第三章连接课后习题参考答案docWord文件下载.docx

1、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2X10J焊缝等级为一级。【解】由于对接焊缝承受变化轴力作用，必须先确定英疲劳容许应力，然后进行强度验算。 （一）按钢规验算1 （1）疲劳验算：该焊缝为2类，容许应力幅为：Ao- = | Aw = lfhe =380x24 = 9120/mn1=149J2 ,44 不满足疲劳强度要求。 （2）静力强度验算（-）桥规（1）疲劳容许应力訂。验算构件为焊接，疲劳应力为拉一拉构件最大应力为拉应力，连接属5.2类，相应容许应力为II类，b

2、= 1217M/M疲劳验算公式和 bmin） 0q=l, r = 1 , /； =1 （此三项系数均为假泄的一种情况，实际按规范表查）b =（K血一 crmin） = 142Mpa rtcrQ = 121 IMpa.按桥规不满足疲劳强度要求。I =-x8x 200 +2xl00xl2x （100 + 6）2 = 3.23x 10也 VV =- = 2.88xl05w?m3x h/2Swl =100 x12x106 = 127200 nun3Sw = 127200 +100 x8x50 = 167200 mm3=1389川/沪max = 138.9 + 62.5 = 201.4.6N/m/n2

3、ftw = 265N/mm2irmax呎 200x10767200 “29.4加；J WON/亦3.23x10* x8b = b时 + 八 13&9x|g + 62“186.5N曲 2心 200x2 “27200 = 98.5“加 +3计=V186.52 +3x98.52 = lS3.1N/mm2 Aftw = 29.5N/mnr2. 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的截而而积A=67.05cm2：抵抗矩Wx=692.2cm2：腹板截而而积Aw=25.4cm2o k: S讦27.5 295mm试按照钢规和

4、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：J2 J2/V = Fxcos45 = F； = Fxsin45 = F2 2M =520 = 10 后1.钢规 f： = 25MPci； fsw =125MPa对接焊缝A点处弯曲应力最大，由N M ,八F=694KN得,3+皿67.05692215中和轴处剪应力最大，T得 3 12.527.5x0.95F=461.8KN根据翼缘和腹板相交处折算应力应满足：g +3r,2 1.1/M 得N 290、迂 12 匚 10V2 290 厂 n n9onAr6 =+ crx F + x F = 0.02906F,A 320 67.05

5、692.2 320州s“ = 130x 15 X （160-7.5） = 297.4cm5卫/2Fx 297.4 =02f11076x0.95J（0.02906F+3（0.02F）2 1.1x21.5得F=527KN 按钢规F的最大值为461.8KN。【按照桥规做为选作题】1、桥规 o = 145MPa r = 85MPaN M（J =+K 4.氏Q/2F 十 8.5 F=314KNW +3r, l.lcrM得N 290、/2 厂 10290 厂 n noonAr6 =+ CFX F + X F = 0.02906F,1 人 320 67.05 692.2 320SE = 130x 15 x

6、（160-7.5） = 297.4c/?5= V2/2Fx297.4 = 0（）2F/. a/（0.02906F）2+3（0.02F）2 12X5OO=6OOOmm2o2） 焊脚尺寸 _对手工焊，焊脚1.577 = 1.5、p = 5.2mm,1* _ =512/（4X4.2X160）=190. 5mmv60九=360mm407h启hmax =8/ =8x6 = 48 符合规范规圧实际侧焊缝长度Avi = Avir +5 = 195.5mm,取为200mm。2. 5图（尺寸单位:mm）所示钢板牛腿用四条贴角焊缝连接在钢柱上（无引弧板儿钢材为Q235,焊条E43型。焊角尺寸角焊缝强度设计值为 =

7、 60MPa试确左最大承载力Po解Aw =4X0.7xl0X200=5600mm2:Ww =4 X 0.7x 10 X 200%= 186666.7mm3:V = P. M=P0 = 1OOP：亡= V/A = P/5600b, = A/ / W；v = 100 P /186666.7= P /1866.7 = 160Mpa所以 P 1.57 = 1.5V12 = 5.2mm角钢肢尖处最大的:hf gm （1 2） = 10 -（1 2） = 9 8mm角钢肢背处最大町:h 1.2rmin =1.2x10 = 12”角钢肢尖和肢背都取hf = Smm。采用三而围焊正面角焊缝承担的力为：他=0.

