Tiltiniai klampių skysčių slopintuvai (VFD): veikimo principas, taikymas ir tarptautiniai standartai

Įprastą tilto klampaus skysčio slopintuvą sudaro cilindro cilindras, stūmoklis, amortizacinė anga, stūmoklio strypas ir didelio našumo Kai tiltas pasislenka dėl seisminio aktyvumo, vėjo apkrovų ar transporto priemonės smūgio, tarp stūmoklio ir cilindro cilindro vyksta santykinis judėjimas. Šis santykinis judėjimas priverčia klampų skystį sklendės viduje dideliu greičiu pereiti per slopinimo kanalus, o šio proceso metu susidaręs srauto pasipriešinimas išsklaido struktūrinę vibracijos energiją į šilumą, kuri vėliau išleidžiama į atmosferą, kad sumažintų konstrukcines vibracijas.

Pagrindinė tilto VFD savybė yra jų statinio standumo trūkumas, o tai reiškia, kad jie nekeičia tilto konstrukcijos natūralios vibracijos periodo. Tai labai svarbu norint išlaikyti pradinį konstrukcinį veikimą ir kartu išsklaidyti energiją. Be to, šie amortizatoriai turi visišką ir stabilią histerezės kreivę, leidžiančią pasiekti daugiau nei 90 % energijos išsklaidymo efektyvumą, todėl jie labai efektyviai mažina įvairių tipų konstrukcines vibracijas.

Pagrindinės funkcijos ir taikymo scenarijai

1. Seisminė apsauga

Tiltiniai VFD vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį užtikrinant seisminę apsaugą, nes efektyviai sunaudoja seisminę energiją. Jie sumažina tilto sijų poslinkį ir vidinę jėgą, veikiančią atramas, taip užkertant kelią guolių pažeidimams ir sumažinant riziką, kad tilto sijos nukris nuo atramų. Šios sklendės plačiai įrengiamos tarp pagrindinės sijos ir atramų ar atramų, siekiant užtikrinti tikslinę seisminę apsaugą.

2. Vėjo vibracijos valdymas

Ilgo-tarpatramio kabelių-tiltų ir kabančių tiltų atveju vėjo-sukelta vibracija, pvz., sūkurių-sukelta vibracija ir plazdėjimas, gali labai paveikti konstrukcijos saugumą ir vairavimo patogumą. VFD efektyviai slopina šias vibracijas ir taip pat sušvelnina lietaus{5}}vėjo sukeltą atraminių lynų vibraciją, padidindami važiavimo komfortą ir tilto konstrukcijos nuovargį.

3. Temperatūros poslinkio atleidimas

Tiltai plečiasi ir susitraukia keičiantis temperatūrai, o VFD leidžia laisvai judėti nesukuriant papildomo šiluminio įtempio, galinčio pažeisti konstrukciją. Tuo pačiu metu jie sulaiko žemo-dažnio vibraciją, kurią sukelia transporto priemonės stabdymas ir deformacijų jungčių smūgis, taip toliau apsaugodami tiltą nuo ilgalaikio-dėvėjimosi.

4. Plataus tilto tipo pritaikymas

Klampių skysčių slopintuvai yra labai universalūs ir tinkami įvairiems tiltų tipams, įskaitant lynų{0}} tiltus, kabamuosius tiltus, ištisinius sijinius tiltus, standaus karkaso tiltus, miesto viadukus ir geležinkelio tiltus. Jie taip pat gali būti naudojami kartu su seisminės izoliacijos guoliais ir ribojančiais įtaisais, kad būtų sudaryta kelių-pakopų konstrukcijos apsaugos sistema, padidinanti bendrą konstrukcijos saugą.

Diegimo ir išdėstymo principas

Tiltiniuose klampaus skysčio slopintuvuose paprastai naudojamos dvišalės ausies plokštelės ir sferinės vyrių jungtys, kurios leidžia prisitaikyti prie konstrukcijos sukimosi kampų. Jie yra simetriškai sumontuoti išilgine kryptimi tarp sijos galo ir atramos ir skersai išdėstyti tarp plieninės dėžės sijos apačios ir sulenkto gaubto, kad būtų galima efektyviai valdyti šoninį poslinkį.

