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水工钢结构复习提纲

第一章(绪论)1、钢结构的特点(优点,缺点)1)钢结构自重较轻2)钢结构的工作可靠性较高3)钢结构的抗震性、抗冲击性较好,具有良好的塑性和韧性4)钢结构制造的工业化程度较高5)钢结构可以准确快速装配6)容易做成密封结构7)钢结构易腐蚀8)钢结构耐火性差2、钢结构在水工中的应用有哪些1)活动式结构2)装拆式结构3)板结构4)高耸结构5)大跨度结构6)海工钢结构第二章1、钢结构的破坏形式钢材的强度断裂破坏:塑性破坏、脆性破坏1、软钢的单向拉伸试验(四个阶段、四个性能指标)(1)弹性及弹塑性阶段(OB段)fp比例极限(A点)(2)塑性阶段(BCD)fy屈服强度:重要的机械性能指标,作为钢材强度的标准值(3)自强阶段(DE)fu抗拉强度(4)颈缩阶段(EF段)3、冷弯试验以钢材试件冷弯不出现裂缝或分层为试验合格。

冷弯试验是钢材的塑性、冷加工能力和显示钢材内部缺陷(分层、非金属加渣)状况的一项指标。

4、冲击韧性是衡量钢材抵抗因低温、应力集中、冲击荷载作用而脆性断裂能力的一项指标。

冲断试样所消耗的能量的大小来衡量钢材的冲击韧性。

Akv (冲击功)是衡量冲击韧性的指标。

5、钢材的防腐蚀措施 ①涂料保护 ②喷镀保护 ③电化学保护6、影响钢材机械性能的主要因素(5点) 温度、钢材硬化(冷作、时效)、复杂应力和应力集中、冶炼浇铸轧制、化学成分7、钢材浇注成锭过程中脱氧程度不同分类? 浇注过程中因脱氧程度不同而分为沸腾钢(F )、半镇静钢(b )、镇静钢(Z )和特殊镇静钢(TZ)。

8、复杂应力对钢材的影响?(危险?安全?) ①同号平面应力状态,即且二者同号,,危险情况,应尽量避免。

②同号立体应力状态,同上:危险情况,应尽量避免。

③异号平面应力状态,即且二者异号,,安全情况,可以出现。

④异号立体应力状态同上:安全情况,可以出现。

9、什么是应力集中?在缺陷或截面变化附近,主应力迹线曲折、密集,出现应力高峰的现象称为应力集中。

10、什么是硬化?冷作硬化VS 时效硬化? 钢材在弹性范围内重复加、卸荷载一般不致改变钢材的性能。

当超过此范围后将引起钢材的性能变化,表现为钢材的屈服强度、弹性范围增加,塑性和伸长率降低,这一性质称为硬化。

钢结构在制造过程中,在常温下进行冷加工,产生了很大的塑性形变而引起的钢的硬化现象,称为冷作硬化。

钢材随时间进展将使屈服强度和抗拉强度提高、伸长率和冲击韧性降低,称为时效硬化。

03=σ21σσ>yy eq f f ><有可能已经时,1σσ03=σ21σσ>yy eq f f <<肯定时,1σσ11、温度对钢材的影响?能性增大12、钢材的疲劳破坏主要取决于?钢材的疲劳破坏与钢材的质量,构件的几何尺寸和缺陷等因素有关。

主要取决于循环荷载在钢材内引起的反复循环应力的特征和循环次数。

应力幅的大小主要决定于?在一定循环次数下,发生疲劳破坏的应力幅大小,主要取决于构件和连接的细部构造。

13、疲劳计算应注意的问题?(1)直接承受动力荷载重复作用的钢结构构件和连接,当应力循环次数n≥50000时,应进行疲劳计算。

(2)疲劳计算时,作用于结构的荷载取标准值。

(3)在全压应力(不出现拉应力)循环中,裂缝不会扩展,故可不作疲劳验算。

(4)试验证明,钢材静力强度的不同,对大多数焊接类的疲劳强度无明显影响。

故由疲劳破坏所控制的构件,采用高强度的钢材是不经济的。

14、如何解释碳素钢和低合金钢的牌号?C级为镇静钢;D级为特殊镇静钢.故Z、TZ可以略去不写Q235-BF;屈服强度为235N/mm2的B级沸腾钢Q345-C;屈服强度为345N/mm2的C级镇静钢15、碳素钢的分类(含碳量)碳素钢根据含碳量分:(生铁或铸铁) ,高碳钢,中碳钢,低碳钢,(熟铁)。

