鋼結構事故中的疲勞破壞及腐蝕破壞

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

2、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，所以工程設計的任何一個領域無一例外的都要避免。疲勞破壞經歷三個階段：裂紋的形成，裂紋的緩慢擴展和最后迅速斷裂。對于鋼結構，實際上只有后兩個階段，因為在鋼材生產和結構制造等過程中，不可避免地在結構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；非焊接構件表面上的刻痕、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，導致破壞。而承受交變

3、荷載的構件經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。鋼結構疲勞分析時，習慣上當循環(huán)次數N105時稱為高周疲勞。如果鋼結構構件的實際循環(huán)應力特征和實際循環(huán)次數超過設計時所采取的參數，就可能發(fā)生疲勞破壞。此外影響鋼結構疲勞破壞的原因還有：結構構件中有較大應力集中區(qū)域：所用鋼材的抗疲勞性能差：鋼結構構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、焊接工藝所產生的殘余應力和殘余變形對鋼材疲勞強度也會產生較大影響。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)次數是客觀存在的事實，因此，提高和改善疲勞性能的途徑只有從減小應力集中人

4、手。具體措施如下：1選材對用于動載作用的鋼結構或構件，應嚴格控制鋼材的缺陷，并選擇優(yōu)質鋼材。2設計措施(I)力求減少截面突變，避免焊縫集中，使鋼結構構造做法合理化。(2)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，鋼結構腐蝕破壞 普通鋼材的抗腐蝕能力比較差，這一直是工程上關注的重要問題。腐蝕使鋼結構桿件凈截面面積減損，降低結構承載力和可靠度，腐蝕形成的“銹

5、坑”使鋼結構脆性破壞的可能性增大，尤其是抗冷脆性能下降。一般來說鋼結構下列部位容易發(fā)生銹蝕：經常干濕交替又未包混凝土的構件：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；屋蓋結構、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件部位等。四，抗腐蝕破壞事故的措施1鋼結構制作時質量控制主要有：(1)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，對焊接結構還應保證碳的極限含量，必要時，尚應保證冷彎試驗合格。(2)要嚴格控制鋼材切割質量，切割前應清除切割區(qū)內鐵銹、油污，切割后斷口處不得有裂紋和大

6、于1O mm的缺棱，并應清除邊緣熔瘤、飛濺物和毛刺等。(3)要觀察檢查構件外觀，以構件正面無明顯凹面和損傷為合格。(4)各種結構構件組裝時頂緊面貼緊不少于75，且邊緣最大間隙不超過08ram。(5)構件制作允許偏差均應符合建筑安裝工程質量檢驗評定標準。2鋼結構焊接時質量控制主要有：(1)焊條、焊劑、焊絲和施焊用的保護氣體等必須符合設計要求和鋼結構焊接的專門規(guī)定。(2)焊工必須經考試合格，取得相應施焊條件的合格證書。(3)承受拉力或壓力且要求與母材等強度的焊縫必須經超聲波、X射線探傷檢驗符合國家有關規(guī)定。(4)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

7、施工規(guī)范規(guī)定。(5)焊縫的外觀應進行質量檢查，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鋼結構高強螺栓連接時質量控制主要有：(1)高強螺栓的型式、規(guī)格和技術條件必須符合設計要求和有關標準規(guī)定。高強螺栓必須經試驗確定扭矩系數或復驗螺栓預拉力。當結果符合鋼結構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。(2)構件的高強螺栓連接面的摩擦系數必須符合設計要求。表面嚴禁有氧化鐵皮、毛刺、焊疤和油污。(3)高強螺栓必須分兩次擰緊、初擰、終擰質量必須符合施工規(guī)范和鋼結構用高強螺栓的專門規(guī)定。(4)高強螺栓接頭外

8、觀要求：正面螺栓穿入方向致，外露長度不少于2扣。鋼5結構安裝時質量控制主要有：(1)構件必須符合設計要求和施工規(guī)范規(guī)定，由于運輸、堆放和吊裝造成的構件變形必須矯正。(2)墊鐵規(guī)格、位量更正確，與柱底面和基礎接觸緊貼平穩(wěn)，點焊牢固。座漿墊鐵的砂漿強度必須符合規(guī)定。(3)構件中心，標高基準點等必須符合規(guī)定。(4)結構外觀表面干凈，結構大面無焊疤、油污和泥砂。(5)磨光頂緊的構件安裝面要求頂緊面緊貼不少于70，邊緣最大間隙不超過08mm。(6)安裝的允許偏差和檢難方法均應按國家的有關規(guī)范執(zhí)行。6鋼結構防腐處理質量控制應做到：(1)油漆、稀釋劑和固化劑種類和質量必須符合設計要求。(2)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。用鏟刀檢查經酸洗和噴丸(砂)工藝處理的鋼材表面必須露出金屬色澤。(3)觀察檢查有無誤涂、漏涂、脫皮和反銹。(4)涂刷均勻，色澤一致，無皺皮和流墜，分色線清