题目
设计500×14钢板的对接焊缝拼接。钢板承受轴心拉力,其中恒载和活载标准值引起的轴心拉力值分别为700kN和400kN,相应的荷载分项系数分别为1.2和1.4。已知钢材为Q235,采用E43型焊条,手工电弧焊,三级质量标准,施焊时未用引弧板。
设计500×14钢板的对接焊缝拼接。钢板承受轴心拉力,其中恒载和活载标准值引起的轴心拉力值分别为700kN和400kN,相应的荷载分项系数分别为1.2和1.4。已知钢材为Q235,采用E43型焊条,手工电弧焊,三级质量标准,施焊时未用引弧板。
题目解答
答案



解析
步骤 1:确定钢材和焊条的强度
根据题目,钢材为Q235,采用E43型焊条,手工电弧焊,三级质量标准。由于焊缝厚度 $t=14mm$ 小于16mm,因此焊缝的抗拉强度设计值 ${f}_{t}=185N/m{m}^{2}$。
步骤 2:计算荷载设计值
恒载和活载标准值引起的轴心拉力值分别为700kN和400kN,相应的荷载分项系数分别为1.2和1.4。因此,荷载设计值 $N$ 为:
$$
N = 1.2 \times 700kN + 1.4 \times 400kN = 1400kN
$$
步骤 3:计算焊缝的计算长度
由于未采用引弧板,焊缝计算长度 ${l}_{u}$ 为:
$$
{l}_{u} = 500mm - 2 \times 14mm = 472mm
$$
步骤 4:计算焊缝的应力
焊缝的应力 $\sigma$ 为:
$$
\sigma = \frac{N}{{l}_{u} \cdot t} = \frac{1400 \times 10^{3}N}{472mm \times 14mm} = 211.9N/m{m}^{2}
$$
由于 $\sigma > {f}_{t}$,因此不满足要求。
步骤 5:将直焊缝改为斜焊缝
设斜焊缝的倾角为 $\theta$,且 $tg\theta = 1.5$,则 $\theta = 56^{\circ}$。斜焊缝的应力 $\sigma$ 为:
$$
\sigma = \frac{N \cdot \sin \theta}{{l}_{u} \cdot t} = \frac{1400 \times 10^{3}N \times \sin 56^{\circ}}{472mm \times 14mm} = 145.6N/m{m}^{2}
$$
由于 $\sigma < {f}_{t}$,因此满足要求。
根据题目,钢材为Q235,采用E43型焊条,手工电弧焊,三级质量标准。由于焊缝厚度 $t=14mm$ 小于16mm,因此焊缝的抗拉强度设计值 ${f}_{t}=185N/m{m}^{2}$。
步骤 2:计算荷载设计值
恒载和活载标准值引起的轴心拉力值分别为700kN和400kN,相应的荷载分项系数分别为1.2和1.4。因此,荷载设计值 $N$ 为:
$$
N = 1.2 \times 700kN + 1.4 \times 400kN = 1400kN
$$
步骤 3:计算焊缝的计算长度
由于未采用引弧板,焊缝计算长度 ${l}_{u}$ 为:
$$
{l}_{u} = 500mm - 2 \times 14mm = 472mm
$$
步骤 4:计算焊缝的应力
焊缝的应力 $\sigma$ 为:
$$
\sigma = \frac{N}{{l}_{u} \cdot t} = \frac{1400 \times 10^{3}N}{472mm \times 14mm} = 211.9N/m{m}^{2}
$$
由于 $\sigma > {f}_{t}$,因此不满足要求。
步骤 5:将直焊缝改为斜焊缝
设斜焊缝的倾角为 $\theta$,且 $tg\theta = 1.5$,则 $\theta = 56^{\circ}$。斜焊缝的应力 $\sigma$ 为:
$$
\sigma = \frac{N \cdot \sin \theta}{{l}_{u} \cdot t} = \frac{1400 \times 10^{3}N \times \sin 56^{\circ}}{472mm \times 14mm} = 145.6N/m{m}^{2}
$$
由于 $\sigma < {f}_{t}$,因此满足要求。