16、建筑钢的选用原则选用钢材主要考虑以下几点:(1)结构所承受的荷载特性(2)结构类型及重要性(3)连接方法(4)结构的工作温度和所处的环境 17、Q235-F 不适用的几种情况? 1、焊接结构(1)直接承受动力荷载或震动荷载且需要进行疲劳验算的 (2)低温 2、非焊接结构低温且直接承受动力荷载 17、结构可靠度的定义?结构可靠度的定义:结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。

19、功能函数Z Z=R-S20、可靠指标与失效概率的关系?失效概率为Pf称为可靠指标当变大时pf 变小21、钢结构规范中采用的计算方法?刚结构设计规范是以概率理论为基础的极限状态设计方法(疲劳强度除外) 在各专门规范中规定水工钢结构仍采用容许应力计算法。

第三章1、钢材的三种连接方法及各自优缺点 钢结构的连接方法可分为:焊缝连接;适应性强,构造简单,省材省工,密封性好,工效高,不削弱结构;对材质要求高,产生残余应力和变形,质量检验工作量大。

螺栓连接;普通螺栓;装卸便利,加工方便,对结构削弱少,可拆换;螺栓精度低时不宜受剪,精度高时加工和安装难度大高强螺栓;能承受动力荷载,耐疲劳,塑性韧性好;摩擦面处理及安装工艺复杂,造价高对于密封性要求高的结构不可用螺栓铆钉连接;传力可靠,塑性韧性好,质量易于检查,抗动力荷载性能好;工艺复杂,费工费料2、药皮的作用药皮的作用:稳定电弧;隔离空气;减缓冷却;改善焊缝性能。

3、焊缝主要缺陷有哪些?焊缝质量等级常见的缺陷有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透(不包括规定不焊透者)等;以及焊缝外形尺寸不符合要求、焊缝成形不良等。

焊缝的级别①三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查,符合三级质量标准;②二级焊缝要求通过外观检查和超声波检验,其中要求超声波检验每条焊缝的20%长度;③一级焊缝则要求通过外观检查和全部超声波检验及必要的X 射线检验,对抗动力和疲劳性能有较高要求处可采用一级焊缝。

4、(对接焊缝的构造要求))0(<=Z P p f ββ引弧板:影响计算长度 有引弧板lw=l无引弧板lw=l-2t (t 为较薄焊件厚度)轴心受力对接焊缝承受弯矩和剪力、、Iw :焊缝截面对中和轴惯性矩。

Ww :截面抵抗矩:截面对其形心轴的惯性矩与界面上所求点到形心轴距离比值。

Sw :所求应力点以上或者以下焊缝截面对中和轴的面积矩。

5、(角焊缝的构造要求) 对接焊缝承受弯矩、剪力和轴心力共同作用时,焊缝正应力为弯矩和轴心力引起的应力之和(a )验算,剪应力仍按式(b)验算,需要验算折算应力时按式(c )进行验算。

、、P46例3—2 5、(角焊缝的构造要求)1)考虑焊口影响,计算长度取实际长度减去2hf 。

即lw=l-2hf2)最小焊脚尺寸,为较厚焊件厚度(mm )。

自动焊时减小1mm,T形连接单面焊时增加1mm 。

当 时,用。

3)最大焊脚尺寸,是薄焊件厚度(mm )。

对板边焊缝还应满足, 为板件厚(mm)。

4)侧焊缝,为减轻剪应力分布不均匀的程度,对计算最大值加以限制,受静荷载时;受动荷载时,(超过部分计算不考虑)。

w c w t w f f tl N或≤=σ w t wf W M≤=σw v w wf tI VS ≤=τ1.132121w t f ≤+τσ(a) w t wW f W M A N ≤+=σ(b) w v w wf tI VS ≤=τ(c)1.132121w t f ≤+τσmax5.1t h f ≥m axt mmt 4max ≤maxt h f =min2.1t h f ≤min t mmt mm t h mm t t h f f 6),2~1(;6,1111>-≤≤≤1t wl fw h l 60≤fw h l 40≤5)最小焊缝计算长度及。

