPa ， [σ]=M max /w ， w= M max /[σ]=155.1×103/(170×103)=0.91m 3=910cm 3， 初步选用40a 工字钢W=1090cm 3>910cm 3，可满足强度要求； ⑤ 挠度验算： 将均布力q 由A 、B 点分成三段进行挠度叠加计算，计算结果公式如下（以竖直向上位移为正）： a) c 、d 点挠度： EI q EI l l M EI l ql l l EI ql y c 2832.3624)34(242113211231-=??+?++-=， b) 跨中挠度： EI q EI ql EI l y 915.3384516M 242221-=-??-=跨中， c) 最大挠度验算： I40a 惯性矩：I=21720cm 4=2.172×10-4m 4 ，弹性模量E=2×105MPa ， 221qa 22 1qa
表面残余应力分析
表面残余应力 胡宏宇 （浙江工业大学机械工程学院，浙江杭州 310032） 摘要：残余应力主要是由构件内部不均匀的塑性变形引起的。各种工程材料和构件在毛坯的制备、零件的加工、热处理和装配的过程中都会产生不同程度的残余应力。残余应力因其直观性差和不易检测等因素往往被人们忽视。残余应力严重影响构件的加工精度和尺寸稳定性、静强度、疲劳强度和腐蚀开裂。特别是在承力件和转动件上，残余应力的存在易导致突发性破坏且后果往往十分严重。因此，研究残余应力的产生机理、检测手段、消除方法以及残余应力对构件的影响[1]。 关键词：残余应力；切削变形；磁测法；喷丸强化； Surface residual stress （S chool of mechanical engineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310032，China） Abstract：Residual stress is mainly caused by the uneven plastic deformation of component. All kinds of engineering materials in the preparation of blank, parts and components processing, heat treatment and assembly process will produce different degree of residual stress. Residual stress because of its intuitive factors such as poor and difficult to detect is often neglected. Seriously affect the residual stress of component machining precision and dimension stability, static strength, fatigue strength and corrosion cracking. Especially on the bearing and rotating parts, the existence of the residual stress can lead to sudden destruction and the consequences are often very serious. Therefore, to study the mechanism of residual stress, detection means, elimination method and the influence of residual stress of components。 