鋼材有兩種性質(zhì)的破壞形式:塑性破壞和脆性破壞。鋼材本身具有較好的塑性和沖擊韌性,在一般情況下多為塑性破壞,但在一定的條件下,還是會(huì)發(fā)生脆性破壞。
塑性破壞是由于在外荷載的作用下,鋼材先發(fā)生彈性變形,當(dāng)荷載持續(xù)增加,直至構(gòu)件的應(yīng)力達(dá)到鋼材抗拉強(qiáng)度之后,鋼材發(fā)生塑性變形,當(dāng)塑性變形超過了鋼材的應(yīng)變能力時(shí),發(fā)生塑性破壞。
塑性破壞有一個(gè)緩慢的發(fā)展過程:彈性變形一鋼材屈服一塑性變形一產(chǎn)生微裂紋一形成宏觀裂紋一失穩(wěn)擴(kuò)展一斷裂。
在構(gòu)件發(fā)生塑性破壞前,構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生較大的塑性變形,構(gòu)件內(nèi)部內(nèi)力重分布,使結(jié)構(gòu)中原先受力不均勻的部分受力趨向均勻,緩解了應(yīng)力集中,一定程度上提高了結(jié)構(gòu)的承載能力,且變形持續(xù)時(shí)間較長,裂紋發(fā)展過程緩慢,能很容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取補(bǔ)救措施,不致引起嚴(yán)重事故。
脆性破壞是構(gòu)件在破壞前無明顯變形或其他預(yù)兆的突發(fā)性破壞。在破壞前構(gòu)件塑性變形很小,甚至沒有塑性變形,構(gòu)件的計(jì)算應(yīng)力即使小于鋼材的屈服點(diǎn),但是斷裂多從應(yīng)力集中處開始,是突然發(fā)生的,難以察覺。單個(gè)構(gòu)件的脆性斷裂常常引起整個(gè)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)垮塌,危及生命財(cái)產(chǎn),破壞性很大。
造成構(gòu)件脆性破壞的主要因素如下:
①鋼板厚度太大和鋼材冶煉時(shí),碳、硫、磷、氧、氮等元素含量過高,晶粒較粗,雜質(zhì)物含量多等冶金缺陷嚴(yán)重。
②構(gòu)件構(gòu)造不合理,孔洞、缺口、截面變化急劇等,造成應(yīng)力集中嚴(yán)重。
③焊接、安裝工藝不合理,焊縫交錯(cuò),焊接缺陷大,殘余變形嚴(yán)重。
④在反復(fù)荷載的作用下,構(gòu)件應(yīng)力即使小于鋼材屈服點(diǎn),也易因疲勞發(fā)生脆性斷裂。
⑤結(jié)構(gòu)溫度急劇降低,構(gòu)件發(fā)生低溫脆斷。
無論是塑性破壞還是脆性破壞,都容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部或整體失穩(wěn)而垮塌,在實(shí)際應(yīng)用中都會(huì)造成一定的損失,因此要避免破壞的發(fā)生。能有效減少塑性、脆性破壞的措施有:
①在選材上盡量選擇各項(xiàng)指標(biāo)都符合標(biāo)準(zhǔn)的鋼材,尤其是強(qiáng)度、伸長率、沖擊韌性和可焊性等指標(biāo)。
②在構(gòu)件細(xì)部設(shè)計(jì)上,盡量避免構(gòu)件截面尺寸急劇變化,從而減少應(yīng)力集中。
③在焊接過程中,保證焊接質(zhì)量,避免焊縫交錯(cuò),減少殘余應(yīng)力。
④在結(jié)構(gòu)使用過程中做好檢測,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),避免塑性破壞,及時(shí)察覺脆性破壞并進(jìn)行處理。
中交路橋工程檢測主要檢測業(yè)務(wù):鋼結(jié)構(gòu)檢測、橋梁檢測、隧道檢測