怎样应用角焊缒的基本公式?

角焊缝的强度和外荷载的方向有关，侧面角焊缝的强度最低，正面角焊缝的强度最高，斜焊缝介于二者之间。下面分别介绍角焊缝在各种外力作用下的计算方法。

(1)承受轴心力作用时直角角焯缝连接的计算

当焊件受轴心力，且轴心力通过连接焊缝中心时，可认为焊缝应力是均匀分布的。

如图5-10所示双面角焊缝的T形连接，在角煤缝有效截面形心处受斜向轴心力的作用。计算时，将N分解为垂直于焊缝和平行于焊缝的分力Nx= Nsinθ;Ny= Ncosθ,然后按式(5-8)计算σf和τf代人式(5-5)验算角焊缝的强度。

在钢桁架体系中，常有角钢和节点板用角焊縫相连而受轴心力作用的情况，如图5-11所示。为了使角焊缝轴心受力，应使各组成角焊缝传递之力的合力和角钢杆件轴线相重合。

对于三面围焊，如图5-1b所示，可先假定正面角焊缝的焊脚尺寸hg,求出正面角焊缝所分担的轴心力N3。腹杆为双角钢组成的T形截面，且肢宽为b时:

考虑到每条焊缝两端的起灭弧缺陷，实际焊缝长度为计算长度加2h;但对干三面围焊，由于在杆件端部转角处必须连续施焊，每条侧面角焊缝只有一端可能起灭弧，故焊缝实际长度为计算长度加h;对于焊缝两端采用绕角焊的侧面角焊縫实际长度等于计算长度(绕角焊縫长度2h,不进人计算范围)。

当杆件受力很小时，可采用L形围焊(图5-11c)。由于只有正面角焊缝和角钢肢背上的侧面角焊缝，令式(5-11)中的N2=0,得:

角钢肢背上的角焊缝计算长度叮按式(5-14)计算，角钢端部的止面角焊缝的长度已知，可按下式计算其焊脚尺寸:

[例5-1]试设计双盖板的角焊缝对接接头，如图5-12所示。已知钢板宽为B =270mm,厚度t1=28mm，拼接盖板厚度t2=16mm，栟接缝10mm。该连接承受的轴心力设计值N=1400kN(静力荷载)，钢材为Q235-B,焊条电弧焊，焊条为E43型。

[解]设计拼接盖板的对接连接有两种方法。一种方法是假定焊脚尺寸求焊缝长度，再由焊缝长度确定拼接盖板的尺寸。另一种方法是先假定焊脚尺寸和拼接盖板的尺寸，然后验算焊縫的承载力。如果假定的焊脚尺寸不能满足承载力要求时，则应调整焊脚尺寸，再行验算，直到满足承载力的要求为止。

角焊缝的焊脚尺寸h;应根据板件厚度确定:

由于此处的焊缝在板件边缘施焊，且拼接盖板厚度b=16mm>6mm,t2<t1，则:

拼接盖板的宽度b就是两条侧面角焊缝之间的距离，应根据强度条件和构造要求确定。根据强度条件钢材种类相同的情况下，拼接盖板的截面积A'等于或大于被连接钢板的截面积。

选定拼接盖板宽度b=240mm,根据构造要求，应满足:

b =240mm <lw=335mm，且b<16t = 16×16mm =256mm

又:

A' =240×2×16mm= 7680mm >A =270×28mm× =7560mm×

满足强度要求。故选定拼接盖板尺寸为—240×16×680。

2)采用三面围焊时(图5-12b),一般情况下,为防止因仅用侧面角焊缝引起板件拱曲过大，常采用三面围焊，并且可以减小两侧侧面角焊缝的长度，从而减小拼接盖板的尺寸。设拼接盖板的宽度和厚度与采用两面侧焊时相同，仅需求盖板长度。已知正面角焊缝的长度'=b=240mm,则if面角焊缝所能承受的内力为:

考虑二面围焊连续施焊，故可按-条焊缝仅在侧面角焊缝-端减去起落弧缺陷。

3)采用菱形拼接盖板时(图5-12c).当拼接盖板宽度较大时，采用菱形拼接盖板可减小角部的应力集中，从而使连接的工作性能得以改善。菱形拼接盖板的连接焊缝有正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝等组成。设计时一般先假定拼接盖板的尺寸再进行验算。拼接盖板尺寸如图5-12c所示，则各部分焊缝的承载力分别为:

正面角焊縫:

N1=2helwβtf=2×0.7×10x40x1,22×160kN = 109.3kN

侧面角焊缝:

N2=4hebuf=4×0.7 ×10×(110-10)×160N =448.OkN

[例5-2]试设计如图5-13所示角钢与节点板的角焊縫连接。已知轴心力设计值N=830kN (静力荷载)。角钢为2 L 125×80×10 (长肢相拼)，与厚度为12mm的节点板连接，钢材为Q235-B,焊条电弧焊，焊条为E43型。

(2)承受弯矩、轴力和剪力作用下的角焊缝连接计算

梁或柱上的悬伸构件常通过其端部角焊缝连接在钢柱或其他构件的表面，而承受弯矩、轴心力和剪力作用。如图5-14所示的双面角焊缝连接承受偏心斜拉力F作用，计算时可先把作用力移到焊缝的形心处，此时角焊缝同时受轴心力N、剪力V和弯矩M的共同作用。图中A为危险点，其所受由M和N产生的垂直于焊缝长度方向的应力为:

[例5-3]如图5-15所示，角钢两边用角焊缝与柱相连，角钢截面为200×125×16,短边外伸如图。荷载设计值F=390kN，其作用点与柱翼缘板表面距离e =30mm，Q345B钢，焊条电弧焊，焊条E50型。试求角钢与柱连接角焊缝的焊脚尺寸(转角处绕角焊2ht，可不计起落弧对计算长度的影响)。

[例5-4]如图5-16所示，牛腿与柱连接的角焊缝。牛腿截面及焊缝布置如图所示。承受静力荷载设计值F =470kN，钢材用Q235B，焊条电弧焊，焊条E43型。试求所需焊脚尺寸。

2)角焊缝有效截面的几何特性，焊缝计算长度如图5-16b所示，设所有角焊缝的煤脚尺寸均相同，焊缝有效厚度为h。=0.7h。由于焊缝有效厚度与整个牛腿截面尺寸相比是很小的，计算截面几何特性时可把各段焊缝有效截面看作为厚度为he的一些“直线段”紧贴在牛腿钢材的表面。由此引起的误差很小，可忽略不计。

(3)承受力矩或力矩与剪力共同作用的角焊缝连接计算如图5-17所示，为一受偏心剪力F作用的搭接接头。将力F分解并向角焊缝有效截面的形心0简化后，可与图所示的力矩T和剪力V单独作用等效。

在计算力矩T作用下焊缝产生的应力时，--般假定被连接件是绝对刚性体,而焊缝则是弹性工作。这样，在力矩T作用下，板件将绕焊缝有效截面的形心0转动，焊缝上任意.点应力的方向将垂直于该点至形心的连线，大小则与该点至形心的距离r成正比，故最危险点应在r最大处，即图中的A或A'点。根据材料力学中的扭转公式，可得A点应力: