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钢结构建筑事故分析(A)材料事故案例“吊车梁钢材先天性裂缝”

 岭南书馆1 2019-04-25
钢结构建筑事故分析(A)材料事故案例“吊车梁钢材先天性裂缝”

1.工程及事故概况

某车间为36 m和30 m并联等高2跨厂房,柱距2 m,总长180 m。屋架下弦标高19.2 m。36 m跨有200/1000 kN和200/750 kN桥吊各一台;30 m跨有200/750 Kn和100/500 kN桥吊各一台。它们都采用实腹式吊车梁,其截面如(图1)所示。

该车间吊车梁1960年建成,1961年质量大检查时发现吊车梁到处是裂纹,(图2)是有代表性吊车梁裂纹示意图。其上下翼缘有一二十条横向裂纹,腹板较少一点,裂纹都在表面,一般深1-2 m, 大于3 mm深者很少;裂纹宽度一般为0.07 mm以下;长度大多是200~300 m,最长达60 mm;裂纹斜度不一致。在冀缘板与腹板焊缝两侧附近未发现有裂纹,但母材上部普遍存在,端部和腹板的加劲助板没有裂纹。裂纹的存在会在动荷载下发展成裂缝,甚至导致结构破坏,因此后果令人担忧。

钢结构建筑事故分析(A)材料事故案例“吊车梁钢材先天性裂缝”

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2.事故原因分析首先要确定裂纹产生的原因。裂纹产生的鴦见原因有焊接热应力、热脆和冷腺、应力集中、超应力、超疲劳强度以及运输中撞击等。分析该车间d吊车梁与上述诸因素都无关,钢材杂质远小于规定指标、气温正常、车间尚没有使用、运输中没有发生事故,唯一可能的原因只有焊接热应力,但裂纹所在部位都远离焊缝热影响区,故也不是焊接热应力引起的。又调查了钢材来源,走访了冶炼厂和结构加工厂,找到了裂纹产生的原因:当时为片面追求速度,铸钢刚浇好的高温钢锭,仅冷到400-500℃就拆祺,既不检查又不清理,就送去升温轧钢,没等钢板冷到300℃以下,就又送到结构加工厂下料。等钢板冷到50℃左右就拼装焊接,当时就发现不少微裂纹,但没引起重视:正是由于钢锭温度差过大,导致钢材表面存在大量微裂,最经加热轧压,微裂仍不能闭合。由于钢锭是多边形,轧后板材上下两面的微裂纹往往整张都有,因而焊成的吊车梁上就到处是裂纹;而加劲板(22 mm和12 mm厚)和腹板(14 m厚)是外购钢材,故都没有裂。

质量大检查时吊车梁已全部安装好,并徐上紅丹,且部分已油漆,给裂纹检查带来困难。为全面检查裂纹情况以便处理,又把吊车梁全部吊下来,用碱水浸泡洗涤,除去红丹和油漆再用超声波对完好部位进行抽查。经过3个月检查.60根吊车梁只有3根没有裂纹。4根裂纹严重,不仅上下翼缘各有10多条腹板靠支座第裂纹深度用风枪披雕、深度计复测,由于雕不准和测量误差,纹深数据不准,但大多数为1~2 m,少量纹深达3 mm,说明裂纹全在表面上。

钢结构建筑事故分析(A)材料事故案例“吊车梁钢材先天性裂缝”

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3.处理方法调查清楚后确定其处理吊车粱危害是很大的,但如把有裂纹的吊车梁全部报废更换,损失巨大于裂纹不是钢材内在质量问题,又不焊接热应力引起,因此原吊车经计算复核,如上下翼缘厚度在局部处30 mm厚钢板减去3%就可以通过;但放深2-3 m处,如雕磨去后,对强度和刚度就有明显影响,所以要补焊。最后确定的处理方法如下:

(1)对无裂纹吊车梁不予加固处理。

(2)对大多数有微裂纹的吊车粱,裂纹深度小于1 mm的,用小圆头风凿雕去,不另行补强;裂纹深度2-3mn的,先用风凿雕去,再用小直径低氢焊条(韧性好)焊缝补厚。手工焊热影响区较小。为了确保安全,在有裂纹吊车梁的下翼缘加焊一条长宽200 mm、厚20 mm 加强板(如图3所示)。两端不焊,两侧采用间断焊缝。该加强板少挠度作用,万一隐蔽裂纹有发展,加强板会屈服廷仲,吊车梁挠度出警报,可重新处理。

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(3)对3根上下翼缘和腹板有较多花样龟裂的梁,可同上采取处理措施外,还可在上翼缘和腹板间增设斜撑板(加劲肋板间邏长设),斜撑板除减小了腹板计算高度和上翼缘的外挑长度,还使中和轴上升,降低了上翼缘的压应力(如图3)所示。斜撑板厚16 mm,也加强了梁的抗扭性能。另外在斜撑板的下边,应按吊车粱钢轨固定螺栓位置开大圆孔,以便日后调整安装螺栓之用。斜萍板也可采用间断焊缝处理后该吊车梁经25年使用,没有出现新裂纹,加固方案成功。

目录:(更新中)

钢结构建筑事故分析(A)材料事故案例(某车间吊车梁钢材先天性裂缝)

钢结构建筑事故分析(B)变形事故案例

钢结构建筑事故分析(C)脆性断裂事故案例

钢结构建筑事故分析(D)疲劳破坏事故案例

钢结构建筑事故分析(E)失稳事故案例

钢结构建筑事故分析(F)锈蚀事故案例

钢结构建筑事故分析(G)火灾事故案例

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