Key words：Residual stress；machining deflection；magnetic method；Shot peening strengthening； 前言 随着现代制造技术的发展，大飞机、高铁、核设施等大型设备相继出现；这些设备具有高速、重载和长时间运行的特点，其零部件工作环境恶劣、复杂，且往往对安全性有着极其苛刻的要求，因而对这些设备的关键部件，如轴承、曲轴、传动轴的疲劳寿命和可靠性也有很高的要求，对它们的疲劳寿命预测 和分析成为研究的重点． 金属切削加工是一个伴随着高温、高压、高应率的塑性大变形过程, 在已加工表面上存在着相当大 的残余应力; 同时又由于切削过程切削力和切削热作用及刀具与工件的摩擦等综合因素的影响, 使得零件内部初始的残余应力重新分布并与表面层残余应力耦合作用形成新的残余应力分布规律。残余应力以平衡状态存在于物体内部, 是固有应力域中局部内应力的一种。残余应力是一种不稳定的应力状态, 当物体受到外力作用时, 作用应力与残余应力相互作用, 使其某些局部呈现塑性变形, 截面内应力重新分配; 当外力作用去除后, 整个物体由于内部残余应力的作用将发生形变。 根据理论分析和实验研究的结果，工件的疲劳寿命和加工表面的残余应力状态有重要的关系：残余压应力能抑制工件的疲劳破坏，延长疲劳寿命；残余拉应力则相反，会加速疲劳破坏的出现[2]．因此，了解
抱箍的计算
抱箍的计算 抱箍所能承受的荷载可由抱箍与墩柱之问的摩擦力平衡，其摩擦系数μ由墩柱面的平整度和粗糙程度而定，一般可取为μ=0．3—0．5。设计时应选择拧紧螺栓的数量，并验算其抗剪强度，同时应验算抱箍钢板的局部抗剪强度和抗挤压强度。 抱箍法力学原理：是利用在墩柱上的适当部位安装抱箍并使之与墩柱夹紧产生的最大静摩擦力，来克服临时设施及盖梁的重量。 2.1 抱箍的结构形式 抱箍的结构形式涉及箍身的结构形式和连接板上螺栓的排列。 a箍身的结构形式 抱箍安装在墩柱上时必须与墩柱密贴。由于墩柱截面不可能绝对圆，各墩柱的不圆度是不同的，即使同一墩柱的不同截面其不圆度也千差万别。因此，为适应各种不圆度的墩身，抱箍的箍身宜采用不设环向加劲的柔性箍身，即用不设加劲板的钢板作箍身。这样，在施加预拉力时，由于箍身是柔性的，容易与墩柱密贴。在施工当中，为保证密贴的效果更加明显，一般在抱箍与柱子之间垫以土工布。 b连接板上螺栓的排列 抱箍上的连接螺栓，其预拉力必须能够保证抱箍与墩柱间的摩擦力能可靠地传递荷载。因此，要有足够数量的螺栓来保证预拉力。如果单从连接板和箍身的受力来考虑，连接板上的螺栓在竖向上最好布置成一排。但这样一来，箍身高度势必较大。尤其是盖梁荷载很大时，
需要的螺栓较多，抱箍的高度将很大，将加大抱箍的投入，且过高的抱箍也会给施工带来不便。因此，只要采用厚度足够的连接板并为其设置必要的加劲板，一般均将连接板上的螺栓在竖向上布置成两排。这样做在技术上是可行的，实践也证明是成功的的 2.2连接螺栓数量的计算 抱箍与墩柱间的最大静摩擦力等于正压力与摩擦系数的乘积，即F=f×N 式中F－抱箍与墩柱间的最大静摩擦力； N－抱箍与墩柱间的正压力； f－抱箍与墩柱间的静摩擦系数。 而正压力N与螺栓的预紧力是对平衡力，根据抱箍的结构形式，假定每排螺栓个数为n，则螺栓总数为4 n，若每个螺栓预紧力为F1，则抱箍与墩柱间的总正压力为N＝4×n×F1。 对于抱箍这样的结构，为减少螺栓个数，可采用材质为45号钢，直径30mm的大直径螺栓或M27高强度螺栓。但采用M27高强度螺栓有两个缺点：一是高强度螺栓经过一次加力松弛循环后一般不能再用，这与抱箍需多次重复使用的要求不相符；再次安装抱箍时需更换新螺栓，加大了投入；二是市场上没有M27高强度螺栓，必须到专门的厂家购买，不能满足随时更换的要求。因此，一般均采用材质45号钢的M30大直径螺栓。每个螺栓的允许拉力为[F]＝As×[σ] 式中As —螺栓的横截面积，As＝πr2 [σ]—钢材允许应力。对于45号钢，[σ]＝2000kg/cm2。
