鑒定類別
江蘇大型塔吊踏步板斷裂原因物證鑒定【倒塌事故】
2012 年6 月15 日， 江蘇省泰州市海曙頤園一期工程二標段 發(fā)生一起起重傷害重大事故，造成一人當場死亡。事發(fā)后，該事故中涉及的塔式起重機頂升橫梁支撐處被撕裂的標準節(jié)主肢桿“頂升踏步板”斷裂原因與外觀尺寸設計、型號及材質一時間成為爭議焦點，并*終訴至江蘇省某人民檢察院。華碧鑒定所接受此鑒定委托后，對該踏步板的化學成分、力學性能、斷口特征、顯微組織進行了分析，并利用有限元軟件模擬踏步板的受力情況。結果表明：標準節(jié)踏步板的化學成分及力學性能均符合要求；斷口存在明顯的韌性斷裂特征；踏步板承載的*大應力遠大于標準要求。經分析判斷，踏步板是由于無法滿足當前塔吊設備運行要求而產生過載斷裂。此鑒定結論為機關的案件審判提供了重要依據。
華碧[2012]物鑒字第***號
2012 年6 月15 日， 江蘇省泰州市某施工工地發(fā)生一起起重傷害重大事故，造成一人當場死亡。當時，塔吊安裝單位作業(yè)人員進行QTZ63-Ⅱ型塔機頂升作業(yè)，在進行第二節(jié)標準節(jié)的第一步頂升時，當液壓系統(tǒng)頂升油缸將塔機外套架及上部頂起高度約1米左右，標準節(jié)的踏步板突然撕裂，塔機外套及上部結構下墜，在巨大沖擊力作用下，平衡臂失穩(wěn)折彎砸向塔身，砸中作業(yè)人員，造成傷亡。
事發(fā)后，該事故中涉及的塔式起重機頂升橫梁支撐處被撕裂的標準節(jié)主肢桿“頂升踏步板”斷裂原因與外觀尺寸設計、型號及材質一時間成為爭議焦點，并*終訴至江蘇省某人民檢察院。
塔式起重機是臂架安置在垂直的塔身頂部的可回轉臂架型起重機，又名塔機或塔吊，是現(xiàn)代工程建設中一種主要的起重機械。自升式塔式起重機其頂升工作流程：頂升橫梁單軸置于標準節(jié)踏步板內，頂升一步高度后，將支承銷插入標準節(jié)踏步板凹槽內，然后收縮活塞桿，使支撐銷逐漸受力，支承起頂升套架；收縮活塞桿，使橫梁單軸進入上一步標準節(jié)踏步板凹槽內，準備進行再一步頂升。
華碧鑒定接案后，迅速組織專家小組奔赴事發(fā)現(xiàn)場，經過大量的現(xiàn)場勘驗與筆錄，制定鑒定預案，隨后開展相關鑒定實驗。
對踏步板斷裂部位材料進行切割并取樣，進行斷口形貌及金相組織分析。結果發(fā)現(xiàn)：斷口端面存在纖維區(qū)和剪切唇，無放射區(qū)；斷口微觀形貌呈韌窩狀花樣；斷口附近的金相組織為正常的鐵素體和珠光體組織，斷裂附近的組織存在明顯的塑性變形特征。綜合斷口的宏觀形貌、微觀形貌及金相組織分析，斷裂為韌性斷裂。該斷裂是由于過載導致，斷裂開口起始于踏步板半圓弧凹槽的中間部位，在應力的作用下向內部延伸，*后將踏步板撕開。該斷裂為明顯的過載斷裂，金屬構件發(fā)生過載斷裂失效時，過載斷裂斷口特征通常顯示一次加載斷裂的特征，其宏觀斷口與拉伸實驗斷口極為相似。
為了了解踏步板受力情況，華碧鑒定所的鑒定專家們通過“有限元軟件”對踏步板所受應力進行更加追根求源的分析。有限元方法是一種與現(xiàn)代計算機技術相聯(lián)系的分析手段，利用數學近似的方法對真實物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進行模擬。ANSYS是目前有限元分析軟件中*為流行和有效的一種，它能夠對特定產品進行性能分析、預測和優(yōu)化，也可以對通用產品進行物理、力學性能分析、模擬、預測、評價和優(yōu)化，以實現(xiàn)產品的技術創(chuàng)新。
根據踏步板尺寸，采用PROE繪制三維圖形，并導入到ANSYS軟件中，建立踏步板模型，設置相關參數，并進行模擬計算，發(fā)現(xiàn)踏步板所受的等效應力分布中應力*大處受力約849.202Mpa。該值已遠大于GB/T 700-2006《碳素結構鋼》中Q235B鋼的抗拉強度370～500 Mpa的要求，而斷裂開口正位于模擬結果中應力*大區(qū)域。
經分析判斷該規(guī)格的踏步板已無法滿足當前塔吊的運行要求，過載運行是造成其斷裂的直接原因，需增加踏步板的厚度或改用材質性能更優(yōu)的踏步板。至此，本案起重設備中標準節(jié)的踏步板撕裂原因物證鑒定結論也因此水落石出，華碧鑒定所為本案所出具的鑒定報告為案件的審判提供了重要依據和支撐。
圖1：樣品外觀圖片(斷裂的踏步板樣品和其中1個未斷裂的踏步板樣品)
圖2：金相切片圖片，斷口部分存在塑性變形特征
圖3：掃描電子顯微鏡圖片，斷口為塑性特征，存在韌窩
圖4：力學性能測試圖片
圖5：有限元模型受力圖，模擬向下的方向給踏步板受力面259.48kN的壓力
圖6：有限元模型受力圖和涉案踏步板樣品斷裂處對比圖
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