Bridge Viscous Fluid Dampers (VFD): Működési elv, alkalmazás és nemzetközi szabványok

A tipikus híd viszkózus folyadék csillapító hengerhengerből, dugattyúból, csillapító nyílásból, dugattyúrúdból és nagy{0}}teljesítményű tömítőelemekből áll, és a belseje magas-hőmérsékletálló, -hosszú élettartamú-szilikonolajjal van feltöltve, amely csillapító közegként működik. Amikor egy híd elmozduláson megy keresztül szeizmikus aktivitás, szélterhelés vagy jármű ütközése miatt, relatív mozgás történik a dugattyú és a hengercső között. Ez a relatív mozgás arra kényszeríti a csappantyú belsejében lévő viszkózus folyadékot, hogy nagy sebességgel haladjon át a csillapító csatornákon, és az e folyamat során keletkező áramlási ellenállás hővé disszipálja a szerkezeti rezgésenergiát, amely azután a légkörbe kerül a szerkezeti rezgések csökkentése érdekében.

A híd VFD-k fő jellemzője a statikus merevség hiánya, ami azt jelenti, hogy nem változtatják meg a hídszerkezet természetes rezgési periódusát. Ez kritikus fontosságú az eredeti szerkezeti teljesítmény megőrzéséhez, miközben energiaelvezetést biztosít. Ezen túlmenően ezek a csillapítók teljes és stabil hiszterézisgörbével rendelkeznek, ami lehetővé teszi, hogy több mint 90%-os energiadisszipációs hatásfokot érjenek el, így rendkívül hatékonyak a különböző típusú szerkezeti rezgések csillapításában.

Alapfunkciók és alkalmazási forgatókönyvek

1. Szeizmikus védelem

A híd VFD-k létfontosságú szerepet játszanak a szeizmikus védelemben, mivel hatékonyan fogyasztják a szeizmikus energiát. Csökkentik a hídtartók elmozdulását és a pillérekre ható belső erőt, ezáltal megelőzik a csapágyak károsodását, és minimálisra csökkentik annak a veszélyét, hogy a hídtartók leesjenek a tartóikról. Ezeket a csappantyúkat széles körben telepítik a főtartó és a pillérek vagy pillérek közé, hogy célzott szeizmikus védelmet biztosítsanak.

2. Szélvibráció-szabályozás

A hosszú-fesztávú kábel-hidak és függőhidak esetében a szél-rezgések, például az örvény-rezgés és a lebegés jelentősen befolyásolhatja a szerkezeti biztonságot és a vezetési kényelmet. A VFD-k hatékonyan elnyomják ezeket a rezgéseket, és mérséklik az eső{5}}szél által kiváltott tartókábelek vibrációját, növelve a vezetési kényelmet és a hídszerkezet fáradási élettartamát.

3. Hőmérséklet-elmozdulás kioldó

A hidak kitágulnak és összehúzódnak a hőmérséklet változásával, és a VFD-k lehetővé teszik ezt a szabad mozgást anélkül, hogy további hőfeszültséget generálnának, amely károsíthatná a szerkezetet. Ugyanakkor visszafogják az alacsony-frekvenciás rezgéseket, amelyeket a jármű fékezése és a tágulási hézagok ütközése okoz, így tovább védik a hidat a hosszú-kopástól.

4. Wide Bridge típusú adaptáció

A viszkózus folyadékcsillapítók rendkívül sokoldalúak, és a hídtípusok széles skálájához alkalmasak, beleértve a ferdekábeles{0}hidakat, a függőhidakat, a folytonos gerendahidakat, a merevvázas hidakat, a városi viaduktokat és a vasúti hidakat. Szeizmikus szigetelő csapágyakkal és visszatartó eszközökkel kombinálva is használhatók, hogy többszintű szerkezeti védelmi rendszert alkossanak, növelve az általános szerkezeti biztonságot.

