Αποσβεστήρες ιξώδους υγρού γεφυρών (VFD): Αρχή εργασίας, εφαρμογή και διεθνή πρότυπα

Ένας τυπικός αποσβεστήρας ιξώδους υγρού γέφυρας αποτελείται από κυλινδρική κάννη, έμβολο, στόμιο απόσβεσης, ράβδο εμβόλου και εξαρτήματα στεγανοποίησης υψηλής απόδοσης, με το εσωτερικό του να είναι γεμάτο με-ανθεκτικό σε υψηλές θερμοκρασίες, μεγάλης διάρκειας{2}}υπηρεσίας{{3} διάρκειας ζωής ως αποσβεστήρα σιλικόνης. Όταν μια γέφυρα υφίσταται μετατόπιση λόγω σεισμικής δραστηριότητας, φορτίων ανέμου ή πρόσκρουσης του οχήματος, εμφανίζεται σχετική κίνηση μεταξύ του εμβόλου και της κάννης του κυλίνδρου. Αυτή η σχετική κίνηση αναγκάζει το ιξώδες ρευστό μέσα στον αποσβεστήρα να περάσει μέσα από τα κανάλια απόσβεσης με υψηλή ταχύτητα και η αντίσταση ροής που δημιουργείται κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας διαχέει τη δομική ενέργεια δόνησης σε θερμότητα, η οποία στη συνέχεια απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα για να μειώσει τους δομικούς κραδασμούς.

Ένα βασικό χαρακτηριστικό των VFD γέφυρας είναι η έλλειψη στατικής ακαμψίας τους, που σημαίνει ότι δεν αλλοιώνουν τη φυσική περίοδο δόνησης της δομής της γέφυρας. Αυτό είναι κρίσιμο για τη διατήρηση της αρχικής δομικής απόδοσης παρέχοντας ταυτόχρονα απαγωγή ενέργειας. Επιπλέον, αυτοί οι αποσβεστήρες διαθέτουν μια πλήρη και σταθερή καμπύλη υστέρησης, επιτρέποντάς τους να επιτύχουν απόδοση απαγωγής ενέργειας άνω του 90%, καθιστώντας τους εξαιρετικά αποτελεσματικούς στον μετριασμό διαφόρων τύπων δομικών δονήσεων.

Βασικές Λειτουργίες & Σενάρια Εφαρμογών

1. Αντισεισμική Προστασία

Τα VFD της γέφυρας διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στη σεισμική προστασία καταναλώνοντας αποτελεσματικά τη σεισμική ενέργεια. Μειώνουν τη μετατόπιση των δοκών της γέφυρας και την εσωτερική δύναμη που ασκείται στις προβλήτες, αποτρέποντας έτσι τη ζημιά στα ρουλεμάν και ελαχιστοποιώντας τον κίνδυνο πτώσης των δοκών της γέφυρας από τα στηρίγματα τους. Αυτοί οι αποσβεστήρες εγκαθίστανται ευρέως μεταξύ της κύριας δοκού και των προβλήτων ή των κολοβωμάτων για να παρέχουν στοχευμένη σεισμική προστασία.

2. Έλεγχος κραδασμών ανέμου

Για γέφυρες και κρεμαστές γέφυρες και κρεμαστές γέφυρες μεγάλου{0}}καλωδίου ανοίγματος-, οι δονήσεις που προκαλούνται από τον άνεμο-όπως οι δονήσεις και το φτερούγισμα που προκαλούνται από τη δίνη-μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τη δομική ασφάλεια και την οδηγική άνεση. Τα VFD καταστέλλουν αποτελεσματικά αυτούς τους κραδασμούς και μετριάζουν επίσης τους κραδασμούς που προκαλούνται από τη βροχή-του ανέμου στα καλώδια στήριξης, βελτιώνοντας τόσο την οδηγική άνεση όσο και τη διάρκεια κόπωσης της δομής της γέφυρας.