焊接残余应力与变形
焊接残余应力和焊接变形 焊接残余应力（welding residual stresses）简称焊接应力，有沿焊缝长度方向的纵向焊接应力，垂直于焊缝长度方向的横向焊接应力和沿厚度方向的焊接应力。 1、纵向焊接应力 焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程。在施焊时，焊件上产生不均匀的温度场，焊缝及其附近温度最高，可达1600℃以上，而邻近区域温度则急剧下降。不均匀的温度场产生不均匀的膨胀。温度高的钢材膨胀大，但受到两侧温度较低、膨胀量较小的钢材所限制，产生了热塑性压缩。焊缝冷却时，被塑性压缩的焊缝区趋向于缩短，但受到两侧钢材限制而产生纵向拉应力。在低碳钢和低合金钢中，这种拉应力经常达到钢材的屈服强度。焊接应力是一种无荷载作用下的内应力，因此会在焊件内部自相平衡，这就必然在距焊缝稍远区段内产生压应力 2、横向焊接应力 横向焊接应力产生的原因有二：一是由于焊缝纵向收缩，使两块钢板趋向于形成反方向的弯曲变形，但实际上焊缝将两块钢板连成整体，不能分开，于是两块板的中间产生横向拉应力，而两端则产生压应力。二是由于先焊的焊缝已经凝固，会阻止后焊焊缝在横向自由膨胀，使其发生横向塑性压缩变形。当焊缝冷却时，后焊焊缝的
收缩受到已凝固的焊缝限制而产生横向拉应力，而先焊部分则产生横向压应力，在最后施焊的末端的焊缝中必然产生拉应力。焊缝的横向应力是上述两种应力合成的结果。 3、厚度方向的焊接应力 在厚钢板的焊接连接中，焊缝需要多层施焊。因此，除有纵向和横向焊接应力σx、σy外，还存在着沿钢板厚度方向的焊接应力σz。在最后冷却的焊缝中部，这三种应力形成同号三向拉应力，将大大降低连接的塑性。 3.4.2 焊接应力和变形对结构工作性能的影响 一、焊接应力的影响 1、对结构静力强度的影响 对在常温下工作并具有一定塑性的钢材，在静荷载作用下，焊接应力是不会影响结构强度的。设轴心受拉构件在受荷前（N=0）截面上就存在纵向焊接应力。在轴心力N作用下，截面bt部分的焊接拉应力已达屈服点fy，应力不再增加，如果钢材具有一定的塑性，拉力N就仅由受压的弹性区承担。两侧受压区应力由原来受压逐渐变为受拉，最后应力也达到屈服点fy，这时全截面应力都达到fy 2、对结构刚度的影响 构件上的焊接应力会降低结构的刚度。由于截面的bt部分的拉应力已达fy，这部分的刚度为零，则具有所示残余应力的拉杆的抗
盖梁抱箍法施工及计算4工字钢
江门市滨江新区规划四路 K0+516.157大桥盖梁抱箍施工方案 编制： 审核： 日期：
盖梁抱箍法施工及计算 目录 第一部分盖梁抱箍法施工设计 一、施工设计说明 二、盖梁抱箍法结构设计 三、主要工程材料数量汇总表 第二部分盖梁抱箍法施工设计计算 一、设计检算说明 二、侧模支撑计算 三、横梁计算 四、纵梁计算 五、抱箍计算
第一部分盖梁抱箍法施工设计图 一、施工设计说明 1、概况 江门市滨江新区规划四路K0+516.157大桥长120米(6×20米)，全桥共有5个桥墩，共20条墩柱，墩柱上方为盖梁，共5个盖梁。每个盖梁长25.5572m，宽1.6m，高1.20m的钢筋砼结构，墩柱盖梁施工拟采用抱箍法施工。 图1-1 盖梁正面图（单位：cm） 2、设计依据 （1）交通部行业标准，公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86） （2）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）》 （3）《机械设计手册》 （4）《建筑施工手册》（第四版）