Telepítési és elrendezési elv

A híd viszkózus folyadék csillapítói jellemzően kétoldali füllemezt és gömb alakú csuklós csatlakozásokat használnak, amelyek lehetővé teszik a szerkezeti elfordulási szögekhez való alkalmazkodást. Az oldalirányú elmozdulás hatékony szabályozása érdekében szimmetrikusan vannak beépítve hosszirányban a tartóvég és a pillér közé, valamint keresztirányban az acéldoboztartó alja és a hajlított kupak közé.

A VFD-k legfontosabb elrendezési szabályai közé tartozik annak biztosítása, hogy a lengéscsillapító tengely összhangban legyen a szerkezeti deformáció irányával az excentrikus terhelések elkerülése érdekében, a gömbcsuklós csatlakozások alkalmazása a beépítési szögeltérések figyelembevétele érdekében, elegendő karbantartási hely fenntartása, valamint a jó -minőségű korrózió- és por-korrózió- és por- tömítések élettartamának meghosszabbítása érdekében.

A híd VFD-k globális alkalmazását három fő szabványrendszer uralja: az európai EN szabványok, az amerikai AASHTO/ASTM/ICC{0}}ES szabványok és a japán közúti hídspecifikációk. Ezek a normák a VFD-k minden vonatkozását szabályozzák, beleértve a tervezést, az anyagválasztást, a teljesítménymutatókat, a fáradtsági vizsgálatot, a hőmérséklet-alkalmazkodhatóságot és a gyári ellenőrzést, és alapvető követelményei a CE, ICC{2}}ES és JSSI tanúsításnak.

1. Európai szabványok (CE tanúsítás kötelező)

EN 15129:2009 Szeizmikus eszközök: Teljesítménykövetelmények és vizsgálati módszerek

Ez az alapvető EU-szabvány a sebesség{0}}függő lengéscsillapítókra, a szeizmikus szigetelő csapágyakra és a hídesésgátló-eszközökre vonatkozóan, és kötelező a CE-jelölés az EU és az EGT piacaira való belépéshez.

A szabvány a VFD-ket sebességtől{0}}függő passzív csillapítókként határozza meg, statikus merevség nélkül. Anyagok esetében megköveteli, hogy a csillapítófolyadék nem-toxikus, nem-gyúlékony és kémiailag közömbös legyen, a szilikonolajjal (340 foknál nagyobb vagy egyenlő lobbanásponttal) az előnyben részesített választás. A hengernek és a dugattyúrúdnak nagy szilárdságú ötvözött acélból kell készülnie, kemény krómozással, a felületi érdességnek pedig meg kell felelnie az EN ISO 4287 szabványnak, legfeljebb 3 μm érdességig.

Az EN 15129:2009 szabványban meghatározott alapvető teljesítménymutatók közé tartozik a csillapítóerő-eltérés, amely nem haladja meg a ±15%-ot különböző sebességek és frekvenciák mellett, a teljesítmény eltérése legfeljebb ±15% a -25 fok és +50 fok közötti hőmérsékleti tartományban, a károsodás 150%-ának ellenálló képessége a tervezési nyomás és a tervezési nyomás és elmozdulás nélkül. A fárasztó tartósság érdekében a lengéscsillapító nem mutathat olajszivárgást 20 000 ciklus után, és a teljesítmény csillapítása legfeljebb 10%.

A kötelező megfelelőségi tesztek közé tartozik a hiszterézisgörbe (F-D) tesztelése, az erő-sebesség (F-V) összefüggés vizsgálata, a hőmérsékleti ciklus tesztelése, a fáradtságvizsgálat, a végső elmozdulás vizsgálata és a tömítési nyomás vizsgálata.

Egyéb európai vonatkozású kódok

EN 1998-2 (Eurocode 8): Ez a híd szeizmikus tervezési kódja meghatározza a VFD-k elrendezési elveit és az egyenértékű csillapítási arány számítását, legalább 20%-os arányt ajánlva.

EN 1337: Ez a hídcsapágy-szabvány útmutatást ad a VFD-k és a szerkezeti csapágyak megfelelő alkalmazásához.

