鋼結(jié)構(gòu)事故中的疲勞破壞及腐蝕破壞

1、鋼結(jié)構(gòu)事故中的疲勞破壞及腐蝕破壞摘要：本文分析了銅結(jié)構(gòu)疲勞破壞及腐蝕破壞的原因，近而提出了提高和改善銅結(jié)構(gòu)構(gòu)件疲 勞及腐蝕的措施，關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu)；疲勞；腐蝕；破壞引言鋼結(jié)構(gòu)相較于混凝土結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、塑性韌性好、易于采用工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點，近年來在 工民建，鐵路，橋梁等結(jié)構(gòu)中被大量采用。然而鋼結(jié)構(gòu)在受到交變荷載的作用下極易產(chǎn)生脆 性破壞，特別在承受行車動荷載的橋梁結(jié)構(gòu)中此問題更為明顯，在一定程度上阻礙了鋼結(jié)構(gòu) 的發(fā)展。鑒于此，本文在分析疲勞破壞及腐蝕破壞原因的基礎(chǔ)上重點介紹工程設(shè)計預防疲勞 破壞及腐蝕破壞的措施，以此來避免此問題的產(chǎn)生。一，鋼結(jié)構(gòu)疲勞破壞鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞是裂紋在重復或交變荷載作用

2、下的不斷開裂以及最后達到臨界尺寸而出 現(xiàn)的斷裂。此類破壞屬脆性破壞。由于在破壞發(fā)生前幾乎觀察不到構(gòu)件的塑性發(fā)展過程。沒 有破壞的征兆，然而一旦破壞后果嚴重，所以工程設(shè)計的任何一個領(lǐng)域無一例外的都要避免。 疲勞破壞經(jīng)歷三個階段：裂紋的形成，裂紋的緩慢擴展和最后迅速斷裂。對于鋼結(jié)構(gòu)，實際 上只有后兩個階段，因為在鋼材生產(chǎn)和結(jié)構(gòu)制造等過程中，不可避免地在結(jié)構(gòu)的某些部位存 在著局部微小缺陷，如鋼材化學成分的偏析、非金屬雜質(zhì)；非焊接構(gòu)件表面上的刻痕、軋鋼 皮的凹凸、軋鋼缺陷和分層以及制造時的沖孔、剪邊、火焰切割帶來的毛邊和裂紋在靜荷載 下，具有初始裂紋的構(gòu)件當應力水平達到臨界應力時才會出現(xiàn)失穩(wěn)擴展，導致

3、破壞。而承受 交變荷載的構(gòu)件經(jīng)歷裂紋的緩慢擴展過程最終達到破壞時，破壞應力還遠小于靜荷載作用時 的臨界應力。鋼結(jié)構(gòu)疲勞分析時，習慣上當循環(huán)次數(shù)N105時稱為高周疲勞。 如果鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實際循環(huán)應力特征和實際循環(huán)次數(shù)超過設(shè)計時所采取的參數(shù)，就可能發(fā)生 疲勞破壞。此外影響鋼結(jié)構(gòu)疲勞破壞的原因還有：結(jié)構(gòu)構(gòu)件中有較大應力集中區(qū)域：所用鋼 材的抗疲勞性能差:鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工制作時有缺陷其中裂紋缺陷對鋼材疲勞強度的影響比較 大：鋼材的冷熱加工、焊接工藝所產(chǎn)生的殘余應力和殘余變形對鋼材疲勞強度也會產(chǎn)生較大 影響。二，抗疲勞的措施出疲勞性能的影響因素來看，應力幅及循環(huán)次數(shù)是客觀存在的事實，因此，提高和改善疲勞

4、性能的途徑只有從減小應力集中人手。具體措施如下：1選材對用于動載作用的鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，應嚴格控制鋼材的缺陷，并選擇優(yōu)質(zhì)鋼材。2設(shè)計措施力求減少截面突變，避免焊縫集中，使鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造做法合理化。要避免多條焊縫相互交匯而導致高額殘余拉應力的情形。尤其是三條在空間相互垂直的 焊縫交于一點，造成三軸拉應力的不利狀況。對于加勁肋應與受拉翼緣不焊接，且保持一段 距離。對于連接橫向支撐處的橫向加勁肋，可以把橫向加勁肋和受拉翼緣頂緊不焊，且將加 勁肋切角，保持腹板與加勁肋50lOOr砌不焊。三，鋼結(jié)構(gòu)腐蝕破壞普通鋼材的抗腐蝕能力比較差，這一直是工程上關(guān)注的重要問題。腐蝕使鋼結(jié)構(gòu)桿件凈截面 面積減損，降低結(jié)構(gòu)承載力