（5）桥梁施工经验。 二、盖梁抱箍法结构设计 1、侧模与端模支撑 侧模为为15mm厚的胶合板，背带肋条为10×10cm方木，间距30cm，在竖肋外设2[4槽钢背带。背肋高1.3m；在背带上按间距40cm设φ14的栓杆作拉杆（共3排），在侧模与底模连接处设6×6角钢，角钢与背带平行。 2、底模支撑 底模为钢模,模板厚度为δ2.5mm，设纵向肋条（肋条：3×3cm），肋条间距20cm。在底模下部采用间距30cm的2[8#槽钢，2根槽钢焊接牢固。横梁长2.7m（超出部分作支模、挂网、操作平台用）。盖梁悬出端底模下设三角支架支撑，三角架放在横梁上。横梁底下设纵梁。 3、纵梁 纵梁采用2根I45b工字钢。两根工字钢位于墩柱两侧，中心间距100cm,工字钢间用φ20钢筋对拉连接，间距为3m。工字钢连接处采用高强螺栓与焊接相结合。 （1）、力学性能指标。 查《简明施工计算手册》、《钢结构设计规范》GB50017-2003得I45b工字钢的截面特性（I截面惯性矩；W截面抵抗矩）： E=2.6×105MPa；W x =1500.4cm4；I X =33759cm4；A=111.4cm2；S X =887.1cm； [σ]=215MPa；[τ]=125MPa；d=13.5mm，每延米重887.1Kg （2）、梁长27m，位于墩柱两侧。 4、抱箍
抱箍尺寸计算方式
一. 由梢径计算底径：底=L/75 梢(1) 水泥电线杆抱箍底端直径(mm)L电杆总长度(mm)梢电杆梢直径(mm) 例1. 图纸标某电杆150-12,求该电杆的底径。 解：已知L=12000mm梢=150mm 底=L/75 梢=12000/75 150=310mm 答：底径底=310mm (注：部分普通电杆的尺寸数据参考表1) 二. 从水泥电线杆顶端往下任意长度处的直径：LX=LX/75 梢(2) LX从电杆顶端往下，所选长度(mm)LXLX处的直径(mm) 例2. 某电杆190-15,要在该电杆上部：距杆顶处150mm、距离杆顶600mm、1600mm、2400mm、7700 mm处分别有装置安装，求各处的抱箍半径并求该电杆底径。 解：已知梢=190mmLX1 =150mmLX2 =600mmLX3 =1600mmLX4 =2400mm LX5 =7700mmLX6 =15000mm LX1=LX1/75 梢=150/75 190=192mm RLX1=192/2=96mm LX2=LX2/75 梢=600/75 190=198mm RLX1=198/2=99mm LX3=LX3/75 梢=1600/75 190211mm RLX1=211/2106mm LX4=LX4/75 梢=2400/75 190=222mm RLX1=222/2=111mm LX5=LX5/75 梢=7700/75 190293mm RLX1=293/2147mm LX6=LX6/75 梢=15000/75 190=390mm 底=LX6=390mm 答：各处抱箍的半径依次为：96mm99mm106mm111mm147mm电杆底径390mm。(注：上述各抱箍如果决定制作，也可以5mm 为档次，依次制作为：95、100、105、110、150如决定购买， 因商品化所限，只可以选相近的整数，比如依次为：100、100、110、110、150)
浅析焊接残余应力与变形
