巖土輔導之脆性斷裂與疲勞破壞問題研究(3)

　　(3)構造措施

　　疲勞計算之所以要把構件連接分為8類,原因在于應力集中的程度不同。應力集中在焊接結構中因焊接缺陷而產(chǎn)生，也因構造形式而引起。焊接缺陷必須通過控制施工質量和采取工藝措施|來消除,而構造形狀改變則可以通過構造措施使之緩和承受反復荷載作用的結構,其構造應注意選用應力集中不嚴重的方案。比如一塊受軸力的板需要拼接時,能用對接焊縫解決就不用拼接板加角焊縫的辦法。因為用拼接板的方案屬于第6類,而用對接焊縫的方案重至少可以達到第3類。在必要的時候還可以把對接焊縫的余高磨去,則進一步上升為第2類。構造要合理，能均勻、連續(xù)、平順地傳力，避免構件截面劇烈變化。必要時用圓弧過渡。

　　當必須采用應力集中比較嚴重的方案時,應盡量把應力集中部位放在低應力區(qū)。當焊接I形截面梁采用雙層翼緣板時,經(jīng)常采用所示的外層翼緣緣截斷的構造方式。因為簡支梁的彎矩總是從中部逐漸向支座處減小,當彎矩減小到一定程度,外層翼緣板就可以截斷。圖所示的梁,按照抵抗彎矩的需要,外層翼緣在A點就可以截斷。但是如果A點處按第7類連接計算疲勞不滿足要求,則需把板適當延長, 延至疲勞計算不控制梁的截面尺寸處,如圖所示的B點。外層翼緣延長雖然多用一些材料,但比起梁的內層翼緣板全長都增大只寸還是節(jié)省。需要延長的只是受拉翼緣的飯,受壓翼緣并不需要延長。轉自環(huán)球網(wǎng)校edu24ol.com

　　要盡量選用剛度均勻的方案，焊縫連接處構件的不均勻剛度,導致焊縫的變形和應力分布不均,必然影響連接的疲勞性能。所示工字形牛腿與鋼柱用角焊縫的連接,牛腿端部有彎矩M和剪力V用由于柱翼緣變形,牛腿端部截面不能保持平面變形,牛腿翼緣的應力也就不可能均勻分布。如果在牛腿翼緣端部柱子腹板上設置橫向加勁肋 ,便能改善應力分布,提高連接的疲勞性能。

　　在角焊縫的焊跟和焊趾處,有嚴重的應力集中,裂紋從這里開后,向焊縫內部或主體金屬擴展。側面角焊縫因兩端應力集中嚴重,疲勞破壞從端部開始。

　　圖11 角焊縫的疲勞破壞位置

　　正面角焊縫的疲勞強度與焊趾處焊邊夾角有關,愈小,角焊縫的應力集中系數(shù)愈小,則疲勞強度愈高。由于角焊縫傳力曲折,應力集中嚴重,為改善耐疲勞性能,角焊縫表面應加工成直線或凹形,焊腳尺寸比例應保持正面角焊縫為l:l.5(長邊順內力方向) ,側面角焊縫為1: 1。即使如此,角焊縫有效截面的疲勞強度仍較低,規(guī)范規(guī)定為8類。因此,直接承受動力荷載的連接,應盡量避免采用角焊縫。當必須采用角焊縫時,要進行疲勞驗算。轉自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　T形連接可以用角焊縫,用部分熔透或全熔透的K型焊縫構成。前二者疲強度很低。全熔透的K型焊縫的性能與對接焊縫的相同,在經(jīng)過加工,無損檢驗后,疲勞強度較高,宜用于直接承受動力荷載的T形連接。

　　不論對接焊縫或角焊縫,它們的疲勞強度都比母材的為低，在動力荷載作用時比較危險。因此,對直接承受動力荷載的焊縫連接,必須進行疲勞計算。

　　(4)正確使用

　　不在主要結構上任意焊接附加的零件,不任意懸掛重物,不任意超負荷使用結構,要注意檢查維護,及時油漆防銹，避免任何撞擊和機械損傷,. 原設計在室溫工作的結構,在冬季停產(chǎn)檢修時要注意保暖等。

　　總之，合理設計(選材與構造設計)、正確制造(工藝措施合理)、正確使用是提高結構疲勞性能的有效方法。

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