6)在端焊缝的搭接连接中,搭接长度不得小于焊件较小厚度的五倍,且不小于25 mm 。

角焊缝计算公式第三章PPT P43-P46 课本P53例3-36、焊接残余应力的危害mml w 40 fh 87、减小或消除焊接焊接残余应力的措施(1)设计角度,尽量避免三向拉应力的情况(2)制造方面,采取适当的焊接次序焊缝较厚时采用分层焊,焊缝较长时采用分段焊(3)尽可能采用对称焊缝8、减小或消除焊接变形的措施(1)施焊前使构件有一个和焊接变形相反的预变形(2)采用合理的装配和焊接顺序(3)对于小尺寸的杆件,可在焊前预热,或焊后回火加热到600℃左右,然后缓慢冷却,可消除焊接变形。

(4)机械矫正:锤击法9、螺栓的分类及各自受力特点(普通、高强、锚固螺栓)1、普通螺栓粗制螺栓(C级):螺杆比栓孔直径小1.0-1.5mm,安装制造简单,成本低,受剪时产生较大滑移,工作性能差精制螺栓(A级、B级):杆径与孔径基本相同,间隙小,约0.3mm,表面光滑尺寸准确,成本高2、高强螺栓:用高强度钢材制成,利用特制扳手拧紧,产生很大预拉力,传递到接触面,产生很大摩擦力3、锚固螺栓孔径为杆径的1.5倍,只能受拉,不能受剪高强螺栓的分类(承压型和摩擦型),二者的受力特点,计算方法的区别摩擦型:完全依靠被连接件之间的摩阻力传力承压型:由摩阻力和螺杆的剪力、承压共同传力课本P7210、(螺栓的构造要求)1、受力要求M16,M18,M20,M22,M24,M27,M302、构造要求3、施工要求同一种构件中宜用同种螺栓;排列简单紧凑,便于安装第四章1、钢梁在进行结构设计时都应进行哪些计算梁是受弯构件,设计时应同时满足承载力极限状态和正常使用极限状态。

⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧刚度(挠度)腹板受压翼缘梁的局部稳定梁的整体稳定稳定折算应力局部压应力剪应力弯曲正应力强度受弯构件2、钢梁的弯曲三个应力阶段,什么情况采用哪种阶段的计算方法。

1、弹性阶段:2、弹塑性阶段: 静力荷载或间接动力荷载3、塑性阶段 :超静定梁 3、钢梁的强度计算方法 抗弯强度单向弯曲 f :钢材的抗弯强度设计值双向弯曲——绕x 轴和y 轴的计算弯矩——截面塑性发展系数,工字形截面取1.05和1.2;表5-4 P146 ——钢梁对x 轴和y 轴的净截面抵抗矩剪应力强度V :梁所受的最大剪力fv :钢材的抗剪强度设计值 I :钢材的毛截面惯性矩 S :毛截面在计算剪力处以上部分对中和轴的面积矩 tw :腹板厚度f W M nxx x≤=γσfW M W M nyy y nx x x≤+=γγσmax yx M M 、yx γγ、yx W W n n 、v wf It VS≤=τ折算应力公式:若梁截面上同一点受到弯应力、剪应力都较大c σσ、——较大弯应力、局部压应力β——折算应力的强度增大系数=0=1.1=1.2c c c σσσβσσβ当、同号或者时,取当、异号时,取4、影响钢梁整体稳定型的因素有哪些?如何提高钢梁的整体稳定性? 1.侧向抗弯刚度、抗扭刚度;2.受压翼缘的自由长度(受压翼缘侧向支承点间距); 3.荷载作用形式; 4.荷载作用位置; 5.梁的支座情况。

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