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3.3 角焊缝的构造和计算3.3.1 角焊缝的形式和强度角焊缝按其与作用力的关系可分为：正面角焊缝、侧面角焊缝、斜焊缝；正面角焊缝：焊缝长度方向与作用力垂直；侧面角焊缝：焊缝长度方向与作用力平行。
按其截面形式分：直角角焊缝(图3.10)、斜角角焊缝(图3.11)。
直角角焊缝通常焊成表面微凸的等腰直角三角形截面[图3.10(a)]。
在直接承受动力荷载的结构中，为了减少应力集中，提高构件的抗疲劳强度，侧面角焊缝以凹形为最好。
但手工焊成凹形极为费事，因此采用手工焊时，焊缝做成直线性较为合适[图3.10(a)]。
当用自动焊时，由于电流较大，金属熔化速度快、熔深大，焊缝金属冷却后的收缩自然形成凹形表面[图3.10(c)]。
为此规定在直接承受动力荷载的结构（如吊车梁）中，侧面角焊缝做成凹形或直线形均可。
对正面角焊缝，因其刚度较大，受动力荷载时应焊成平坡式[图3.10(b)]，直角边的比例通常为1:1.5（长边顺内力方向）。
两焊脚边的夹角α>90°或α<90°的焊缝称为斜角角焊缝，斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。
对于夹角α>135°或α<60°的斜角角焊缝，除钢管结构外，不宜用作受力焊缝。
大量试验结果表明：侧面角焊缝(图3.12)主要承受剪应力，塑性较好，弹性模量低（E=0.7×105～1×105N/mm2），强度也较低。
由于传力线通过侧面角焊缝时产生弯折，因而应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大中间小的状态，焊缝越长，应力分布不均匀性越显著。
但在在接近塑性工作阶段时，产生应力重分布，可使应力分布的不均匀现象渐趋缓和。
即分布不均匀，且不均匀程度随的增大而增加，破坏常在两端开始，再出现裂纹后很快沿焊缝有效截面迅速断裂正面角焊缝(图3.13)受力复杂，截面中的各面均存在正应力和剪应力。
由于传力时力线弯折，并且焊根处正好是两焊件接触面的端部，相当于裂缝的尖端，故焊根处存在着很严重的应力集中。
第三章连接§3-3角焊缝的构造和计算3.3.1角焊缝的构造一、角焊缝的形式和强度角焊缝（fillet welds）是最常用的焊缝。
角焊缝按其与作用力的关系可分为：焊缝长度方向与作用力垂直的正面角焊缝；焊缝长度方向与作用力平行的侧面角焊缝以及斜焊缝。
按其截面形式可分为直角角焊缝（图3.3.1）和斜角角焊缝（图3.3.2）。
直角角焊缝通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面（图3.3.1a）。
在直接承受动力荷载的结构中，正面角焊缝的截面常采用图3.3.1（b）所示的坦式，侧面角焊缝的截面则作成凹面式（图3.3.1c）。
图中的h f为焊角尺寸。
两焊脚边的夹角α＞90°或α＜90°的焊缝称为斜角角焊缝（图3.3.2）。
斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。
对于夹角α＞135°或α＜60°的斜角角焊缝，除钢管结构外，不宜用作受力焊缝。
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。
焊缝越长，应力分布越不均匀，但在进入塑性工作阶段时产生应力重分布，可使应力分布的不均匀现象渐趋缓和。
正面角焊缝（图3.3.3b）受力较复杂，截面的各面均存在正应力和剪应力，焊根处有很大的应力集中。
这一方面由于力线的弯折，另一方面焊根处正好是两焊件接触间隙的端部，相当于裂缝的尖端。
经试验，正面角焊缝的静力强度高于侧面角焊缝。
国内外试验结果表明，相当于Q235钢和E43型焊条焊成的正面角焊缝的平均破坏强度比侧面角焊缝要高出35%以上（图3.3.4）。
低合金钢的试验结果也有类似情况。
由图3.3.4看出，斜焊缝的受力性能和强度介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。
二、角焊缝的构造要求1、最大焊脚尺寸为了避免烧穿较薄的焊件，减少焊接应力和焊接变形，角焊缝的焊脚尺寸不宜太大。
规范规定：除了直接焊接钢管结构的焊脚尺寸hf不宜大于支管壁厚的2倍之外，hf不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍。
一．强度计算1.焊缝的有效截面计算1）熔透焊缝两焊缝的间隙控制在1.5mm以内，否则在计算焊缝有效高度时应减去；2）焊缝有效高度he=0.7hf，其中0.7为；（he直角焊缝的计算厚度）。
3）角焊缝有效长度lw=实际-2 *hf；4）斜角焊小于60度，he查GB 50661确定；大于60度小于135度he=(hf-b)*cos(α/2)；b为大于1.5mm的间隙，小于1.5mm不考虑；5）部分熔透对接焊缝和对接与角接组合7）角焊缝焊高最小5mm，长度最小8*hf和40mm，避免受热集中，最长不大于60*hf，避免端部应力达到极值而破坏（侧面角焊缝）。
2.焊缝的强度计算各种力综合作用下：包括弯矩（需求截面模量）、扭矩（需求极惯性矩）、扭剪轴、弯剪轴，根据书中计算。
(1)部分焊透的对接焊缝，由于未焊透，只起类似角焊缝的作用；(2)钝边的不是直接靠上工件，以保证焊透；(3)垫板适用于没有清根和补焊情况，以保证焊透。
(4)原则上，对于重要的构件，按一二级标准检验焊缝质量，焊缝和构件等强，不必另行计算，可用计算构件的方法计算。
3. 《GB 8408-2018 大型游乐设施安全规范》的相关说明二．疲劳计算需要进行疲劳计算的条件：《GB 50017-2017 钢结构设计标准》。