2. Amerikai szabványok (AASHTO / ASCE / ASTM / ICC-ES)

Az amerikai szabványokat széles körben alkalmazzák Észak-Amerikában, a Közel-Keleten és a nemzetközi ajánlattételi projektekben, szigorú követelményekkel a szeizmikus teljesítménnyel, az alacsony hőmérsékleten való alkalmazkodóképességgel{0}} és a kifáradási élettartammal kapcsolatban.

AASHTO specifikációk

LRFD hídtervezési specifikációk: Ez a specifikáció meghatározza, hogy a VFD-k sebességkitevőjének 0,3 és 0,5 között kell lennie, és meghatározza a szeizmikus tervezési módszert és a csappantyúk elmozdulási határait.

Szeizmikus szigetelés tervezési útmutatója: Ez az útmutató a lengéscsillapító erőre, az elmozdulásra, a hőmérsékletállóságra és a kifáradási teljesítményre vonatkozó értékelési szabályokat szabályozza.

ASTM szabványok

ASTM E2126: Ez a szabvány egységes vizsgálati módszert biztosít a szerkezeti lengéscsillapítókhoz, amely kiterjed a hiszterézis teljesítményére, a fáradtság vizsgálatára és a mechanikai paraméterek kalibrálására.

ASTM A370: Ez a szabvány meghatározza a henger- és dugattyúrúd-gyártáshoz használt nyersanyagok mechanikai tulajdonságok vizsgálati követelményeit.

ICC{0}}ES tanúsítási feltételek

AC156: A nem -szerkezeti csillapító eszközökre vonatkozó elfogadási szabvány lefedi a VFD-k öregedésállóságát, tűzállóságát és hosszú távú stabilitását.

AC494: A hídszerkezeti lengéscsillapítókra vonatkozó speciális szabvány legalább 50 000 kifáradási ciklust, a tervezési érték akár 200%-ának megfelelő végső elmozdulást és -40 fokig alacsony -hőmérsékletállóságot igényel.

3. Japán közúti híd szabványok

A japán hídszabványok szigorú pontosságukról és rendkívül hosszú élettartamú A legfontosabb követelmények közé tartozik a 0,2 és 0,4 között szabályozott sebességkitevő, a csillapítóerő hőmérséklet-eltérése ±10-ra korlátozva, a tervezett élettartam legalább 75 év, az éves olajszivárgás mértéke legfeljebb 0,1%, és az építési szerelési tűrés 2 mm-en belül szabályozott.

Nemzetközi szabványos kulcsparaméterek összehasonlítása

A nemzetközi szabványok fő paraméterei közötti különbségek megértése alapvető fontosságú a globális projektek megfelelőségének biztosításához. Az alábbi táblázat összehasonlítja a híd VFD-kre vonatkozó alapvető követelményeket a főbb nemzetközi szabványok között:

Tanúsítási és globális projektalkalmazási tippek

EU-piac: Az EU-piacra való belépéshez a híd VFD-knek meg kell felelniük az EN 15129 CE-tanúsítványnak, amely magában foglalja a gyári gyártásellenőrzést (FPC) az egyenletes termékminőség biztosítása érdekében.

Észak-Amerikai piac: Az észak-amerikai hídprojektekben használt VFD-k esetében az AASHTO tervezési szabványainak való megfelelés és az ICC{0}}ES AC494 értékelő jelentés szükséges.

Magas-szeizmikus zónával rendelkező nemzetközi projektek: A magas-szeizmikus zónákban lévő projektek esetében ajánlatos az európai, amerikai és japán szabványok közül a legszigorúbb paraméterek alkalmazása az ajánlattételi követelmények és a tulajdonosok elfogadási feltételeinek teljesítése érdekében.

Műszaki dokumentáció: A gyártóknak teljes műszaki dokumentációt kell benyújtaniuk, beleértve az erő-sebesség (F-V) görbéit, a hiszterézis vizsgálati jelentéseket, a hőmérsékleti teljesítményteszt adatait és a fáradtságérzékelési eredményeket a projekt ajánlattétele és elfogadása során történő műszaki felülvizsgálathoz.