Pagrindinės VFD išdėstymo taisyklės yra užtikrinti, kad sklendės ašis atitiktų konstrukcijos deformacijos kryptį, kad būtų išvengta ekscentrinių apkrovų, naudojant sferines vyrių jungtis, kad būtų galima pritaikyti montavimo kampų nuokrypius, palikti pakankamai vietos priežiūrai ir naudoti aukštos -klasės antikorozijos ir dulkių{{2} sklendes, kurios prailgintų sandarinimo trukmę.

Pasauliniame tiltų VFD taikyme dominuoja trys pagrindinės standartinės sistemos: Europos EN standartai, Amerikos AASHTO/ASTM/ICC{0}}ES standartai ir Japonijos kelių tiltų specifikacijos. Šios normos reglamentuoja visus VFD aspektus, įskaitant dizainą, medžiagų pasirinkimą, našumo rodiklius, nuovargio bandymus, prisitaikymą prie temperatūros ir gamyklos patikrą, ir jos yra esminiai CE, ICC{2}}ES ir JSSI sertifikavimo reikalavimai.

1. Europos standartai (CE sertifikatas privalomas)

EN 15129:2009 Seisminiai įrenginiai: našumo reikalavimai ir bandymo metodai

Tai yra pagrindinis ES standartas, taikomas -priklausomiems nuo greičio slopintuvams, seisminės izoliacijos guoliams ir tilto apsaugos nuo kritimo įtaisams, o CE ženklinimas yra privalomas norint patekti į ES ir EEE rinkas.

Standartas apibrėžia VFD kaip nuo greičio{0}}priklausančius pasyviuosius slopintuvus, neturinčius statinio standumo. Medžiagoms reikalaujama, kad slopinimo skystis būtų netoksiškas, ne-degus ir chemiškai inertiškas, o silikoninė alyva (pliūpsnio temperatūra didesnė nei 340 laipsnių arba lygi) yra geriausias pasirinkimas. Cilindras ir stūmoklio strypas turi būti pagaminti iš didelio-stipraus legiruoto plieno su kietu chromu, o paviršiaus šiurkštumas turi atitikti EN ISO 4287 standartą, o ne didesnis kaip 3 μm.

Pagrindiniai našumo rodikliai, nurodyti EN 15129:2009, apima slopinimo jėgos nuokrypį, ne didesnį kaip ±15 % esant įvairiems greičiams ir dažniams, ne daugiau kaip ±15 % veikimo nuokrypį temperatūrų diapazone nuo -25 laipsnių iki +50 laipsnio, gebėjimą atlaikyti 150 % nepažeidžiant konstrukcinio slėgio ir konstrukcijos poslinkio1 kartus. Kad sklendė būtų patvari nuovargiui, po 20 000 ciklų neturi būti alyvos nuotėkio, o veikimo slopinimas ne didesnis kaip 10%.

Privalomi atitikties bandymai apima histerezės kreivės (F-D) bandymą, jėgos-greičio (F-V) santykio bandymą, temperatūros ciklo bandymą, nuovargio bandymą, didžiausio poslinkio bandymą ir sandarinimo slėgio bandymą.

Kiti Europai svarbūs kodai

EN 1998-2 (Eurokodas 8): Šis tilto seisminio projektavimo kodeksas nurodo VFD išdėstymo principus ir lygiaverčio slopinimo koeficiento apskaičiavimą, rekomenduojant ne mažesnį kaip 20 % santykį.

EN 1337: Šis tilto guolių standartas pateikia nurodymus, kaip suderinti VFD ir konstrukcinius guolius.