《GB 8408-2018 大型游乐设施安全规范》钢结构标准注重循环次数，游乐设计注重拉应力的存在。
三．焊缝等级焊缝质量等级，钢结构共三级，gb8408分为四级。
区分焊缝等级，焊缝检验等级，焊缝质量等级的区别。
《GB 8408-2018 大型游乐设施安全规范》《GB 50017-2017 钢结构设计标准》四．焊接检测《GB 8408-2018 大型游乐设施安全规范》《GB 50661钢结构焊接规范》五．焊接接头（GB 8408对接焊缝，角焊缝）。
几种常用焊接焊缝计算书常用焊缝计算书一、轴力、剪力作用下的角焊缝计算1.角焊缝强度计算角焊缝受力示意图如下：通过焊缝中心作用的轴向力为F=23kN，轴向力与焊缝长度方向的夹角为45°，垂直于焊缝方向的分力为N，平行于焊缝方向的分力为V。
角焊缝的焊脚尺寸为6mm，计算长度为100mm，有效截面面积为Af，正面角焊缝的强度设计增大系数βf取1.22.角焊缝的强度设计值fwt取160N/mm2，则根据公式计算得到焊缝强度ft为27.8158N/mm2，小于fwt，满足要求。
二、轴力作用下的角钢连接的角焊缝计算1.角焊缝强度计算角焊缝受力示意图如下：通过焊缝中心作用的轴向力为N=20kN，角焊缝的焊脚尺寸为6mm，角钢的肢宽为45mm。
角焊缝采用双不等肢短肢角钢三面围焊连接方式，角钢的肢背焊缝长度为90mm，肢尖焊缝长度为75mm。
正面角焊缝的强度设计增大系数βf取1.22，角焊缝的强度设计值fwt取160N/mm2.根据公式计算得到角钢肢宽分配荷载N3为36.8928kN，角钢肢背内力分配系数k1查表取0.75，角钢肢尖内力分配系数k2查表取0.25.角钢肢背承受的轴心力N1为0，角钢肢尖承受的轴心力N2为-10.9464kN，取0.经计算，角焊缝强度满足要求。
根据计算结果，角焊缝的强度满足要求。
具体来说，根据弯矩轴力剪力作用下的角焊缝计算，首先需要计算各条焊缝的强度。
针对第一条焊缝N1，其强度计算公式为ft1=0.7×hf×(lw1-10)×103，代入实际参数后得到结果为0N/mm2≤fwt=160N/mm2.同理，对于第二条焊缝N2，其强度计算公式为ft2=0.7×hf×(lw2-10)×103，代入实际参数后得到结果为0N/mm2≤fwt=160N/mm2.因此，可以得出结论：焊缝强度满足要求。
接下来，需要进行焊缝几何特征的计算。
角焊缝抗剪强度设计值角焊缝抗剪强度是钢结构中常见的一种受力状态。
在设计和施工过程中，为了确保角焊缝的质量和承载能力，需要进行抗剪强度的设计。
下面，我们将围绕“角焊缝抗剪强度设计值”，分步骤阐述相关内容。
第一步：了解角焊缝抗剪强度的概念角焊缝抗剪强度是指角焊缝在受垂直于其平面方向的剪力作用下所能承受的最大荷载。
设计角焊缝抗剪强度时需要考虑焊缝的尺寸、金属材料的强度以及焊接质量等多个因素。
第二步：计算角焊缝抗剪强度计算角焊缝抗剪强度需要按照规范的公式和方法进行，一般可以分为以下几个步骤：1.确定角焊缝的尺寸和位置，计算其横截面积和周长；2.确定焊接用材料的强度、焊接质量等参数；3.按规范的公式计算角焊缝的抗剪强度；4.根据实际要求选取合适的安全系数，得出角焊缝抗剪强度设计值。
需要注意的是，在计算过程中还需考虑其他因素的影响，如角焊缝局部不平直、过度热影响区等。
因此，需要严格按照规范的计算方法进行，以确保安全、可靠的设计结果。
第三步：确定角焊缝的材料和规格在设计过程中，选择角焊缝的材料和规格也是非常重要的一步。
一般情况下，考虑到焊缝的强度和持久性能，不同材质的焊接件之间不应混用。
同时，还需根据实际情况选取合适的焊接材料规格，以确保焊缝的质量。
第四步：考虑焊接工艺和质量控制设计角焊缝抗剪强度时，还需要考虑到焊接工艺和质量控制。
焊接工艺应符合规范要求，焊接过程中需控制好焊接温度和速度，以确保焊缝质量。
同时，还需要进行有效的质量控制措施，确保角焊缝各项技术指标符合规范要求。
综上所述，角焊缝抗剪强度设计值的计算和确定需要考虑到多方面因素。
在设计过程中，需要按照规范的方法和要求进行，确保设计结果的安全、可靠。
同时，在实际施工中还需严格控制焊接工艺和质量，以确保角焊缝质量和承载能力的可靠性。
角焊缝强度计算公式角焊缝是一种常用的焊接接头形式，其强度计算对于工程设计和焊接工艺具有重要意义。
本文将介绍角焊缝强度计算的相关公式和计算方法。
一、角焊缝的分类角焊缝是指两个相交的焊接接头，通常分为T型角焊缝和L型角焊缝两种形式。
T型角焊缝通常用于连接板和角钢等材料，而L型角焊缝则用于连接板和板、角钢和角钢等材料。
二、角焊缝强度计算公式角焊缝的强度计算需要考虑多个因素，包括焊缝的截面面积、焊缝的抗剪强度、焊缝的抗拉强度等。
以下是常用的角焊缝强度计算公式。
1. T型角焊缝的抗剪强度计算公式：τ = 0.7 × σw × L × h其中，τ为角焊缝的抗剪强度，σw为焊缝金属的抗剪强度，L为焊缝的有效长度，h为焊缝的有效截面高度。
2. T型角焊缝的抗拉强度计算公式：σt = 0.7 × σw × L × s其中，σt为角焊缝的抗拉强度，s为焊缝的有效截面宽度。
3. L型角焊缝的抗剪强度计算公式：τ = 0.7 × σw × L × h其中，τ为角焊缝的抗剪强度，σw为焊缝金属的抗剪强度，L为焊缝的有效长度，h为焊缝的有效截面高度。
4. L型角焊缝的抗拉强度计算公式：σt = 0.7 × σw × L × s其中，σt为角焊缝的抗拉强度，s为焊缝的有效截面宽度。
三、角焊缝强度计算实例为了更好地理解角焊缝强度计算公式的应用，我们举一个实例进行说明。
假设有一道T型角焊缝，焊缝金属的抗剪强度为300MPa，焊缝的有效长度为50mm，焊缝的有效截面高度为10mm。
