按照 EN 1993-6 进行吊车梁轨道焊缝承载力极限状态设计

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如果设计扁平钢轨的吊车梁,轨道的焊接一直是设计以及规划的重要细节,一般可以选择连续角焊缝或者间断角焊缝焊接固定轨道。以下文章介绍焊缝设计以及其特定功能,特别是介绍应用规范 EN 1993-6。

轨道角焊缝的布置选择

间断角焊缝有两种变化的布置,显示在从 [2] 中得到的下图中。

图 01 - Arrangement Options

如上图中间断角焊缝可以布置成对面或者交替的位置。交错布置的焊缝在传递水平荷载时只有一边的角焊缝工作,这是非常不利的。第三种选择没有在上图中显示,当然就是全面角焊缝了。

图 02 - Continuous Weld

有效荷载作用长度

确定相应的焊接应力需要计算有效荷载作用长度。在规范 EN 1993-6 [3] 中划分了三种情况,并在相应的表格 5.1 中说明了对 leff 的计算。

图 03 - EN 1993-6, Table 5.1

在本文描述的情况 leff 是指上翼缘的下边缘,但上翼缘的上表面对焊缝设计起决定作用,因此 leff 减少两个翼缘厚度 tf。

图 04 - Effective Loaded Length

承载力极限状态设计

轨道焊缝应力按照在 [2] 中规定的定向法进行计算。这里应力是指相关与角焊缝的焊喉截面上应力,按照 [2] 中 (NA) 第 4.5.2 章焊喉的最小厚度为 3 mm 或者按照下面的公式得出:
a ≥ √max t - 0.5

按照规范 DIN EN 1993-6 轮荷载偏心为轨头宽度的 1/4 时,那么在承载力极限计算中将不考虑。因此在设计中一直作为中心轮荷载处理。

情况 1:连续轨道焊缝

图 05 - Stresses at Ultimate Limit State

对于间歇轨道焊缝必须检查焊缝长度 lw 是否小于计算的的荷载作用长度 leff。一般来说,两个值中的较小值在设计中起决定性作用。

图 06 - Fillet Weld

情况 2:对面同时间歇轨道焊缝

图 07 - ULS Stresses of Intermittent Rail Weld on Opposite Sides

情况 3:交替间歇轨道焊缝

在交替间歇轨道焊缝的情况下水平荷载施加到焊缝上,HEd 必须除以 2 分摊到每边。

图 08 - ULS Stresses of Staggered Intermittent Rail Weld

参考

[1] Seeßelberg, C. (2016). Kranbahnen: Bemessung und konstruktive Gestaltung nach Eurocode (5th ed.). Berlin: Bauwerk.
[2] Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-8: Design of joints; EN 1993-1-8:2005 + AC:2009
[3] Eurocode 3: Design of steel structures - Part 6: Crane supporting structures; EN 1993-6:2007

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