CONSTRUCTION 技术探讨 浅析焊接残余应力与变形 郑钰红 贾德厚 中联重科土方机械分公司 陕西华阴 714202 摘 要：为了给焊接结构件生产的工艺及现场制造提供技术支持，本文研究了焊接过程中焊接应力与变形产生的机理，分析了焊接应力与变形形成的特点。针对焊前—焊中—焊后的生产顺序，探讨了焊接应力与变形产生的规律，提出了焊前—焊中—焊后三个焊接成形阶段的具体控制措施，本文通过图文并茂的表现形式，形象清晰地将抽象的理论具体化，对解决应力与变形的问题，具有指导意义。 关键词：焊接；残余应力；变形 中图分类号：TG4 文献标识码：A 1.引言 长期以来，应力与变形的恶劣表现贯穿于金属焊结构件生产的始终。与之相应，认识与控制焊接应力与变形进而减少其对于构件性能的不良影响也成为每个焊接工作者的重要研究领域之一。 2.焊接应力与变形的产生机理 图1是低碳钢材料的屈服强度σs与温度的实际关系图。很明显，随着温度的升高，材料的屈服强度逐渐降低。当温度超过600℃时，低碳钢材的屈服强度趋于 0。 图1 熔焊过程中，由于母材金属被其他零件在整体尺寸上已经限制住了，形成了拘束条件。同时熔焊产生的高温足以使母材产生剧烈的膨胀并轻易超过材料的屈服极限，产生塑性变形。加之熔池液态金属在很大程度上消化了母材受热所产生的膨胀。使母材冷却后的缩短趋势不得满足，形成了焊接残余应力与变形。 不难得出，冷却过程中焊道及周边母材的受拘束程度左右了残余应力与变形的形成。下有三种假设： 2.1如果焊道能够完全自由收缩，冷却后只出现残余变形而几乎没有残余应力。 2.2如果焊道绝对拘束而不能收缩，冷却后只出现残余应力而无残余变形。 2.3如果焊道收缩不能充分进行，则冷却后既有残余应力也有残余变形。 实际生产中的焊接，就与上述的第3中情况相同，焊后既有焊接应力存在，也有焊接变形产生。最终发生的趋势和程度却符合1、2种情况的描述，即拘束大则残余应力大，而焊后变形小。反之亦然。 3.焊接应力与变形的控制 基于前述理论，焊接残余应力与变形在表现形式上虽有不同，其形成原因却无大异。这也说明两者可以综合考虑，权衡控制。在了解焊接应力与变形成因的基础上，应尽量在母材的收缩趋势和方向上尽施自由，避免在控制焊接残余应力与变形时顾此失彼。并以“预防为主，规范控制，科学矫正”的原则指导实施。 3.1焊前预防 3.1.1从结构设计上控制 3.1.1.1应尽量减少不必要的焊缝。 在焊接结构设计中，常用筋板来提高结构的稳定性和刚度，但是筋板数量太多，焊缝过于密集，焊接应力与残余变形也会大大增加。因此，应在保证构件强度的情况下，尽量减少不必要的焊缝。 3.1.1.2安排合理的焊缝位置 尽可能在对称于截面中性轴或接近于中性轴的位置上安排焊缝，可以有效地减少焊接应力与变形的发生。 3.1.1.3选择合理的焊缝坡口形式和焊缝尺寸 通常来说，不开坡口比开坡口、V型坡口比X型坡口、大角度比小角度坡口，都更容易引起焊接应力与变形。 3.1.1.4加设减应力槽或减应力孔 在不影响结构整体强度的前提下可以在焊缝附近开设减应力槽（如图2）。通过减小焊件局部刚度来增加焊缝的自由伸缩 度，进而达到减小焊接残余应力和变形的目的。 图2 3.1.2从工艺准备上控制 3.1.2.1反变形法 事先估计好结构变形的大小和方向，先反向变形，使之焊后与焊接变形相抵消，以达到设计和技术要求。值得一提的是，预设反变形不仅可以有效地冲抵焊接变形，而且与刚性固定法相比较，其减轻残余应力效果也较理想。 3.1.2.2留“裕度”法 与前法类似，预留收缩量也是通过焊前先在要产生收缩的地方加大尺寸，以此来“吃”掉一部分焊接变形，而相对自由的收缩条件也使得残余应力得以降低。 3.1.2.3预热法 即在施焊前，预先将焊件局部或整体加热，以减少焊接区 第4卷 第33期2014年11月
