钢结构疲劳破坏事故.pptVIP

3. 制作安装 (1) 制作安装缺陷 在螺栓球节点网架各杆件的制作、安装过程中，因尺寸误差导致的杆件偏心在所难免。这种偏心导致了高强螺栓螺帽与锥头或封板连接处是半边压紧而另半边放松，螺栓的受力已不是单纯的轴向拉压，而是拉弯或压弯复合受力。偏心受力必然导致螺栓截面上的应力不均匀，疲劳强度大大降低。 (2) 螺栓的预紧力 高强螺栓连接通常承受较大的外加载荷，为了充分发挥高强螺栓的能力，通常给高强螺栓施加一定的预紧力。 预紧力的存在可以大大减小螺纹中的变应力。加大预紧力可以减小微动磨损的不利影响，从而提高其疲劳强度；过大或过小的预紧力都是不利的。过大的预紧力有可能导致螺栓被拧断，锥头或封板可能被压坏，也可能使螺纹牙被剪断而脱扣；过小的预紧力虽能使螺栓上循环变化的总载荷的平均值减小，但却使载荷变幅增大，导致高强螺栓的疲劳寿命下降。因此，预紧力的大小及准确度都是十分重要的。 4工作应力 (1) 应力幅 大量理论分析与试验研究表明，影响高强螺栓疲劳强度最主要的载荷因素是应力幅，而不是最大和最小应力值以及应力比ρ。其主要原因是螺纹根部产生的严重的几何应力集中可以和焊接结构中很大的残余应力同等对待。 (2) 平均应力 一般说来，在应力幅相同的情况下，拉伸平均应力使疲劳强度和寿命降低，而压缩平均应力产生的影响则比较有利。 6.7 典型事故实例分析 例6.1 某厂桥式吊车大梁的疲劳破坏 某厂125t吊车在向混铁炉兑铁水时，吊车司机将主卷升至极限位置，大车对准棍铁炉口，将小车向混铁炉方向移动，当主小车移动1m时，听到有异常响声，同时整个吊车开始晃动，接着吊车主梁中部突然断裂，下翼缘板、腹板全部撕开；上翼缘与腹板的连接焊缝撕开长2.5m；主梁一头坠地，另一头悬挂在东横梁上；两根副梁端焊缝全部脱焊而坠落；北主梁因横梁出轨道变形而呈弓形弯曲，但未落地；主小车落地，副小车落地后冲出厂房外约1m。值得庆幸的是，盛有铁水的铁水罐坐在地面上未翻倒，没有发生更大的次生灾害。 事故发生后从三个方面进行了调查： 1.档案资料调查情况。该桥式吊车跨度31.5m，额定起重量125t，1977年制造安装，1979年正式投入使用。在13年运行过程中，先后两次对吊车结构做过较大的改轨。第一次是将主小车由原来的405kg改为627kg，主小车车轮由原来的4个改为8个；第二次是将吊车司机操作室从南大梁改在北大梁。1988年和1991年曾两次对该吊车进行了检验，测试结果为各项指标均合格。 2. 按设计图纸和改造后的荷载校核。吊车主梁在满荷载情况下，主梁上、下翼缘板最大应力为156.6MPa[σ]=193.75MPa，静刚度为[fmax]=2.367mm[f]=2.44mm，与1991年实测数据吻合，证明设计是安全的。 3. 根据事故后对操作人员和吊车指挥人员的调查。吊车司机有操作证，受过三级安全教育，在该吊车上工作5年。当时吊车负荷为105.37t小于该吊车的额定起重量。对事故后残留在主卷简上的钢丝绳圈数和绳长度测量，该吊车在事故发生时，板钩横梁上平面与副梁下面之间还有近1m的间距，所以不存在钩头上天现象。 对主断裂面取样检验。用于制造该吊车梁关键部位的下冀缘钢板虽存在夹渣、偏析现象，但与本次事故裂纹源的产生无直接联系。该梁的主焊缝质量较好，平滑而饱满，但辅助焊缝存在较严重的缺陷，如在此次事故的主断裂口处，主梁下翼缘与走台板的连接焊缝有明显的凹坑和焊接裂纹。从主断裂口分析，主断裂部位正处于焊接起弧处。 根据以上调查分析，吊车梁的破坏与使用和设计无关，其主要原因是由于南侧主梁下翼板距端头13.1m处发生的疲劳断裂，而南侧主梁下翼板的开裂则是由于立梁下翼板与走道板的焊接缺陷引起。疲劳源与焊接裂纹有关，焊缝缺陷和焊接残余应力引起微裂，并沿着垂直于拉应力的方向扩展。由于早期没有发现，使用中裂纹又有了新的发展，裂纹从下翼缘板发展到腹板的相当高度，但由于环境很差，多次检查仍没有发现。甚至在有明显变形直至断裂的期间内也没有发现或注意到。因此，焊缝缺陷和焊接残余应力是该吊车大梁产生疲劳破坏的主要原因。 例6.2 某厂平台装机轨道梁的疲劳破坏 某厂作业平台装料机焊接实腹轨道梁长12m，高1.6m。该梁于1980年开始使用，在1990年检查厂房结构时，发现梁的两端受压区主焊缝出现裂纹，左端裂纹长1.5m，右端裂纹长2.0m，均呈贯通性裂纹。当年年底对裂纹进行了修补。修补后的轨道梁使用3年后，又出现更为严重的破坏：梁上翼缘板与腹板的连接焊缝全部开裂，梁腹板多处错位，梁中段腹板最大错位达109mm，梁上轨道因梁腹板变位下沉而折断成3节，装料机被迫停止运行。 从现场调查来看，该