根据上述公式，可以计算出该角焊缝的抗剪强度如下：τ = 0.7 × 300MPa × 50mm × 10mm = 10500N同样地，可以使用相应的公式计算出角焊缝的抗拉强度。
四、角焊缝强度计算的注意事项在进行角焊缝强度计算时，需要注意以下几点：1. 确定焊缝的有效长度和有效截面尺寸是关键，需要根据具体情况进行计算。
锅炉角焊缝强度计算方法JB/T 6734-1993中华人民共和国机械行业标准JB/C 6734-1993锅炉角焊缝强度计算方法主题内容与适用范围本标准规定了锅炉角焊缝强度计算方法本标准适用于额定蒸汽压力大于2.5MYa固定式蒸汽锅炉锅筒,集箱和管道」_各种骨接头连接焊缝和焊接到锅炉受压元件土受力构件的连接焊缝以及在制造,安装与运输过程中所用受力构件的连接焊缝.2名词术语及符号说明2.1名词术语2.1.1对接接头两焊件端面相对平行的接头2.1.2角接接头两焊件端面问构成大于300,小于135'夹角的接头2.1.3'r形接头一焊件之端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头_飞2.1.4搭接接头两焊件部分重叠构成的接头,2.1.5圆钢连接接头两圆形焊件表面连接或一圆形焊件与一非国形焊件连接的接头)2.1.6对接焊缝在焊件的坡口面间或一焊件的坡口面与另一焊件表面间焊接的焊缝.2.1.7角焊缝沿两直交或近直交焊件的交线所焊接的焊缝2.1.8正面角焊缝焊缝轴线与焊件受力方向相垂直的角焊缝,见图2-12.1.9侧面角焊缝焊缝轴线与焊件受力方向相平行的角焊缝,见图2-22.1.10纵向焊缝沿焊件长度方向分布的焊缝.2.1.11横向焊缝垂直于焊件长度方向的焊缝.机械工业部1993-08-21批准1993-10-01实施19622.1.12环形焊缝沿筒形焊件分布的头尾相接的封闭焊缝.图2-1正面角焊缝图2-2侧面角焊缝2.1.13承载焊缝焊件上用作承受荷载的焊缝2.1.14非承载焊缝焊件上不CL接承受荷载,只起连接作用的焊缝,习惯上称联系焊缝.2.1.15坡口深度焊件开坡口时,焊件端部沿焊件厚度方向加_r掉的尺寸2.1.16焊脚尺寸在角焊缝横截面中画出的最大直角三角形中直角边的长度.2.1.17焊缝计算厚度设计焊缝时使用的焊缝厚度.2.1.18焊缝计算长度计算焊缝强度时使用的焊缝长度.封闭焊缝的计算长度取实际长度;不封闭焊缝的计算长度,对每条焊缝取其实际长度减去l Omm2.1.19焊缝计算厚度截面积焊缝计算厚度与焊缝计算长度的乘积.2.1.20全焊透型焊缝焊缝在其连接部位的全厚度上,用熔敷金属充分连接,无未焊透的部位,见图2-3必要时,全焊透型焊缝可用角焊缝进行加强2.1.21部分焊透型焊缝焊件在其连接部位的部分厚度上用熔敷金属连接,尚有未焊透的部位,见图2-4必要时,部分焊透焊缝可用角焊缝进行加强.2.2符号说明G焊缝计算厚度,二;A—焊缝计算厚度截面积,例n2;b—耳板宽度,mm;bI—搭接焊横向焊缝长度,mm;b2—搭接焊纵向焊接长度,圆钢与钢板连接焊焊缝长度,二;b3.佑—弯头耳板尺寸,mm;F3,13,,B2- 'F形接头焊缝长度,mm;1963图2-3全焊透型焊缝图2-4部分焊透型焊缝.—横向耳板与集箱及耳板与弯头连接焊缝圆弧部分的弦长,mm;d—管接头装配前筒体上的开孔直径,二;试)—管接头外径,mm;d,—管接头内径,mm;d,,d2—大,小圆钢直径,二;D;—筒体内径,mm;.—耳板与弯头连接焊缝直段部分的长度,,;厂—管接头,T形接头坡口深度,二;F-集中力,N;FFy.,凡-.r , y,二方向上的集中力,N;h—耳板孔中心沿耳板高度方向到连接焊缝的距离,mm;hi, h2—耳板孔中心沿耳板高度方向至连接焊缝的最大和最小距离,二;H—对接接头坡口深度,nun;k—壳体常数,1/mm;K—等脚角焊缝的焊脚尺寸,mm;K,, K2—不等脚角焊缝的焊脚尺寸,mm;I,焊缝计算长度,mm;M—力矩,Nm;M—端盖与筒体连接处单位圆周长度的弯矩,N"m/m;MM,., M,—绕:, .Y,二轴旋转的力矩,N" m;1964N—端盖与筒体连接处单位圆周长度的纵向力,N/m;尸—计算压力,M】〕a;Q—端盖与筒体连接处单位圆周长度的横向力,N/m;Ro筒体的外半径,弯头外圆弧曲率半径,mm;Rm筒体平均半径,二;s锅筒起吊耳板孔中心至锅筒重心的纵向距离,二;t—筒体有效壁厚,二;t—无孔筒体理论计算壁厚,二;t—管接头壁厚,二;W-焊缝的抗弯截面系数,mm3;Wx. Wy焊缝对二,Y轴的抗弯截面系数,mm3 ;Wk焊缝的抗扭截面系数,mm3 ;X -筒体开孔有效加强宽度,二;a—对接接头V形坡口的坡口角度,度;月—焊缝计算厚度截面与焊脚尺寸K:的夹角,度;Y—力的作用方向与耳板高度方向的夹角,反时针方向为正,度;6—板件厚度,mm;81,灸—较厚和较薄板件的厚度,mm;△一-一~钢板厚度方向未焊尺寸,二;.—两圆钢公切线至连接焊缝表面的距离,mm;,—许用应力修正系数;a—耳板连接焊缝圆弧部分所对圆心角的二分之一,度;产—泊松比;.—正应力,N/mmz;a,—垂直于焊缝计算厚度截面的正应力,N/.' ;"F集中力所引起的正应力,N/mmz ;am-弯矩所引起的正应力,N/mmz;11 M.—均布弯矩所引起的正应力,N/.';aq横向均布力所引起的正应力,N加m';ON—纵向均布力所引起的正应力,N八mm' ;a,—按第三强度理论计算的当量应力,N/.';I',-焊件在室温下的屈服点,N/.';〔司—焊件在计算温度下的许用应力,按相应的强度计算标准规定选用,N /mmz ; r—切应力,N /mmz ;rl—在焊缝计算厚度截面内且垂直于焊缝走向的切应力,N/.2 ;r2—在焊缝计算厚度截面内且平行于焊缝走向的切应力,N/.Z;rF集中力所引起的切应力,N/mm';rM—力矩所引起的切应力,N/mm';1965rmu—均布弯矩所引起的切应力,N/mmZ:ZQ—横向均布力所引起的切应力,N/mm' ;TN—纵向均布力所引起的切应力,N/.';0—耳板焊缝端点连线与耳板横截面的夹角,度;.