盖梁抱箍受力验算
无支架抱箍施工检算 一、检算编制依据 1、惠兴高速公路惠水至镇宁第十九合同段两阶段施工图设计； 2、交通部行业标准公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ 025-86）； 3、交通部行业标准公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）； 4、桥梁施工常用数据手册（人民交通出版社张俊义编）； 5、路桥施工计算手册人民交通出版社； 6、公路施工手册，桥涵（上、下册）交通部第一公路工程总公司； 7、盖梁模板厂家提供的有关模板数据； 8、我单位有关桥梁的施工经验总结。 二、工程概况 ZK188+350山帽坡大桥共有中系梁3个，盖梁5个。墩柱中系梁单个长4.3m，宽1.2m，高1.4m，混凝土方量为7.22m3；盖梁单个长10m，宽2.0m，高1.5m，混凝土方量为29.14m3。 三、施工方案 由于本桥桥墩大部分位于山坡上及山谷中，多数墩为高墩，为保护原有地貌的尽可能少的破坏，本桥盖梁采用无支架抱箍法施工。抱箍为圆形，高度0.4m。 盖梁施工重量大于墩柱中系梁施工重量，且盖梁、系梁无支架抱箍支撑方法相同，因此若盖梁抱箍验算合格，则墩柱中系梁抱箍验算亦合格。依据以上原则，本检算方案只验算盖梁无支架抱箍施工方案是否和合理安全。 1．侧模和端模 侧模和端模模板为钢模板，面模厚度为5mm，肋背架槽钢2-[10，横向肋槽钢[8，竖向肋扁钢-70x10；侧模共重：3280kg，端模共重：1628kg。 2．底模 底模为钢模板，面模厚度为5mm，背架槽钢2-[10，横向肋槽钢[8，竖向
肋扁钢-70x10。底模共重：1160kg 。 3．模板支撑 盖梁底模下采用20cm ×20cm ×400cm 的方木作为横梁，间距0.30cm 。横梁放置在I40b 工字钢上，I40b 工字钢为受力主梁。 4．抱箍 抱箍采用两块半圆弧形钢板制成，钢板厚：12mm ，高0.4m ，抱箍牛腿钢板厚20mm ，宽25cm ，采用16根M22高强度螺栓连接。为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力，在墩柱与抱箍间设置3mm 橡胶垫。 盖梁抱箍施工立面示意图1（未示支架） 5．防护栏杆和工作平台 栏杆采用Φ50的钢管搭设，在横梁上每隔3.1m 设一道1.2m 的钢管立柱，竖向件隔0.5m 设一道横杆，扫地杆距平台地面高度为30cm 。钢管之间采用扣件连接，栏杆为围蔽安全滤网。工作平台设在横梁悬出端，在横梁上铺设2cm 厚的木板，木板与横梁之间采用铁丝扎牢。 钢抱箍 底模纵梁I40b 工字钢 墩身 钢模板 底模横梁 20×20×400方木 φ=1600
焊接与焊接应力
焊接与焊接应力 在建筑钢结构发展如火如荼的今天，形式各异的焊接机械、焊接方法日新月异，焊接技术成了一个关键的课题。但在施工过程中，由于焊接产生的焊接残余应力和残余变形，严重影响着工程的质量、安装进度和结构承载力(即使用功能)，因而，急需采用合理的方法予以控制。 钢结构的焊接过程实际上是在焊件局部区域加热后又冷却凝固的热过程，但由于不均匀温度场，导致焊件不均匀的膨胀和收缩，从而使焊件内部产生焊接应力而引起焊接变形。常见的焊接应力有：1)纵向应力；2)横向应力；3)厚度方向应力。常见的焊接变形有：1)纵向收缩变形；2)横向收缩变形；3)角变形；4)弯曲变形；5)扭曲变形；6)波浪变形。针对这些不同种类的焊接变形和应力分布，追溯根源，具体进行研究控制。 1焊接变形的控制措施 全面分析各因素对焊接变形的影响，掌握其影响规律，即可采取合理的控制措施。 