3. Απελευθέρωση Μετατόπισης Θερμοκρασίας

Οι γέφυρες διαστέλλονται και συστέλλονται με τις αλλαγές της θερμοκρασίας και οι VFD επιτρέπουν αυτήν την ελεύθερη κίνηση χωρίς να δημιουργούν πρόσθετη θερμική καταπόνηση που θα μπορούσε να βλάψει τη δομή. Ταυτόχρονα, συγκρατούν τους κραδασμούς χαμηλής-συχνότητας που προκαλούνται από το φρενάρισμα του οχήματος και την πρόσκρουση από τους αρμούς διαστολής, προστατεύοντας περαιτέρω τη γέφυρα από-μακροχρόνια φθορά.

4. Προσαρμογή τύπου ευρείας γέφυρας

Οι αποσβεστήρες ιξώδους ρευστού είναι εξαιρετικά ευέλικτοι και κατάλληλοι για ένα ευρύ φάσμα τύπων γεφυρών, συμπεριλαμβανομένων καλωδιακών-γεφυρών, κρεμαστών γεφυρών, γεφυρών συνεχούς δοκού, γέφυρες άκαμπτου πλαισίου, αστικών οδογέφυρες και σιδηροδρομικών γεφυρών. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με σεισμικά ρουλεμάν και συσκευές συγκράτησης για να σχηματίσουν ένα σύστημα δομικής προστασίας πολλαπλών-επιπέδων, ενισχύοντας τη συνολική δομική ασφάλεια.

Αρχή εγκατάστασης και διάταξης

Οι αποσβεστήρες ιξώδους υγρού γεφυρών συνήθως χρησιμοποιούν αμφίπλευρες πλάκες αυτιού και σφαιρικές συνδέσεις άρθρωσης, οι οποίες επιτρέπουν την προσαρμογή στις δομικές γωνίες περιστροφής. Τοποθετούνται συμμετρικά στη διαμήκη διεύθυνση μεταξύ του άκρου της δοκού και της προβλήτας και τοποθετούνται εγκάρσια μεταξύ του πυθμένα της δοκού του χαλύβδινου κιβωτίου και του λυγισμένου καπακιού για τον αποτελεσματικό έλεγχο της πλευρικής μετατόπισης.

Οι βασικοί κανόνες διάταξης για τα VFD περιλαμβάνουν τη διασφάλιση ότι ο άξονας του αποσβεστήρα είναι σύμφωνος με την κατεύθυνση της δομικής παραμόρφωσης για την αποφυγή έκκεντρων φορτίων, η χρήση σφαιρικών συνδέσεων μεντεσέδων για την προσαρμογή των αποκλίσεων της γωνίας εγκατάστασης, η κράτηση επαρκούς χώρου συντήρησης και η υιοθέτηση υψηλού -αντιδιαβρωτικού{1}}αντιδιαβρωτικού και σκόνης υψηλού επιπέδου διάρκειας ζωής{2}.

Η παγκόσμια εφαρμογή των VFD γέφυρας κυριαρχείται από τρία κύρια πρότυπα συστήματα: τα ευρωπαϊκά πρότυπα EN, τα αμερικανικά πρότυπα AASHTO/ASTM/ICC-ES και τις Προδιαγραφές Ιαπωνικής Οδικής Γέφυρας. Αυτά τα πρότυπα ρυθμίζουν όλες τις πτυχές των VFD, συμπεριλαμβανομένου του σχεδιασμού, της επιλογής υλικού, των δεικτών απόδοσης, των δοκιμών κόπωσης, της προσαρμοστικότητας θερμοκρασίας και του εργοστασιακού ελέγχου, και αποτελούν βασικές απαιτήσεις για πιστοποίηση CE, ICC-ES και JSSI.

1. Ευρωπαϊκά πρότυπα (υποχρεωτική πιστοποίηση CE)

EN 15129:2009 Σεισμικές συσκευές: Απαιτήσεις απόδοσης και μέθοδοι δοκιμής

Αυτό είναι το βασικό πρότυπο της ΕΕ για τους αποσβεστήρες που εξαρτώνται από την ταχύτητα{{0}, τα ρουλεμάν σεισμικής απομόνωσης και τις συσκευές κατά της πτώσης- γεφυρών και είναι υποχρεωτικό για τη σήμανση CE να εισέλθει στις αγορές της ΕΕ και του ΕΟΧ.