—弯头直段两端点与弯头外圆弧曲率中心连线的夹角,度3技术要求3.1工艺要求3.1.1焊接材料的强度不得低于焊件的较低强度〔3.1.2焊接及焊接工艺评定应符合有关标准的规定3.1.3按本标准计算的角接接头,两焊脚边的夹角应不小于60'和不大于12003.2结构要求3.2.1角焊缝的焊脚尺寸应符合下列要求:a.对于板件,当与焊脚接触的焊件厚度大于7mm时,其焊脚尺寸不得小于1.5 }百, S为与焊脚接触的焊件厚度.当焊接工艺有保证时,可不受此限当与焊脚接触的焊件厚度不大于7,时,其焊脚尺寸不得小于与焊脚接触的焊件厚度和4二的较小值.b,对于管接头,角焊缝的最小焊脚尺寸不得小于管接头的壁厚和6mm的较小值r c.加强板与筒体的外角焊缝焊脚尺寸不得小于较薄焊件厚度的0.7倍,与管接头的外角焊缝焊脚尺寸不得小于较薄焊件的厚度与6二:的较小值.d.对于板件,角焊缝的焊脚尺寸不宜大于与焊脚接触焊件厚度的1.2倍.对于管接头角焊缝的焊脚尺寸不宜大于管接头壁厚的2倍.3.2.2侧面或正面角焊缝的计算长度不得小于两焊脚尺寸平均值的8倍和40mmo 3.2.3侧面角焊缝的计算长度不应大于两焊脚尺寸平均值的60倍.若大于上述数值时,其超过部分在计算中不予考虑.若内力沿侧面角焊缝全长分布,其计算长度不受此限3.2.4当板件的端部仅采用两侧面角焊缝连接时(图3-1),每条侧面角焊缝长度不宜小于两侧面角焊缝之间距离b,;同时当s:大于12mm时,b;不宜大于1662,当S:不大于12mm时,b,不宜大于200mmo3.2.5杆件与节点板的连接焊缝一般宜采用两面侧焊,或其他不封闭焊缝.所有焊缝的转角处必须连续施焊.3.2.6在搭接连接中,搭接焊缝长度不得小于较薄焊件厚度的5倍,且不小于25mma3.2.7圆钢与圆钢,圆钢与钢板间的焊缝计算厚度,不应小于0.2倍圆钢直径(当焊接两圆钢直径不同时,取平均直径),且不小于3mm,并不大于1.2倍钢板厚度,焊缝计算长度不应小于20mm3.2.5受压元件上的支承耳板焊缝,当耳板厚度不大于12mm时,可采用无坡口的角焊缝;当耳板厚度大于12二时,必须开坡口.3.2.9受力耳板与壁厚不小于100二的受压元件焊接时,应采取措施,以防止母材的层状撕裂.4计算原则4.1基本假定1966图31两侧面角焊缝连接尺寸示意图4.1.1本标准不考虑残余应力,应力集中,疲劳和蠕变的影响4.1.2焊接接头的强度按作用在焊缝计算厚度截面上的应力进行验算.4.1.3集中力,均布力在焊缝计算厚度截面上所产生的应力按平均分布计算.力矩在焊缝计算厚度截面上所产生的应力,根据不同的情况按线性分布(图4-I (a))或按平均分布(图4-1 (b))计算图4-1焊缝计算截面上应力分布示意图4.2焊缝尺寸4.2.1常用焊缝的计算厚度及焊缝尺寸参数按表4-1计算4.2.2管接头焊缝的走向假定为圆形焊缝的计算厚度取肩部和腹部两处数值的平均值腹部焊缝的计算厚度根据表4-1序号9计算.表4-1序号{简图一#妥计算gi矿一一41)菇lit*a一1967续表序号简图焊缝计算厚度焊缝尺寸参数3a二s,「一~刃4'压' k,kz"一k;+kz二"二k_,k;+k一"不k,k, + k1不,k5PY kl走2"二一ki+k:sinp一描恭一"一k; } kg不月6一Q 万k,kik;sinp二歹kzki+kz~7k,k{ + k1不k,,冬kz,a=了尸十kisinp =丁tzcwp - k+k;乎J火f压8丹ki>丫飞1了a=(k, + f)5inp呱"-- kzkim,p二7k;+ki}炸\k,1968序号简图筒体腹部焊缝K的计算焊缝计算厚度续表焊缝尺寸参教当k1 丫飞刀,时,同序号8.当k,时,同序号7;当k2)了飞石时,同序号8门全竺上兰生丛宜差卫~.k沪灭do2R了1为筒体上腹部的焊脚尺寸2Rn当.》60.时,a=H当a c}1图5-1管接头焊缝所承受的总图4-3鞍座式管接头全焊透焊缝荷载示意图5.1.3在内压力作用下管接头对焊缝的作用力按下列公式确定: 鞍座式管接头:F,i=Pa(do一2了)24(5-3)插人式管接头:FjPad45.1.4 由管道系统作用于焊缝上的机械力分量在求荷载分量为:M:,在求荷载分量时可利用下列公式进行坐标变换:(5-4)Fx, F,.,,F,2,Mx,Fx=F,ms(.r,xo)+F,cos(二,Y.)+Fmcos( x,z}) (5-5)F二F,.ocos(y, x o )+F,ncos(y,,, y,)+F.cos(y,二.)(5-6)F,,=F,cos(z,二)+F,cos(z, yo )+F.cos(z,二〕)(5-7)M,=M,ocos(x, xo)+M'cos(x , Yo )+Mwcas(.r, , z)(5-8)My=M_cos (Y , xo )+M-ms(Y,Yo)+M-cos(Y,z) (5-9)M}=M-cos(二,二.)+M yocos(z , Y} )+M'cos(二,:.)(5-10)式中:括号代表夹角,Fx, F,o, F_ M,o, M,,o, M.分别为二.,Yo. .r.轴的力的分量.5.1.5根据下列两种作用力系分别进行焊缝的强度验算:a. Fx,Fy=F+F,,,F.=F},+F,,Mx, My, M} (5-川b. Fn,F,=凡1,F:=F十FA+F,,M,,Mr,M:(5-12)其中,在(5-11)式中,取F与F,;的方向相同,在((5-12)式中,取F与F},+F二的方向相同.FFy., F, Mx, M,, M:与图5-1方向一致者为正.1971:一:.1鞍座式管接头鞍座式管接头焊缝的一般形式如图5-2所示,其中a按表4-1计算.5.2.2弓.2.35.2.4焊缝的计算长度按下列公式计算:1二二(d.