แดมเปอร์ของไหลแบบบริดจ์วิสคูส (VFD): หลักการทำงาน การใช้งาน และมาตรฐานสากล

แดมเปอร์ของเหลวหนืดของสะพานโดยทั่วไปประกอบด้วยกระบอกกระบอกสูบ ลูกสูบ ปากหน่วง ก้านลูกสูบ และส่วนประกอบการซีลประสิทธิภาพสูง- โดยภายในเต็มไปด้วยน้ำมันซิลิโคน-ที่ทนทานต่ออุณหภูมิสูง -บริการ- อายุการใช้งานยาวนาน ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการหน่วง เมื่อสะพานเกิดการเคลื่อนตัวเนื่องจากแผ่นดินไหว แรงลม หรือการชนกับยานพาหนะ การเคลื่อนที่สัมพัทธ์จะเกิดขึ้นระหว่างลูกสูบและกระบอกกระบอกสูบ การเคลื่อนไหวสัมพัทธ์นี้บังคับให้ของเหลวที่มีความหนืดภายในแดมเปอร์ผ่านช่องลดแรงสั่นสะเทือนด้วยความเร็วสูง และความต้านทานการไหลที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการนี้จะกระจายพลังงานการสั่นสะเทือนของโครงสร้างไปเป็นความร้อน ซึ่งจากนั้นจะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศเพื่อลดการสั่นสะเทือนของโครงสร้าง

คุณลักษณะสำคัญของ VFD ของสะพานคือการขาดความแข็งแบบคงที่ ซึ่งหมายความว่าจะไม่เปลี่ยนระยะเวลาการสั่นสะเทือนตามธรรมชาติของโครงสร้างสะพาน นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรักษาประสิทธิภาพของโครงสร้างเดิมในขณะที่ยังช่วยกระจายพลังงาน นอกจากนี้ แดมเปอร์เหล่านี้ยังมีกราฟฮิสเทรีซิสที่สมบูรณ์และเสถียร ทำให้สามารถบรรลุประสิทธิภาพในการกระจายพลังงานได้มากกว่า 90% ทำให้มีประสิทธิภาพสูงในการบรรเทาการสั่นสะเทือนของโครงสร้างประเภทต่างๆ

ฟังก์ชันหลักและสถานการณ์การใช้งาน

1. การป้องกันแผ่นดินไหว

Bridge VFD มีบทบาทสำคัญในการป้องกันแผ่นดินไหวโดยการใช้พลังงานแผ่นดินไหวอย่างมีประสิทธิภาพ ลดการเคลื่อนตัวของคานสะพานและแรงภายในที่กระทำต่อเสา ดังนั้นจึงป้องกันความเสียหายต่อตลับลูกปืน และลดความเสี่ยงที่คานสะพานจะหลุดออกจากส่วนรองรับ แดมเปอร์เหล่านี้ได้รับการติดตั้งอย่างกว้างขวางระหว่างคานหลักและเสาหรือหลักยึด เพื่อให้การป้องกันแผ่นดินไหวแบบกำหนดเป้าหมาย

2. การควบคุมการสั่นสะเทือนของลม

สำหรับ-สายเคเบิลช่วงยาว-สะพานและสะพานแขวน -การสั่นสะเทือนที่เกิดจากลม เช่น แรงสั่นสะเทือนที่เกิดจากกระแสน้ำวน- และการกระพือปีก อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อความปลอดภัยของโครงสร้างและความสะดวกสบายในการขับขี่ VFD ระงับแรงสั่นสะเทือนเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และยังช่วยลด-แรงสั่นสะเทือนที่เกิดจากลมของสายเคเบิลค้ำ ซึ่งช่วยเพิ่มทั้งความสบายในการขับขี่และอายุการใช้งานของโครงสร้างสะพาน

3. การปล่อยแทนที่อุณหภูมิ

สะพานจะขยายและหดตัวตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และ VFD ช่วยให้สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระโดยไม่สร้างความเครียดจากความร้อนเพิ่มเติมซึ่งอาจสร้างความเสียหายให้กับโครงสร้างได้ ในขณะเดียวกัน ก็ยับยั้ง-การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำที่เกิดจากการเบรกของรถและการกระแทกจากข้อต่อขยาย ช่วยปกป้องสะพานจากการสึกหรอ-ในระยะยาวอีกด้วย