1.1焊缝截面积的影响 焊缝截面积是指熔合线范围内的金属面积。焊缝面积越大，冷却时收缩引起的塑性变形量越大，焊缝面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的，而且是起主要的影响，因此，在板厚相同时，坡口尺寸越大，收缩变形越大。 1.2焊接热输入的影响 一般情况下，热输入大时，加热的高温区范围大，冷却速度慢，使接头塑性变形区增大。 1.3焊接方法的影响 多种焊接方法的热输入差别较大，在建筑钢结构焊接常用的几种焊接方法中，除电渣以外，埋弧焊热输入最大，在其他条件如焊缝断面积等相同情况下，收缩变形最大，手工电弧焊居中，CO2气体保护焊最小。 1.4接头形式的影响 在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方面等因素条件相同时，不同的接头形式对纵向、横向、角变形量有不同的影响。常用的焊缝形式有堆焊、角焊、对接焊。 1)表面堆焊时，焊缝金属的横向变形不但受到纵横向母材的约束，而且加热只限于工件表面一定深度而使焊缝的收缩同时受到板厚、深度、母材方面的约束，因此，变形相对较小。 2)T形角接接头和搭接接头时，其焊缝横向收缩情况与堆焊相似，其横向收缩值与角焊缝面积成正比，与板厚成反比。 3)对接接头在单道(层)焊的情况下，其焊缝横向收缩比堆焊和角焊大，在单面焊时坡口角度大，板厚上、下收缩量差别大，因而角变形较大。 双面焊时情况有所不同，随着坡口角度和间隙的减小，横向收缩减小，同时角变形也减小。 1.5焊接层数的影响 1)横向收缩：在对接接头多层焊接时，第一层焊缝的横向收缩符合对接焊的一般条件和变形规律，第一层以后相当于无间隙对接焊，接近于盖面焊道时与堆焊的条件和变形规律相似，因此，收缩变形相对较小。 2)纵向收缩：多层焊接时，每层焊缝的热输入比一次完成的单层焊时的热输入小得多，加热范围窄，冷却快，产生的收缩变形小得多，而且前层焊缝焊成后都对下层焊缝形成约束，因此，多层焊时的纵向收缩变形比单层焊时小得多，而且焊的层数越多，纵向变形越小。 在工程焊接实践中，由于各种条件因素的综合作用，焊接残余变形的规律比较复杂，了解各因素单独作用的影响便于对工程具体情况做具体的综合分析。所以，了解焊接变形产生的原因和影响因素，则可以采取以下控制变形的措施： 1)减小焊缝截面积，在得到完整、无超标缺陷焊缝的前提下，尽可能采用较小的坡口尺寸(角度和间隙)。 2)对屈服强度345MPA以下，淬硬性不强的钢材采用较小的热输入，尽可能不预热或适
残余应力对变形的影响与措施
２．１切削力模型 为分析薄壁件变形问题，需建立受力模型、变形模型及数控补偿模型。而建立准确的受力模型是第一步关键的工作。 图ｌ立铣切削受力模型示意图 加工薄壁件多用立铣，所以首先建立立铣切削受力模型，如图ｌ所示。立铣刀参与切削的部分为侧刃、底刃和刀尖圆角半径。其中侧刃的受力模型经分析可采用Ｋｌｉｎｅ的平均力模型陋１。建模过程简述如下：因为切削力的大小与切削厚度有关，为方便分析，在侧刃上将总的切削面积划分为许多如图１所示’麓盒飘曩ｌ。麟寒科学蒸龛鏖赫撩≈≮蝴瓢摹２０醍）簿肭礴且．，，二∽，， ”作誊筒介ｔ芏瘩剐（ｆ鲫＇．鬻Ｄ，“舅，‘汉族。江茵省景弛镇市。５ｂＩｏ箩ｌ班娥士研究生 ３８现代企业与先进制造技术高层论坛 的负载单元，通过计算所有处在切削区域的每个单元负载，即可获得力的空间分布状态。 对于立铣刀底刃和Ｉ刀尖圆角半径部分的受力模型，可参考面铣的受力模型口３建立。建模过程简述如下：将切削力分解成垂直于刀具前刀面的法向力和刀具前刀面上的摩擦力，将某一瞬时处于切削区域所有的法向力和摩擦力分解到Ｘ、Ｙ、Ｚ三个方向，并与测量的切削力建立方程，通过求解可得到模型常量，进而可建立得底刃和刀尖圆角半径部分的受力模型。 ２．２切削力对侧壁变形的影响及措施 由于切削力的作用，工件的侧壁会产生“让刀”变形。针对侧壁加工的变形特征，可以从两方面考虑对其进行精度控制。其一为在常规铣削方式下，通过刀具或工件倾斜进行过切补偿：其二为利用高速加工技术进行分层对称铣削
