地震載荷下鋼結(jié)構(gòu)焊接接頭斷裂行為的研究及評估.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)重量輕、抗震性能好,在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域和高層建筑中得到廣泛的應(yīng)用.但近幾次大地震中,許多抗彎鋼結(jié)構(gòu)的梁柱焊接節(jié)點并未像設(shè)計時所預(yù)期的那樣發(fā)揮良好的延性性能,而是出現(xiàn)了脆性破壞,可以看出有一個潛在的危險性沒有考慮.同時,在強(qiáng)烈地震條件下,鋼結(jié)構(gòu)將承受劇烈的沖擊.鋼材對沖擊載荷很敏感,它容易受強(qiáng)烈沖擊而損傷,從而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和承載能力下降.有鑒于此,該文主要模擬地震載荷,對鋼結(jié)構(gòu)焊接接頭在預(yù)應(yīng)變及動載下的斷裂行為等問題進(jìn)行了一系列的研

2、究.以常用建筑結(jié)構(gòu)鋼Q345和Q235B為研究對象,通過不同溫度下的夏比沖擊試驗研究預(yù)應(yīng)變對母材和焊縫沖擊性能的影響.結(jié)果表明:材料在預(yù)應(yīng)變下無論是母材還是焊縫夏比沖擊韌度均有所降低,韌-脆轉(zhuǎn)變溫度有所提高.Q345母材和焊縫5％預(yù)應(yīng)變后的韌-脆轉(zhuǎn)變溫度均低于0℃,10％預(yù)應(yīng)變后低于室溫,因此都可在室溫下安全使用;而Q235B鋼,除5％預(yù)應(yīng)變后的焊縫的韌-脆轉(zhuǎn)變溫度較低外,其它經(jīng)過預(yù)應(yīng)變后的韌-脆轉(zhuǎn)變溫均高于室溫.為建立客觀的材料韌度指

3、標(biāo)和進(jìn)行更有效的安全分析時,預(yù)應(yīng)變應(yīng)作為一個考慮因素.測試了Q345和Q235B母材與焊縫在無預(yù)應(yīng)變與10％預(yù)應(yīng)變下的力學(xué)性能,得出隨著預(yù)應(yīng)變增加,材料的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度均有所提高的結(jié)論.同時,驗證了按公式推導(dǎo)出的預(yù)應(yīng)變與屈服強(qiáng)度的關(guān)系與試驗結(jié)果吻合,并進(jìn)一步推導(dǎo)出在5％預(yù)應(yīng)變下材料的力學(xué)性能.測試了Q345和Q235B兩種材料的母材與焊縫在5％預(yù)應(yīng)變和10％預(yù)應(yīng)變靜態(tài)下的CTOD值,研究預(yù)應(yīng)變對CTOD斷裂韌度的影響.對Q345和Q

4、235B在地震載荷作用下的動態(tài)斷裂韌度與靜態(tài)斷裂韌度進(jìn)行比較分析.計算不同加載速率下焊縫和母材的CTOD.結(jié)果表明,常溫下動載對Q345鋼焊縫和母材的斷裂韌度有利,而對Q235B則產(chǎn)生不利影響.最后,介紹了兩種目前最新的危險評估方法,這兩種危險評估方法可以使工程技術(shù)人員對結(jié)構(gòu)的脆性斷裂危險性進(jìn)行有效的評估,對已遭破壞的結(jié)構(gòu)決定修補(bǔ)措施,從而使危險降至最低程度.并運用該方法對不同預(yù)應(yīng)變下的Q345和Q235B進(jìn)行評估.可以看出加工制造與檢