8、7h,Tlj3, /；=0.7 x 8 x 2x125x1.22x160 = 273280N = 273.33所以侧而角焊缝实际受力：N=a、N_NJ2 = 0.67 xlOOO-273.3 / 2 = 533.4RNN产a、N_NJ2 = 0.33x1000-273.3/2 = 193.35RN所以所需侧焊缝的实际长度为:N 533 4IO3人 + 旳=曲万5 =2；07x8x160 + 8 = 36取丽”（同理：若取巧则三而围焊时焊缝尺寸取肢背6-430,肢尖6-180；两而侧焊时 焊缝尺寸取肢背6-510,肢尖6-260）2. 8试设计如图所示牛腿与柱的连接角焊缝，钢材为Q235 B,焊

9、条为E43型，手最大 /仃: 1.2/ = 1.2x12 = 4Amm取 h / = Smm。计算焊缝有效截而的形心位置：_ 5.6x150x（200+12 + 2.8） + 5.6x（150-12）x（200-2.8） + 2x5.6x（）2y = 二 5.6x150 + 5.6x（150-12） + 2x5.6x（200-5.6）=143.7mm焊缝全部焊缝有效截而的惯性矩为：1 1 194 4 .I =2x x5.6xl94.43+2x5.6x1944x（ 一 -143.7）2” 12 2+150 x56x （200 + 12 + 2.8 143.7）2 + 5.6x （150 -12）

10、 x （200 - 2.8 -143.7）2= 18023011.3/7/?/故焊缝顶端由于M引起的最大正应力为空=98x10520 +2 + 56一i43.7248.2N/,加Iw 18023011.3 p, / =1.22x160=195.2/mm2焊缝下端由于M引起的最大正应力和由于V引起的最大剪应力为M” 98x103x120 OQQV/ 2=-= x 147.3 = 93.8N / mm I 18023011.3 A/=1.22x160=195.2W / mm2VS _ 98x103x5.6x（150x71.1 + 138x53.5 + 2x50.72/2）18023011.3x2x

11、5.6=56.0/V/nmf f： = i60N/mnr牛腿翼缘与腹板交接处焊缝有弯矩M引起的正应力和剪力V引起的剪应力的共同作用 （假左剪力全部由腹板焊缝承担并按近似汁算）：=98x10 _43.75N/2x200x5.6合力为（）2 + r2 = （）2 +43.752 =53AN/mm2 / = 60N/mm2 P, V 1.22 儿焊缝的设计 根据构造要求，取存=8曲，则焊缝为端焊缝，受轴心力N与弯矩M作用。N = F = 98kN M =屁=98 x 20 = 1960的初？焊缝截而惯性矩为：/ = 2x x5.6x 200- = 741cm4 12焊缝端部受正应力最大：_ N My

12、 _ 98x10 1960x10、100一 0.7/7T/ *77一 0.7x8x2x200 + 747xlO4j H M=70N/mm2 F 2455kN即该连接所能承受的最大荷载为245.5kNo螺栓连接参考答案1.普通螺栓、摩擦性型髙强度螺栓、承压型高强度螺栓受剪型连接的传力机理是什么？ 【答】普通螺栓受剪型连接依靠栓杆抗剪和孔壁承压传力：摩擦性型离强度螺栓受剪型连接依靠板件间的摩擦力传力；承压型高强度螺栓受剪型连接依靠栓杆抗剪和孔壁承压传力。髙强螺栓预拉力设汁值是这样确龙的：基于钢材的屈服强度，考虑材料的不均匀性， 为防止预拉力的松弛而需要的超张拉以及拧紧螺栓扭矩产生的剪力等因素进行综

13、合确左， oaog即：戸二二&右厶&。5.螺栓群在扭矩作用下，在弹性受力阶段受力最大的螺栓其内力值是在什么假左条件下求 得的？【答】螺栓群在扭矩作用下，其内力计算基于下列假左：被连接板件为绝对刚性体：螺栓是弹性体：各螺栓绕螺栓群的形心旋转，使螺栓沿垂直于旋转半径r的方向受 剪，各螺栓所受的剪力大小与r成正比。8.螺栓的性能等级是如何表示的？【答】螺栓的性能等级“m.n级”，小数点前的数字表示螺栓成品的抗拉强度不小于 mX 100N/mm：,小数点及小数点后的数字表示螺栓材料的屈强比一屈服点（高强螺栓取条件 屈服点）与抗拉强度的比值。3-1.试设计图的粗制螺栓连接。F=00kN （设计值），勺=

14、30c？60_85.6（L【解】：（1）螺栓计算：先布置好螺栓（如图所示），再进行验算。选用2120普通螺栓，一个抗剪螺栓的承载力设计值为： 抗剪承载力设计值皿 nd1 .h i 3.14x20： , .A .N： = n / = 1 x xl40 = 44kN承压承载力设讣值疋=工# =20x10x305 = 613N寫=N：=44kN螺栓受力计算：螺栓受剪力V和扭矩T共同作用:V = 100/CVT = 100x （300 +102.5） = 40.253 m最外螺栓受力最大，为Nl = Tyx /（Ex； + Zyr2） = 40.25 x200 x 103/10 x42.52 +4x（