一2f+2asinl) (5-13)焊缝的计算厚度截面积按下列公式计算:A=al (5-14)焊缝的抗弯截面系数按下列公式计算:二〔(d.一2f+2a32(d-+2a)(5-15)尹一Zj5.2.5焊缝的抗扭截面系数按下列公式计算:W,=迪d〔 21牛2a )4-(d-2f)0) (5-16)L4la.一Gt+Ga)5.2.6图52鞍座式管接头焊缝应力分量按下列公式计算:A点:F一f盖A(5-17)口尸Q尸COS朋.,一_FArAFy一FsA(5-18)(5-19)aFz=rF,=A` sing(5-20)COsg(5-21)凡一AMQM.二rM二二WM二sing(5-22)cosg(5-23)(5-24)邢M一W一Wl一1(5-25)(5-26)cosP哪凡一W凡一W(5-27)二Asin召(5-28)(5-29)知孙鄂sing(5-30)AN'Jlrl艺BRBFEFBFBM|获r口rT韶bB点:1972:myrB一w o0SarNBU一_M,Wk(5-31)(5-32)5.2.7焊缝强度按下列公式验算:A点:丫(.众+.六+.氛)2+4[(r献+:氛+二众)2+(r氮+:祝)2) <0.74(a)/,l(5-33)'=l aA+aFz一.氛I < 0.74( a) (5-34)B点:丫(,氏+"BFz+,氏)2aB FY )+4((一rBMY+,BF,一rm2+(,BFY一:BBa,,)2) <0.74(v)/q.=一.BMy十.巍+.执}簇0.74(x) (5-36)乐氏5.3插人式管接头5.3.1插人式管接头焊缝的一般形式如图5-3所示,焊缝计算厚度按表4-1序号loo5.3.2焊缝计算长度按下列公式计算:L=ndo (5-37)5.3.3焊缝计算厚度截面积按下列公式计算: A=al (5-38)5.3.4焊缝抗弯截面系数按下列公式计算:cadW=万-4(5-39)5.3.5焊缝抗扭截面系数按下列公式计算:.adWk二2图5-3插人式管接头(5-40)5.3.6应力分量按下列公式计算:A点:(5-41)(5-42)(5-43)(5-44)(5-45)二A二A二A丛w丛从~---一-一一一一rfx峨读魂魂B点(5-46)凡一A一一BFx1973rBMy一F_WrF,一F,ArBMy一MW:},UrB一_M,Mk(5-47)(5-4R)(5-49)(5-50)5.3.7焊缝强度按下列公式验算:A点:..=,不.氛)2a A Fy)+4( ( rM,+rFz)2+(rF.+,AM,)2〕 } 0.74( a)Irl .=卜.氛{簇0.74( a)(5-51)(5-52 )b.B点:a,.=丫(aFx)2+4((二舔,+:认)2+(r氏+:巍)2) -<0.74Ca)iq.=}a歌一(0.74(司{:_:::6耳板连接焊缝::集箱纵向耳板集箱纵向耳板的焊缝形式及受力状态如图6-1所示:6.1.26.1.36.1.419741972图6-1集箱纵向耳板焊缝焊缝计算长度按下式计算:1=2b一20焊缝计算厚度截面积按下式计算:A=al焊缝在耳板平面内的抗弯截面系数按下式计算:(6-1)(6-2)a(b一10)2w=3-一(6-3)6.1.5计算耳板焊缝的应力时,假定M是焊缝的形心,将力F往M点平移,并沿':和y轴方向分解.选取二轴与强度验算点焊缝走向的切线方向一致,Y轴与强度验算点耳板士_焊脚尺寸的方向一致.力的分量按下列公式计算:Fx二Fsin y (6-4)F,.=Fcos y (6-5)M二Fhsiny (6-6)6.1.6应力分量按下列公式计算:F_xA(6-7)(6-8)(6-9)(6-10)(6-11)sinf叫呵叫二A乙AM一WM一WrF.口Fy二叭咖加6.1.7焊缝强度按下列公式验算:..=丫( aFy+I'M )2+4((rFr+,M)2+(rF.)Z)簇0.74 (a) /} (6-12).二I CF,,+aM 1_<0.74(a) (6-13)6.2集箱横向耳板与弯头耳板6.2.1集箱横向耳板的焊缝形式及受力状态给出图5-l和图5-2两种情况,弯头耳板焊缝的形式及受力状态给出图6-4一种情况,图6-2和图6-3都是图6-4的特殊情况,计算方法按图6-4给出,当b4=0, e=0时,图6-4就变成图6-3,当b4=0,.=.,0=0时,图6-4 就变成图6-2图6-2集箱横向耳板焊缝及受力状态示意图(1)与图64相对应的角参数按下列公式计算:1975图6-3集箱横向耳板焊缝及受力状态示意图(2)图6-4弯头耳板焊缝形式及受力状态示意图C一'J (b一b, )z+〔*,一h2一ve2 - (b; - b4)2)2(6-14)1976二二arcsincZK(6-15)arct只叭一h,b一b.,(6-16)m=arctg凤(6-17)6.2.3焊缝计算长度按下式公式计算:一2( aRoB90一10)(6-18)6.2.4焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A二aZ焊缝在耳板平面内的抗弯截面系数近似地按下列公式计算:a(}/ (h,一h, )Z+(b一b, )z一10)2W='二二-''己三一(6-19)6.2.5(6-20)6.2.6计算耳板焊缝的应力时,假定M是焊缝的形心,将力F沿M点平移,并沿X 和Y轴方向分解.选取X轴与强度验算点焊缝走向的切线方向一致,Y轴与强度验算点耳板上焊脚尺寸的方向一致.力的分量按下列公式计算:a.A点Fx一Fsin( y+0+号一0)F,一Fcos( y+"+号一0)M一;/ht 2 hZSinY - 2 COSY)(6-21)(6-22)(6-23)F'二一Fsin(,一"斗号一0)F,一Fcos( y -"+管一0),一.