来控制其加工精度。 Ｃ—ｃ．Ⅳ＾ 薄 图２过切补偿原理示意图 如图２所示，薄壁件上端刚性较差，在切削力作用下容易产生弹性变形，Ａ，Ｃ两点分别移到彳’，ｃ两点，刀具仅切除Ａ＇ＢＤＣ部分的材料。走刀过后薄壁弹性恢复，残留ＣＤＣ。部分材料未被切除，造成了壁厚加工误差，因此薄壁件加工壁厚超差主要是由于让刀而少切了一块材料。若刀具能倾斜一个角度，即刀具由ＤＣ位置向ＤＣ位置偏摆，则在工件最下端径向切深不变，而在工件最上端径向切深增量为万。径向切深增大导致切削力的增大，进而变形增大，设刀具偏摆后加工中工件变形为万，。工件回弹后的实际变形将取决于过切的程度与加工中工件变形的程度，若偏摆角度合适，过切与变形部分正好抵消。，分层对称加工不仅切削力小，能减小加工变形，而且能使应力分布均匀化，同时可以采用大径向切深、小轴向切深加工并充分利用零件整体刚性，是一种有效而实用的侧壁加工工艺方法。 ２．３切削力对腹板变形的影响及措施 图３为腹板变形示意图，在切削力的作用下，刀具和薄壁件的切削平面都不在正确的位置上。 实切削平面 计划的切削平面 工件的切削平面 图３腹板变形示意图 ＨａｒｕｋｉＯＢＡＲＡｔ４１等人提出的低熔点合金（ＬｏｗＭｅｌｔｉｎｇＡｌｌｏｙ）辅助切削方案有效地解决了薄板的加工变形问题。该方案指出，利用熔点低于１００℃的ＬＭＡ“Ｕ－ＡＬＬＯＹ７０”作为待加工薄
焊接应力与变形及措施
焊接应力与变形： 4.2.1 焊接变形和残余应力的不利影响： 焊接变形{ 1.影响工件形状、尺寸精度 2.影响组装质量 3.增大制造成本———矫正变形费工、费时 4.降低承载能力———变形产生了附加应力 焊接应力{ 1.降低承载能力 2.引起焊接裂纹，甚至脆断 3.在腐蚀介质中，产生应力腐蚀裂纹 4.引起变形 4.2.2 焊接变形和应力的产生原因： 根本原因：对焊件进行的不均匀加热和冷却，如图6-2-8 焊接应力{焊接加热时，焊缝区受压力应力（因膨胀受阻，用符号“-”表示） 远离焊缝区手拉应力（用符号“+”表示） 焊后冷却时，焊缝受拉应力（因收缩受阻），远离焊缝区受压应力 焊接变形：当焊接应力超过金属σs时，焊件将产生变形 焊接应力和焊接变形总是同时存在，不会单独存在，当母材塑性较好，结构刚度较小时，焊接变形较大而应力较小；反之，则应力较大而变形较小。 4.2.3 焊接变形的控制和矫正： 4.2.3.1 焊接变形的基本形式，如图6-2-9
如图6-2-9 常见的焊接残余变形的类型 1、2---纵向收缩量 3---横向收缩量 4、5---角变形量 f---挠度 （1）收缩变形：即焊件沿焊缝的纵向和横向尺寸减少，是由于焊缝区的纵向和横向收缩引起的。如图5-2-9 a （2）角变形：即相连接的构件间的角度发生改变，一般是由于焊缝区的横向收缩在焊件厚度上分布不均匀引起的。如图5-2-9b （3）弯曲变形：即焊件产生弯曲。通常是由焊缝区的纵向或横向收缩引起的。如图5-2-9c （4）扭曲变形：即焊件沿轴线方向发生扭转，与角焊缝引起的角度形沿焊接方向逐渐增大有关。如图5-2-9d （5）失稳变形（波浪变形）：一般是由沿板面方向的压应力作用引起的。如图5-2-9e 4.2.3.2 控制焊接变形的措施 （1）设计措施（详见焊接结构设计） 尽量减少焊缝的数量和尺寸，合理选用焊缝的截面形状，合理安排焊缝位置──尽量使焊缝对称或接近于构件截面的中性轴（以减少弯曲变形）。如图6-2-10
