工程事故分析第五章 钢结构事故的分析与处理.ppt

土木工程事故分析与处理 第5章 钢结构的事故分析与处理 主 要 内 容 钢结构事故的类型及原因 一 典型钢结构事故实例分析 二 钢结构事故的预防措施 三 钢结构加固方法 四 5.1钢结构事故的类型及原因 5.1.1钢结构失稳 钢结构的失稳主要发生在轴压、压弯和受弯构件。它可分为两类．丧失局部稳定和丧失整体稳定性。 1.影响结构构件局部稳定性的主要原因有： 1)局部受力部位加劲肋构造措施 2)吊装时吊点位置选择不当 3)构件局部稳定不满足要求 2.影响结构构件整体稳定性的主要原因有： 1)构件有各类初始缺陷在构件的稳定性分析中，各类初始缺陷对其极限承载力的影响比较显著。 2)施工临时支撑体系不够，由于结构并未完全形成一个设计要求的受力整体或其整体刚度较弱。 5.1钢结构事故的类型及原因 3)构件受力条件的改变钢结构使用荷载和使用条件的改变 4)构件整体稳定不满足要求影响 案例：世界上曾经有过不少桥梁失稳事故．俄罗斯的克夫达敞开式桥，于1875年因上弦杆压杆失稳而引起全桥破坏；加拿大的魁北克桥于1907年在架设过程中由于悬臂端下弦杆的腹板翘曲而引起严重破坏事故；苏联的莫兹尔桥，于1925年试车时由于压杆失稳而发生事故；澳大利亚墨尔本附近的西门桥，于1970年在架设拼拢整孔左右两半(截面)钢箱梁时，上翼板在跨中央失稳，导致112m的整跨倒塌． 5.1钢结构事故的类型及原因 克夫达敞开式桥 5.1钢结构事故的类型及原因 魁北克桥损坏前后 5.1钢结构事故的类型及原因 5.1.2 钢结构的脆性断裂 影响钢结构脆性断裂的原因主要有： 1.构件制作加工缺陷 2.钢材抗脆性断裂性能差 3.低温和动载 案例：我国哈尔滨的滨洲线松花江桥是铆接结构，77 m跨的有8孔，33．5 m跨的有11孔．1901年由俄国建造，1914年发现裂纹．中苏双方试验结果表明，该桥使用的钢材(从比利时买进的马丁炉钢)，脱氧不够，氧化铁及硫增加了钢材的脆性，特别是金相颗粒不均匀，所以不适合低温加工，其玲脆临界温度为0℃，而使用时最低气温为一40℃，这是造成裂缝的主要原因当时得出结论有四点：(1)该桥的实际负荷不大；(2)大部分裂纹不在受力处；(3)钢材的金相分析表明材质不均匀；(4)各部分构件受力情况较好，所以钢桥可以继续使用． 5.1钢结构事故的类型及原因 滨洲线松花江桥 5.1钢结构事故的类型及原因 5.1.3 钢结构承载力和刚度失效 1.钢结构刚度失效 钢结构刚度失效指产生影响其继续承载或正常使用的塑性变形或振动。其主要原因为： 1)结构支撑体系不够 2)结构或构件的刚度不满足设计要求 2.钢结构承载力失效 钢结构承载力失效指正常使用状态下结构构件或连接因材料强度被超越而导致破坏。其主要原因为： 1)连接件强度不满足要求 2)使用荷载和条件的改变 3)钢材的强度强度指标不合格 5.1钢结构事故的类型及原因 5.1.4 钢结构疲劳破坏 钢结构疲劳分析时，习惯上当循环次数N105时称为低周疲劳：N105时称为高周疲劳。如果钢结构构件的实际循环应力特征和实际循环次数超过设计时所采取的参数，就可能发生疲劳破坏。 案例：1967年12月，美国西弗吉尼亚一座建造于1928年大桥突然断裂塌落，检查发现其关键部位——腹杆孔眼受力劣化并有应力腐蚀造成的疲劳断裂。 5.1.5 钢结构腐蚀破坏 普通钢材的抗腐蚀能力比较差，这一直是工程上关注的重要问题。腐蚀使钢结构杆件净截面面积减损，降低结构承载力和可靠度，腐蚀形成的“锈坑”使钢结构脆性破坏的可能性增大，尤其是抗冷脆性能下降。 5.2典型钢结构事故实例分析 大连某工厂接层会议室的大跨钢屋盖因焊接质量导致倒塌。 图5-1　某厂四楼会议室剖面图及屋架示意图a)会议室剖面图　b)屋架示意图 5.2典型钢结构事故实例分析 事故分析报告认为屋盖倒塌是由于第三榀屋架北端14号腹杆首先失稳导致。 （1）设计计算差错 在设计计算书中还存在一下四种错误： 1)屋面荷载取值偏大 2）屋架上悬杆计算时单位换算错误 3）屋架下悬杆计算中应力取值偏大 4）屋架腹杆12计算中误将截面系数当成回转半径 5.3钢结构事故的预防措施 1 钢结构制作的质量控制 1）应保证钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、截面收缩率和硫、磷等有害元素的极限含量，对焊接结构还应保证碳的极限含量，必要时，尚应保证冷弯试验合格。 2）要严格控制钢材切割质量，切割前应清除切割区内铁锈、油污，切割后断口处不得有裂纹和大于1.0mm的缺棱，并应清除边缘熔瘤、飞溅物和毛刺等。 3）要观察检查构件外观，以构件正面无明显凹面和损伤为合格。 4）各种结构构件组装时顶紧面贴紧不少于7