(兴-,Sing一BZCOSy )(6-24)(6-25)(6-26)6.2.7应力分量按下列公式计算: A点:F二rFn二A(6-27)sin3(6-28)cosh(6-29)『MA=,rMA=0+w 1z /Si0Rw 12 /cosR(6-30)0+(6-31)F一AE一AJ八卜.自U==:oS眼叭叭MlwMlw1977M了田MA二而sin+万v丫,'(632)bC点于'xrF'二不A:;v一F',=A sin}3于'气r b,.一了cos(7.M.一W colt.一} )sinj3r M(,二X-("一2 I cosi3r MC一Msinl"一2)(6-33 )(6-34 )(6-35)(6一3())(6-37)(6一38)6.2.8焊缝强度按下列公式验算:.一丫又了雨丁舀赢砰不可(丁F丁于而,)- +( a'r,. + aMe )= + 4 ((r r-,- + r MA)(:F=+-r.;v}A)=)蕊 0.74(x)/q (6-39)二二一aF,十aA,一共0.74(司(6-40)h.〔'点:.一了(a}r+amc),十4((,'F,+r' MC)十(层飞x+打MC)-)'0.74(a)/,1(()41).二}.丫,十.,,i蕊0.74(a) (6-42)6.3锅筒起吊耳板6.3.1锅筒起吊耳板一般采用纵向双耳板结构为增加耳板平面外的抗弯刚度,应在耳板孔附近部位用对称布置的两个纵板将两耳板连接起来.纵板的横截面积应大于单个耳板净截面积的十分之一,耳板及焊缝形式与集箱纵向耳板相同6.3.2锅筒起吊过程中的最危险状态如图6-5所示:6.3.3焊缝计算长度按下列公式计算;1二4(b一10) (6-43)6.3.4焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A二al (6-44)6.3.5焊缝在耳板平面内的抗弯截面系数近似地按下列公式计算:2a(6一10)(6-45)6.3.6耳板肪堂的外力按卜列公式计算:起吊时应考虑1.1倍的动载系数后的锅筒全部重量F,由图6-5求得:夸〔l-省(R h )tgy)(6-46)1, )tgy)若考虑(6-47)尺lS 十 fF一2 -一飞-r卜立当F:大于F,时,只需校核F:端的耳板焊缝.1.2的不均匀系数,则F:端所1979图65锅筒起吊过程中危险状态示意图承受的荷载按下列公式计算:F'2一0.6F'(1+告(:.+')tgy):,一..6F( l+告(*.+h )tgy)sinyF,一..6F(,+去(*.+h )tgy)cosyM一..6F(1+去(*.+h )tgy)hsiny6.3.7应力分量按下列公式计算:(6-48)(6-49)(6-50)(6-51)F,rFx =万(6-52)(6-53)(6-54)(6-55)(6-56)sinf叫sinfcosf二A二AMWM一W=二=-一畅场咖蜘6.3.8焊缝强度按下列公式验算:,.二丫(.肠+xM)z十4((rFv+rm)Z+(:二)z)镇0.74(x)/l (6-57).=aF}.+am(0.74(x) (6-58)7水压试验端盖连接焊缝7.1焊缝类型与参数7.1.1常用的水压试验端盖焊缝类型与参数如图7-1所示,图7-1 (a)按对接焊缝计算,1979图7-1(b)按角焊缝计算'1图7一I常用水压试验端盖焊缝形式(fl)对接焊缝;(b)角焊缝7.1.2对于焊缝计算厚度的抗弯截面系数按下列公式计算:W一着(7-1)7.2受力分析7.2.1根据筒体与平端盖的整体结构的理论分析,解出如图7-2所示的水压试验端盖焊缝所受的力N, M, Qa7.2.2端盖与筒体连接处单位圆周长度的纵向力按下列公式计算:N一告P(R,一_t2(7-2)7.2.3端盖与筒体连接处单位圆周长度的弯矩按下列公式计算对图7-1 (a)扒M一尸( R ,合)0.331.尽v入, (0.205择一..421tK[I 2.182低ts 2.545()'___尺,1t+U.jI了一{份t,d+0.086rS(7-3)542t8 n划+t一占-R-!护OO9+b,对图7-1 (b)援一盯 ,0.331Y R一〔.M= P(R}一言,一205)2+k[1+2.182.RC -Ljkt-}音一0.421S2.54519800.317令(青)' (0.346:一0.26 }2 )畔t一占-R-1;.98择帐)3: .二42暗) 4: Z1. 98}m (S) + 0.542(-})〕一嗽钾.巴(7-4)壳体常数k按下列公式计算:,二31(一)cz),.R二(7-5){一;比值(按下列公式计算:Rmk,{JQ M;=-Rtz(7-6)图7-2水压试验端盖焊缝7.2.4端盖与筒体连接处单位圆周长度的横向力按下列公式计算:的受力状态水意图a,对图7-1 (a):Q一"("一合0.661撅 0.408了今( S )z2.182援tS 2一545(l,+0.318今(81Y 0.655( S1.98择(tS)' 0.542( S(7-7)b对图7-1 (b):62一尸(*.一合)0.661} Rm一..408择(S )2y2 0.318k(1 + 2.182念tS一2 545(舌1z2.545(8 / '.98Itm(8 )3 0.655( S)' 0.405令(S)''彗一;"择(81)'S+0.542(5 )4}2)(7-8)7.3应力分量的计算7.3.1对图7-1 (a)焊缝计算厚度截面上的应力分量按下列公式计算: aN6M,(7-9)州"一6Mt2(7-10)(7-11)ar7.3.2对图7-1 (b)焊缝计算厚度截面上的应力分量按下列公式计算: (7-12)1981门尸仍 CN一a -一NJrN一Nsin}a..一孚sin(7-13)(7-14):一分ms}am.