15、1002 +2002）=40.25 x200x103/21 8062.5 = 36.9WN, = m /（&： + Xy-） = 40.25 x 42.5 x 10 / 218062.5 = 7.8kN =V/n = 100/10=10W故有：N严 J（N）2+（N$+M；）2 = J36.b+（7.8 + 10）2 = 41 MN 血=44kN 满足要求。（2）钢板净截面强度验算钢板截而1-1而积最小，而受力较大，应校核这一截面强度。其几何参数为：An = t（b一= 10 x （500 - 5 x 21.5） = 3925 nun2In =10x5003/12-10x21.5x（1002

16、+2002）x2 = 8266.7cw4Wn =Z/r/25 = 330.7cm3S= x- = 1x252/8 = 78.1cw3 2 4钢板截而最外边缘正应力o- = T/Wn = 40.25 x 103 /330.7 = 121 JN! nun2 /= 215 TV/mm2钢板截而靠近形心处的剪应力=7.5N/nun2 f = 25N/mm2VS _ 100X78.1X102T 10xlx503/1232试设讣如图所示角钢与连接板的螺栓连接，竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接, 构件钢材为Q235-B,螺栓为粗制螺栓，并分别考虑支托是否受剪两种情况。承压承载力设汁值N【= 22x14x30

17、5 = 939kNin=N? =93.93所以连接所需螺栓数为“ = N/N：in =350/93.9 = 3.7取4个，连接构造如图所示。竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接设计 假泄剪力V由支托承受，螺栓只受轴力N作用7V = Feos a = 247.53 螺栓采用M22,取; = 8,按如图所示布巻，验算螺栓承载力。 一个螺栓的受拉承载力为 = A/ = 303.4x 170 = 51.63假泄螺栓受力为小偏心愆=竺=里Zm = 30.9kN vN；，满足要求。 n 8假左支托只在安装时起作用，则螺栓同时承受拉力和剪力作用y = Fsinz = 247.5W一个螺栓的承载力设计值为 =nY

18、 竽= lx 3-422- x 140 = 53.2RN = dDf： =22x20x305 = 134.2kNN； = A/。= 303.4x 170 = 51.6RN螺栓布置同上，螺栓实际受力Nv =U/n = 247.5/8 = 30.9KN, N=30.9kN所以有Ny N.3-3.按摩擦型连接髙强度螺栓设汁题2中所要求的连接，并分别考虑dx =妁=170mm , dx = 150/mz,J2 = 190mm。【解】采用&8级摩擦型髙强度螺栓M20,连接处构件接触而用喷砂处理。所以有“ = 0.45 P = 25kN角钢与连接板的螺栓连接设计一个摩擦型高强度螺栓抗剪承载力设计值M =

19、0.9/? f “P = 0.9 X 2 X 0.45 x 125 = 101.3册“ = N/Nf =350/101.3 = 3.45竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接设计I = d、= 170“取“ =8,螺栓布置同3.7题，验算螺栓承载力。一个高强度螺栓的抗拉承载力为疋=o.8P = O.8xl25 = 100RN螺栓受剪力和轴心拉力作用：N, = N / ” = 247.5/ 8 = 30.9册 N：按新规范：N1； = 0.9/7,/P = 0.9x 1 x0.45x 125 = 50.625W=v/n = 247.5/8 = 30.9WN N 30 9 30 9肘市=航+而9咏1连接

20、满足设计要求。=150儿2 = 190?螺栓布置同上。螺栓受剪力.轴心拉力和弯矩作用。M=Ne = 247.5x20 = 4950/CV wm= + 2 = 308 + 93 = 40 n 迟*N N 30 9 40 1按规忍寸+寸航+而十心误差在5%以内，连接满足设计要求3-4.牛腿用2L100X20 （由大角钢截得）及M22摩擦型连接髙强度螺栓（10.9级）和柱相 连，构件钢材Q235-B,接触而作喷砂处理，要求确龙连接角钢两个肢上的螺栓数目：（摩擦 型及）承压型设计两肢上的螺栓数目。匪 F=370KN20 20习题34图【解】用摩擦型高强度螺栓抗剪螺栓设计：取=5,螺栓布置如图所示。/ = 0.45 P = 90kN ” = 0.9 x 2 x 0.45 xl90 = l 53.9W螺栓受力：螺栓受剪力和扭矩共同作用：V = 3703 T = 370 X （200-55） = 5365OK7V劲 = Ty /（Lv; + ） = 53650xl60/2x（802 +1602） = l34.1WM： =V/ = 370/5 = 74W所以有 +（N：）2 = Jl34.F +742 =53 2kN = 153.9WN满足要求抗剪拉螺栓设计： 螺栓受剪力和弯矩共同作用：V = 370W 取 = 10,螺栓布置如图所示。一个髙强度螺栓的