Το πρότυπο ορίζει τα VFD ως παθητικούς αποσβεστήρες που εξαρτώνται από την ταχύτητα-χωρίς στατική ακαμψία. Για υλικά, απαιτείται το υγρό απόσβεσης να είναι μη-τοξικό, μη-εύφλεκτο και χημικά αδρανές, με το λάδι σιλικόνης (σημείο ανάφλεξης μεγαλύτερο ή ίσο με 340 μοίρες) να είναι η προτιμώμενη επιλογή. Ο κύλινδρος και η ράβδος εμβόλου πρέπει να είναι κατασκευασμένα από κράμα χάλυβα υψηλής- αντοχής με σκληρή επιχρωμίωση και η τραχύτητα της επιφάνειας πρέπει να συμμορφώνεται με το EN ISO 4287, με μέγιστη τραχύτητα 3μm.

Οι βασικοί δείκτες απόδοσης που καθορίζονται από το EN 15129:2009 περιλαμβάνουν απόκλιση δύναμης απόσβεσης όχι μεγαλύτερη από ±15% κάτω από διαφορετικές ταχύτητες και συχνότητες, απόκλιση απόδοσης όχι μεγαλύτερη από ±15% εντός του εύρους θερμοκρασίας από -25 μοίρες έως +50 βαθμούς, ικανότητα αντίστασης στο 150% της εσωτερικής πίεσης και τουλάχιστον 150% της πίεσης. πίεση σχεδιασμού. Για αντοχή στην κόπωση, ο αποσβεστήρας δεν πρέπει να παρουσιάζει διαρροή λαδιού μετά από 20.000 κύκλους, με εξασθένηση απόδοσης όχι μεγαλύτερη από 10%.

Οι υποχρεωτικές δοκιμές συμμόρφωσης περιλαμβάνουν τη δοκιμή της καμπύλης υστέρησης (F-D), τη δοκιμή σχέσης δύναμης-ταχύτητας (F-V), τη δοκιμή κύκλου θερμοκρασίας, τη δοκιμή κόπωσης, τη δοκιμή τελικής μετατόπισης και τη δοκιμή πίεσης στεγανοποίησης.

Άλλοι σχετικοί Ευρωπαϊκοί Κώδικες

EN 1998-2 (Ευρωκώδικας 8): Αυτός ο κώδικας σεισμικής σχεδίασης γεφυρών καθορίζει τις αρχές διάταξης για τα VFD και τον υπολογισμό του ισοδύναμου λόγου απόσβεσης, συνιστώντας έναν λόγο όχι μικρότερο από 20%.

EN 1337: Αυτό το πρότυπο ρουλεμάν γέφυρας παρέχει καθοδήγηση σχετικά με την εφαρμογή αντιστοίχισης VFD και δομικών ρουλεμάν.

2. Αμερικανικά πρότυπα (AASHTO / ASCE / ASTM / ICC-ES)

Τα αμερικανικά πρότυπα υιοθετούνται ευρέως στη Βόρεια Αμερική, τη Μέση Ανατολή και τα διεθνή έργα υποβολής προσφορών, με αυστηρές απαιτήσεις για σεισμική απόδοση, προσαρμοστικότητα σε χαμηλές-θερμοκρασίες και διάρκεια ζωής λόγω κόπωσης.

Προδιαγραφές AASHTO

Προδιαγραφές σχεδίασης γέφυρας LRFD: Αυτή η προδιαγραφή προσδιορίζει ότι ο εκθέτης ταχύτητας για VFD θα πρέπει να είναι μεταξύ 0,3 και 0,5 και ορίζει τη μέθοδο σεισμικού σχεδιασμού και τα όρια μετατόπισης για τους αποσβεστήρες.

Οδηγός σχεδίασης σεισμικής απομόνωσης: Αυτός ο οδηγός ρυθμίζει τους κανόνες αξιολόγησης για τη δύναμη αποσβεστήρα, τη μετατόπιση, την αντίσταση στη θερμοκρασία και την απόδοση κόπωσης.