一6MZ sina(7-15)(7-16)7.4强度校核7.4.1对图7-1 (a)必须同时满足下列各项要求:".=丫(.,士.MY+4( r0)-毛1.7(a)/Ia=I aN土"Mu镇1.7(a)..一,/ (Col+4(70)2 < 0.74(a)/7a=aN蕊0.74(a)端盖必须满足:(7-17)(7-18)(7-19)(7-20).,八.,.t,厂P0劣u.a}找m一万'入了-二万'丫七aJ(7-21)7.4.2对图7-l (b)必须同时满足下列各项要求:..=丫(一.N士11 M.+'IQ )2十4(7N+r0)-镇1.7(a)/i.=卜UN土aMu+aQ{成1.7(a)a.一丫(一.N+aQ )z+4(rN+rQ)Z <- 0.74(a).=I一ON+UN毛0.74(a)端盖必须满足公式(7-21)的要求.8国钢构件连接焊缝8.1圆钢与平板搭接8.1.1圆钢与平板的搭接如图8-1所示:(7-22)(7-23)(7-25)图8-1圆钢与平板搭接8.1.2焊缝计算厚度按下列公式计算:a=0.7K(8-1)8.1.3焊缝计算长度按下列公式计算:19828.1..1〔83)8.1.5/=2(b.一10)焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A二GI焊缝强度按下列公式验算:(8-2)一炙0.37(a)/}(8-4)8.2圆钢I圆钢的搭接8.2.1圆钢与圆钢的搭接,如图8-2所不:8.2.2焊缝计算厚度按下列公式计算:G二0.1(d,+2d2)一.(8-5)8.2.3焊缝计算长度按下列公式计算:/=2(b2一10) (8-6)8.2.4焊缝计算厚度截而积按下列公式计算:A="/(8-7 )8.2.5焊缝强度按下列公式验算:图8.2圆钢与圆钢搭接F八,,r=万气u.J/(ajiq(8-8)8.3圆钢与钢板的连接8.3.1圆钢与钢板的连接,如图8-3所示:8.3.2焊缝计算厚度按下列公式计算:a.对图8-3(,,)子一△"=万一b.对f-}18-3 (b):G=0一△8.3.3焊缝计算长度按下列公式计算:1=4(b:一10)8.3.4焊缝汁算厚度截面积按下列公式计算:A=Gl8.3.5焊缝强度按下列公式验算:(8-9)(8-10)(8-11)(8-12):一斋,0.37(a)/q(8-13)9其他连接焊缝,.1单钢板两边焊的'r形接头9.1.1单钢板两边焊的'r形接头如图9-1所;h9.1.2焊缝计算长度按下列公式计算:l=2(月一10)9.1.3焊缝计算厚度截而积按下列公式计算:八=ul9.1.1焊缝的抗弯截而系数按下列公式计算:(9-I)(,2)19H3a一△a一△-..-.口ra场气.'-勺口A}a圆钢与单俐板的连接A户}一hA一(b)圃铜与双钢板的连接图8-3圆钢与钢板连接图9一1单钢板两边焊T形接头W,a(8一10)23(9-3)1984w,万而B - , Al 10坛((2a+.一:`)3一(.一:f)3) ,,妇".',/(9-4)9.1.5应力分量按下列公式计算:F,aFx=AF,CFz=万cos(3(9-5)n)3(9-6)二八,J,,,,,J,,JJIRn,nl,1内,华华-l-l+l-l((n,gC,9产lj..,了'/才,知 co从耐从耐鄂鄂t FYCFz=(9-7)--一一----MxMx场哑Jr口r9.1.6焊缝强度按最大应力点A点的应力验算:创(aFx+..+a,,,,+,M,,)2+4((一:.+IF,+二,+:场),十(IFy)2)毛0.74(x)/v.=I aFx+aFz+am.+am, I成0.74(x)(9-14)(9-15)9.29.2工字形封闭焊的T形接头工字形封闭焊的T形接头如图9-2所示:9.2.29.2.3图9-2工字形封闭焊T形接头焊缝计算长度按下列公式计算:l = 2(2B,+B,一28,一62+2a)焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:(9-16)1985A=al9.2.4焊缝的抗弯截面系数按下列公式计算:(9-17)Wx(B2+2a)(B,+28,+2,)'一(B:一82) (B,一2.)'一〔B2 (BI+28,)'一(B:一82)B;) 6(B,+28,十2a)(9-18)Wv(B1一2a)(&2+2.)'+2(81+2a)(Bz+2,)'一(B, 8'2+28, B2)6(B2+2a)(9-19)9.2.5(9-20)9.2.6焊缝的抗扭截面系数按下列公式计算:Wk=2a(2(81+a)(BZ+a)+(B,一a)(82+a)〕应力分量按下列公式计算:a.在B,边上: FxaFx=万FxTFa=面oosR(9-21)n(3(9-22)二ArFy=(9-23)(9-24)(9-25)(9-26)(9-27)枷%cosn枷%cos,卸--一---气执呱rMx=(9-28)(9-29)(9-30)伪九一气气yM-WM一W.一b.在B2边上:(9-31)凡-ArFy=其他应力分量同(9-24)一(9-30)式.(9-32)(9-33)MMZrF勺勺」9.2.7焊缝强度按最大应力点A点的应力验算:在B1边上:..=-,/ (aF.+..+.,+.,),+4((一rFz+:.+rN,h,+r},gy)2+( rFy一:*),〕毛0.74(,,)/q(9-34)1986.二I CF+..+ow+am, 1<0.74(x)(9-35)b.在B2边上:0e=丫(一..+..十.,+ayy)2+4((rF,+rF.