2. Amerikos standartai (AASHTO / ASCE / ASTM / ICC-ES)

Amerikietiški standartai plačiai taikomi Šiaurės Amerikoje, Artimuosiuose Rytuose ir tarptautiniuose kainų siūlymo projektuose, taikant griežtus seisminių savybių, prisitaikymo prie žemos-temperatūros ir nuovargio naudojimo reikalavimus.

AASHTO specifikacijos

LRFD tilto projektavimo specifikacijos: šioje specifikacijoje nurodyta, kad VFD greičio eksponentas turi būti nuo 0,3 iki 0,5, taip pat apibrėžiamas seisminio projektavimo metodas ir sklendių poslinkio ribos.

Seisminės izoliacijos projektavimo vadovas: šis vadovas reglamentuoja amortizatoriaus jėgos, poslinkio, atsparumo temperatūrai ir nuovargio įvertinimo taisykles.

ASTM standartai

ASTM E2126: Šiame standarte pateikiamas vieningas konstrukcinių amortizatorių bandymo metodas, apimantis histerezės veikimą, nuovargio bandymą ir mechaninių parametrų kalibravimą.

ASTM A370: Šis standartas nustato mechaninių savybių bandymų reikalavimus, taikomus žaliavoms, naudojamoms cilindrų ir stūmoklių kotų gamyboje.

ICC{0}}ES sertifikavimo kriterijai

AC156: šis ne-struktūrinių slopinimo įrenginių priėmimo standartas apima VFD atsparumą senėjimui, atsparumą ugniai ir ilgalaikį stabilumą.

AC494: šis specialus tiltų konstrukcinių slopintuvų standartas reikalauja mažiausiai 50 000 nuovargio ciklų, didžiausio poslinkio iki 200 % projektinės vertės ir atsparumo žemai -temperatūrai iki -40 laipsnių.

3. Japonijos kelių tiltų standartai

Japonijos tiltų standartai garsėja griežtais tikslumo ir itin{0}}ilgo tarnavimo laiko reikalavimais, todėl jie ypač tinkami projektams didelės-seisminėse zonose. Pagrindiniai reikalavimai yra greičio eksponentas, valdomas nuo 0,2 iki 0,4, slopinimo jėgos temperatūros nuokrypis ribojamas iki ±10%, projektinis tarnavimo laikas ne mažesnis nei 75 metai, metinis alyvos nuotėkio rodiklis ne didesnis kaip 0,1% ir konstrukcijos įrengimo tolerancija kontroliuojama 2 mm.

Tarptautinis standartinių raktų parametrų palyginimas

Norint užtikrinti atitiktį pasauliniuose projektuose, labai svarbu suprasti pagrindinių tarptautinių standartų parametrų skirtumus. Toliau pateiktoje lentelėje palyginami pagrindiniai tiltų VFD reikalavimai pagal pagrindinius tarptautinius standartus:

Sertifikavimo ir visuotinio projekto taikymo patarimai

ES rinka: norint patekti į ES rinką tiltiniai VFD turi išlaikyti EN 15129 CE sertifikatą, kuris apima gamyklos gamybos kontrolę (FPC), kad būtų užtikrinta pastovi gaminio kokybė.

Šiaurės Amerikos rinka: Šiaurės Amerikos tiltų projektuose naudojamiems VFD reikia atitikti AASHTO projektavimo standartus ir ICC{0}}ES AC494 vertinimo ataskaitą.

Didelės{0}}seisminės zonos tarptautiniai projektai: projektams didelės-seisminėse zonose rekomenduojama taikyti griežčiausius parametrus iš Europos, Amerikos ir Japonijos standartų, kad atitiktų kainų siūlymo reikalavimus ir savininko priėmimo kriterijus.

Techninė dokumentacija: gamintojai turi pateikti visą techninę dokumentaciją, įskaitant jėgos -greičio (F-V) kreives, histerezės bandymų ataskaitas, temperatūros našumo bandymų duomenis ir nuovargio aptikimo rezultatus, kad būtų galima atlikti techninę peržiūrą projekto pasiūlymų teikimo ir priėmimo metu.