焊接钢结构以承载能力强、自重偏轻等优势在深水码头、海上风机、钻井平台、跨海大桥等结构中运用十分广泛,尤其是变壁厚对接焊接钢管。弯矩荷载作用下,变壁厚钢管焊缝位置易破坏且受力机制相对复杂,目前大多数研究是基于平板假设理论求解了变壁厚钢管焊缝热点位置的应力集中系数,但其研究未考虑到钢管过渡段长度这一因素。本文采用“微元体”方法,考虑过渡段长度,在变壁厚对接焊接钢管过渡段斜面置于钢管内壁侧或钢管外壁侧时,对其两端截面上的径向切应力和环向切应力计算公式做了尝试性探索,并通过建立了不同直径、径厚比的变壁厚对接焊钢管模型,将公式计算结果与数值模拟结果进行对比分析,分析结果显示公式计算精度较高。径向切应力和环向切应力的确定为分析钢管过渡段两端截面的应力分布规律奠定了基础,也为钢管焊接设计提供了理论支撑。具体研究内容如下:(1)采用“微元体”方法,利用静力平衡思想,对钢管过渡段两端截面的径向切应力和环向切应力理论计算公式进行了推导,公式中反映了切应力与钢管过渡段长度、钢管直径、钢管厚度等因素之间的关系。(2)钢管过渡段斜面置于钢管内侧,径向切应力(?)在环形截面径向方向上从外壁侧到内壁侧逐渐增大;钢管过渡段斜面置于钢管外侧,径向切应力(?)在环形截面径向方向上从内壁侧到外壁侧逐渐增大;对于环形切应力(?),无论是钢管过渡段斜面置于钢管内侧还是外侧,在环形截面与中性面相交位置处最大,与垂直于中性面的平面相交位置处的应力最小。(3)钢管径厚比不变时,钢管内直径在1m到3m范围内时,环向切应力和径向切应力降低相对急剧,而直径增大到3m时,降低趋势趋于平缓,并且模拟值与计算值的误差相对较小,钢管过渡段两端环形截面上的环向切应力和径向切应力计算公式相对比较适合大直径钢管。(4)该公式能够直接算出大直径变壁厚钢管焊缝热点位置的径向切应力和环向切应力,为变壁厚钢管焊缝位置的疲劳破坏分析奠定了基础,也为后期研究钢管焊缝位置的应力提供相应参考。