+a =一UFv+aF十anv}+rN&'一:m})2+(rFz一:Nl:)2) <0.74(a)/p(9-36),w簇0.74(a) (9-37)9.3箱形封闭焊的T形接头9.3.1箱形封闭焊的T形接头如图9-3所示:9.3.2(9-38)9.3.3(9-39)9.3.4图9一3箱形封闭焊的T形接头焊缝计算长度按下列公式计算:1=2(B, + B2一2f+2a)焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A=al焊缝的抗弯截面系数按下列公式计算:W,(B2一2f+2a) (B,一2f+6(B1-)3一(B2一2f)(Bl一2f)+2a)(9-40)Za一ZfWy=(B,一2f+2a)(B2一2f*2a)'( B;一2f) (B:一2a)36(B:一2f+2a)(9-41)9.3.5焊缝的抗扭截面系数按下列公式计算:Wk=2a(Bl一2f+a)(B:一2f+a)9.3.'在与图9-2受力形式相同情况下的应力分量按下列公式计算:a.在B1边上:同式(9-21)一式(9-30)b.在B2边上:同式(9-24)一式(9-30)和式(9-31)一式(9-33) a9.3.7焊缝强度按最大应力点A点的应力验算:a.在B1边上:同式(9-34)一式(9-35)0b.在B2边上:同式(9-36)一式(9-37)0(9-42)19879.4仅有横向焊缝的搭接接头9.4.1仅有横向焊缝的搭接接头如图9-4所示:9.4.2(9-43)9.4.3图9-4横向焊缝的搭接接头焊缝计算长度按下列公式计算:1=2(B一10)焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A=al焊缝抗弯截面系数按下列公式计算:按应力方向垂直于焊缝形成弯矩:(9-44)9.4.4WI=b.按应力方向平行于焊缝形成弯矩:a(b,一10)3(9-45)Wz=a(bl一10)(b2+a)9.4.5应力分量按下列公式计算:(9-46)(9-47)二A会COSRA` sing(9-48)(9-49)Fx==rFzFz口ramy=r入1,=箫cosy命51/(9-50)sin(9-51)丛Wz(9-52)9.4.6焊缝强度按下列公式验算:丫(..+,M,)2+4((,F,+r, M, )2+( rF.)2)(0.74(a)/,1 .二{aFz+am,}镇0.74(司a,=V(.二)2+4(( .F}2)+( r }My+rFx)2) < 0.74(a)/r1 a=..1毛0.74(x)(9-53)(9-54)(9-55)(9-56)9.5仅有纵向焊缝的搭接接头9.5.1仅有纵向焊缝的搭接接头如图9-5所示:9.5.29.5.3图9-5纵向焊缝的搭接接头焊缝计算长度按下列公式计算:1=2(b2一10)焊缝计算厚度截面积按下列公式计算:A=al焊缝抗弯截面系数按下列公式计算:按应力方向垂直于焊缝形成弯矩:(9-57)(9-58)9.5.4W,=b.按应力方向平行于焊缝形成弯矩:a(b2一10)23(9-59)W:=a(b:一10)(b,+a)9.5.5应力分量按下列公式计算:(9-60)F,A'cos"(9-61)F可sin/3F, A(9-62)(9-63)==凡FxFxr口r口My_丛___.一Wl u;N(9-64)1989M.=W sm/s(9-65)_丛My一WZ(9-66)9.5.6焊缝强度按下列公式验算:..二了("F,+"my),+4((TFx+r'My)Z + (rF,)Z)镇0.74(x)/p.=aFx+am,(0.74(x)(9-67)(9-68)..=丫(aFx)2+4(( r,)2+( r'My+rFz)2)(0.74(x)/q(9-69).=.,镇0.74(x)(9-70)参考文献1. GB 3375-1982《焊接名词术语》中国标准出版社1983年2. GBJ 17-1988《钢结构设计规范》中国计划出版社1989年3.AISC《建筑用结构钢设计,制造与安装规范》1976年4. ASME《锅炉及压力容器规范》第I卷《动力锅炉》5. ASME《锅炉及压力容器规范》第Vul卷《压力容器》第一册6. ASME《锅炉及压力容器规范》第m卷《核动力设备》7. ASME《锅炉及压力容器规范》第Vm卷《压力容器》第二册另一规程8.李之光等编著《锅炉材料及强度与焊接》劳动人事出版社1983年9.「日]中山秀男《锅炉设计》劳动人事部《锅炉压力容器安全》杂志社1983年10.{日1佐藤邦彦向井喜彦丰田政男《焊接接头的强度与设计》机械工业出版社1983年11.((Design rules for are-welded Connections in Steel submitted to static loads)) Welding inthe world Volume14 No. 5 197612.陆明万《分析设计的一般准则》广州压力容器规范宣讲班资料1988年13. ASME《压力管道法规》《动力管道》14. SDGJ6-1990《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》15. BS5500-1985(非直接火压力容器》16. GBJ 17-1988《钢结构设计规范》条文说明17《机械工程手册》,第26篇,《焊接结构》机械工业出版社1979年18. GB 9222-1988《水管锅炉受压元件强度计算》机械工业出版社1991年19.薛明德《圆柱形压力容器平封头的应力分析》《化工设备设计》1980年第3期20.魏明钟编著《钢结构设计新规范应用讲评》中国建筑工业出版社1991年附加说明:本标准由机械工业部上海发电设备成套设计研究所提出并归口.本标准负责起草单位哈尔滨锅炉厂,上海发电设备成套设计研究所.本标准参加起草单位北京巴布科克威尔科克斯公司,东方锅炉厂,锅炉厂,北京锅炉厂,杭州锅炉厂.本标准起草人程丰渊,薛之年,韩肇俊,陈恭颐,肖忠华,王志文,毛韧,何振康,蒋著,潘如,王春繁.上海锅炉厂,武汉吴如松,何本寿,1991。