5、和可靠度，腐蝕形成的“銹坑”使鋼結(jié)構(gòu)脆性破壞的可能性增大， 尤其是抗冷脆性能下降。一般來說鋼結(jié)構(gòu)下列部位容易發(fā)生銹蝕：經(jīng)常干濕交替又未包混凝 土的構(gòu)件：埋入地下的地面附近部位，如柱腳等；可能存積水或遭受水蒸汽侵蝕部位：組合 截面凈空小于12ram，難于涂刷油漆的部位；屋蓋結(jié)構(gòu)、柱與屋架節(jié)點、吊車梁與柱節(jié)點部 位；易積灰又濕度大的構(gòu)件部位等。四，抗腐蝕破壞事故的措施1鋼結(jié)構(gòu)制作時質(zhì)量控制主要有：應保證鋼材的屈服強度、搞拉強度、伸長率、截面收縮率和硫、磷等有害元素的極限含 量，對焊接結(jié)構(gòu)還應保證碳的極限含量，必要時，尚應保證冷彎試驗合格。要嚴格控制鋼材切割質(zhì)量，切割前應清除切割區(qū)內(nèi)鐵銹、油污，切割

6、后斷口處不得有裂 紋和大于1. O mm的缺棱，并應清除邊緣熔瘤、飛濺物和毛刺等。要觀察檢查構(gòu)件外觀，以構(gòu)件正面無明顯凹面和損傷為合格。各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件組裝時頂緊面貼緊不少于75%，且邊緣最大間隙不超過0. 8ram。構(gòu)件制作允許偏差均應符合建筑安裝工程質(zhì)量檢驗評定標準。2鋼結(jié)構(gòu)焊接時質(zhì)量控制主要有：焊條、焊劑、焊絲和施焊用的保護氣體等必須符合設(shè)計要求和鋼結(jié)構(gòu)焊接的專門規(guī)定。焊工必須經(jīng)考試合格，取得相應施焊條件的合格證書。承受拉力或壓力且要求與母材等強度的焊縫必須經(jīng)超聲波、X射線探傷檢驗符合國家有關(guān) 規(guī)定。焊縫表面嚴禁有裂紋、夾渣、焊瘤、弧坑、針狀氣孔和熔合性飛濺物等缺陷。氣孔、咬 邊必須符合施工

7、規(guī)范規(guī)定。焊縫的外觀應進行質(zhì)量檢查，要求焊波較均勻，明顯處的焊渣和飛濺物應清除干凈。焊 縫尺寸的允許偏差和檢驗方法均應符合規(guī)范要求。3鋼結(jié)構(gòu)高強螺栓連接時質(zhì)量控制主要有：高強螺栓的型式、規(guī)格和技術(shù)條件必須符合設(shè)計要求和有關(guān)標準規(guī)定。高強螺栓必須經(jīng) 試驗確定扭矩系數(shù)或復驗螺栓預拉力。當結(jié)果符合鋼結(jié)構(gòu)用高強螺栓的專門規(guī)定時，方應用 指南窳魏zHI團給你一把實用的鑰匙板塊主持：童雅琴準使用。構(gòu)件的高強螺栓連接面的摩擦系數(shù)必須符合設(shè)計要求。表面嚴禁有氧化鐵皮、毛刺、焊 疤和油污。高強螺栓必須分兩次擰緊、初擰、終擰質(zhì)量必須符合施工規(guī)范和鋼結(jié)構(gòu)用高強螺栓的專 門規(guī)定。高強螺栓接頭外觀要求：正面螺栓穿入方向

8、致，外露長度不少于2扣。鋼5結(jié)構(gòu)安裝 時質(zhì)量控制主要有：構(gòu)件必須符合設(shè)計要求和施工規(guī)范規(guī)定，由于運輸、堆放和吊裝造成的構(gòu)件變形必須矯 正。墊鐵規(guī)格、位量更正確，與柱底面和基礎(chǔ)接觸緊貼平穩(wěn)，點焊牢固。座漿墊鐵的砂漿強 度必須符合規(guī)定。構(gòu)件中心，標高基準點等必須符合規(guī)定。結(jié)構(gòu)外觀表面干凈，結(jié)構(gòu)大面無焊疤、油污和泥砂。磨光頂緊的構(gòu)件安裝面要求頂緊面緊貼不少于70%，邊緣最大間隙不超過0. 8mm。安裝的允許偏差和檢難方法均應按國家的有關(guān)規(guī)范執(zhí)行。6鋼結(jié)構(gòu)防腐處理質(zhì)量控制應做到：油漆、稀釋劑和固化劑種類和質(zhì)量必須符合設(shè)計要求。涂漆基層鋼材表面嚴禁有銹皮、并無焊渣、焊疤、灰塵、油污和水等雜質(zhì)。用鏟刀檢查 經(jīng)酸洗和噴丸(砂)工藝處理的鋼材表面必須露出金屬色澤。觀察檢查有無誤涂、漏涂、脫皮和反銹。涂刷均勻，色澤一致，無皺皮和流墜，