Πρότυπα ASTM

ASTM E2126: Αυτό το πρότυπο παρέχει μια ενοποιημένη μέθοδο δοκιμής για δομικούς αποσβεστήρες, που καλύπτει την απόδοση υστέρησης, τη δοκιμή κόπωσης και τη βαθμονόμηση μηχανικών παραμέτρων.

ASTM A370: Αυτό το πρότυπο καθορίζει τις απαιτήσεις δοκιμής μηχανικών ιδιοτήτων για τις πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή κυλίνδρων και ράβδων εμβόλου.

Κριτήρια πιστοποίησης ICC-ES

AC156: Αυτό το πρότυπο αποδοχής για συσκευές μη-δομικής απόσβεσης καλύπτει την αντίσταση στη γήρανση, την αντίσταση στη φωτιά και τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα των VFD.

AC494: Αυτό το ειδικό πρότυπο για δομικούς αποσβεστήρες γεφυρών απαιτεί τουλάχιστον 50.000 κύκλους κόπωσης, τελική μετατόπιση έως και 200% της τιμής σχεδιασμού και χαμηλή αντίσταση θερμοκρασίας έως -40 βαθμούς.

3. Πρότυπα Ιαπωνικής Οδικής Γέφυρας

Τα πρότυπα γεφυρών της Ιαπωνίας είναι γνωστά για τις αυστηρές απαιτήσεις ακρίβειας και εξαιρετικά{0}}μακράς διάρκειας ζωής τους, γεγονός που τα καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλα για έργα σε ζώνες υψηλής-σεισμικότητας. Οι βασικές απαιτήσεις περιλαμβάνουν έναν εκθέτη ταχύτητας ελεγχόμενο μεταξύ 0,2 και 0,4, μια απόκλιση θερμοκρασίας της δύναμης απόσβεσης περιορισμένη στο ±10%, διάρκεια ζωής σχεδιασμού όχι μικρότερη από 75 χρόνια, ετήσιο ποσοστό διαρροής λαδιού όχι περισσότερο από 0,1% και ανοχή εγκατάστασης κατασκευής ελεγχόμενη εντός 2 mm.

Σύγκριση παραμέτρων κλειδιού διεθνών προτύπων

Η κατανόηση των διαφορών στις βασικές παραμέτρους μεταξύ των διεθνών προτύπων είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση της συμμόρφωσης σε παγκόσμια έργα. Ο παρακάτω πίνακας συγκρίνει τις βασικές απαιτήσεις για τα VFD γέφυρας στα κύρια διεθνή πρότυπα:

Συμβουλές για την πιστοποίηση και την εφαρμογή καθολικών έργων

Αγορά της ΕΕ: ​​Για να εισέλθουν στην αγορά της ΕΕ, τα γεφυρωμένα VFD πρέπει να περάσουν την πιστοποίηση EN 15129 CE, η οποία περιλαμβάνει έλεγχο παραγωγής εργοστασίων (FPC) για να διασφαλιστεί η σταθερή ποιότητα των προϊόντων.

Αγορά Βόρειας Αμερικής: Απαιτείται συμμόρφωση με τα πρότυπα σχεδιασμού AASHTO και έκθεση αξιολόγησης ICC-ES AC494 για VFD που χρησιμοποιούνται σε έργα γεφυρών της Βόρειας Αμερικής.

Διεθνή έργα υψηλής-σεισμικής ζώνης: Για έργα σε ζώνες υψηλής-σεισμικότητας, συνιστάται η υιοθέτηση των αυστηρότερων παραμέτρων μεταξύ των ευρωπαϊκών, αμερικανικών και ιαπωνικών προτύπων για να πληρούνται οι απαιτήσεις υποβολής προσφορών και τα κριτήρια αποδοχής του ιδιοκτήτη.

Τεχνική τεκμηρίωση: Οι κατασκευαστές πρέπει να παρέχουν πλήρη τεχνική τεκμηρίωση, συμπεριλαμβανομένων των καμπυλών ταχύτητας δύναμης (F-V), αναφορών δοκιμών υστέρησης, δεδομένων δοκιμών απόδοσης θερμοκρασίας και αποτελέσματα ανίχνευσης κόπωσης, για τεχνικό έλεγχο κατά την υποβολή προσφορών και την αποδοχή του έργου.