4. การปรับประเภทสะพานกว้าง

ตัวหน่วงของเหลวที่มีความหนืดมีความหลากหลายสูงและเหมาะสำหรับสะพานหลายประเภท รวมถึง-สะพานขึงเคเบิล สะพานแขวน สะพานคานต่อเนื่อง สะพานโครงแข็ง สะพานลอยในเมือง และสะพานรถไฟ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ร่วมกับแบริ่งแยกแรงสั่นสะเทือนและอุปกรณ์ควบคุมแรงสั่นสะเทือนเพื่อสร้างระบบป้องกันโครงสร้างหลาย- ซึ่งช่วยเพิ่มความปลอดภัยทางโครงสร้างโดยรวม

หลักการติดตั้งและเค้าโครง

โดยทั่วไปแดมเปอร์ของเหลวหนืดของบริดจ์จะใช้แผ่นรองหูทั้งสองข้างและการเชื่อมต่อบานพับทรงกลม ซึ่งช่วยให้ปรับให้เข้ากับมุมการหมุนของโครงสร้างได้ มีการติดตั้งอย่างสมมาตรในทิศทางตามยาวระหว่างปลายคานและท่าเรือ และจัดเรียงตามขวางระหว่างด้านล่างของคานกล่องเหล็กและฝาโค้งงอเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ด้านข้างได้อย่างมีประสิทธิภาพ

กฎเค้าโครงที่สำคัญสำหรับ VFD ได้แก่ การตรวจสอบให้แน่ใจว่าแกนแดมเปอร์สอดคล้องกับทิศทางของการเสียรูปของโครงสร้างเพื่อหลีกเลี่ยงโหลดที่ผิดปกติ การใช้การเชื่อมต่อบานพับทรงกลมเพื่อรองรับการเบี่ยงเบนของมุมในการติดตั้ง การสำรองพื้นที่การบำรุงรักษาที่เพียงพอ และใช้การออกแบบ-ป้องกันการกัดกร่อน-เกรดสูงและฝุ่น-เพื่อยืดอายุการใช้งานของแดมเปอร์

การใช้งานสะพาน VFD ทั่วโลกนั้นถูกครอบงำโดยระบบมาตรฐานหลักสามระบบ ได้แก่ มาตรฐาน EN ของยุโรป มาตรฐาน AASHTO/ASTM/ICC ของอเมริกา- และข้อกำหนดเฉพาะของสะพานถนนของญี่ปุ่น บรรทัดฐานเหล่านี้ควบคุมทุกแง่มุมของ VFD รวมถึงการออกแบบ การเลือกวัสดุ ตัวชี้วัดประสิทธิภาพ การทดสอบความล้า การปรับอุณหภูมิ และการตรวจสอบโรงงาน และเป็นข้อกำหนดที่จำเป็นสำหรับการรับรอง CE, ICC-ES และ JSSI

1. มาตรฐานยุโรป (บังคับใช้การรับรอง CE)

EN 15129:2009 อุปกรณ์แผ่นดินไหว: ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพและวิธีการทดสอบ

นี่คือมาตรฐานหลักของสหภาพยุโรปสำหรับ-แดมเปอร์ตามความเร็ว แบริ่งแยกแผ่นดินไหว และสะพานอุปกรณ์ป้องกัน-การตก และจำเป็นต้องมีเครื่องหมาย CE เพื่อเข้าสู่ตลาด EU และ EEA

มาตรฐานกำหนด VFD ว่าเป็นแดมเปอร์แบบพาสซีฟที่ขึ้นกับความเร็ว-โดยไม่มีความแข็งคงที่ สำหรับวัสดุ น้ำยาหน่วงต้องไม่-เป็นพิษ ไม่-ติดไฟ และไม่เฉื่อยทางเคมี โดยเลือกใช้น้ำมันซิลิโคน (จุดวาบไฟมากกว่าหรือเท่ากับ 340 องศา ) กระบอกสูบและก้านลูกสูบต้องทำจากเหล็กกล้าโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง-พร้อมการชุบฮาร์ดโครม และความหยาบของพื้นผิวต้องเป็นไปตามมาตรฐาน EN ISO 4287 โดยมีค่าความหยาบสูงสุด 3μm

ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลักที่ระบุโดย EN 15129:2009 รวมถึงการเบี่ยงเบนของแรงหน่วงไม่เกิน ±15% ภายใต้ความเร็วและความถี่ที่แตกต่างกัน การเบี่ยงเบนของประสิทธิภาพไม่เกิน ±15% ภายในช่วงอุณหภูมิ -25 องศาถึง +50 องศา ความสามารถในการต้านทาน 150% ของการเคลื่อนที่ของการออกแบบโดยไม่มีความเสียหาย และแรงดันภายในอย่างน้อย 1.5 เท่าของแรงดันการออกแบบ เพื่อความทนทานต่อความล้า แดมเปอร์ต้องไม่แสดงการรั่วไหลของน้ำมันหลังจาก 20,000 รอบ โดยประสิทธิภาพจะลดลงไม่เกิน 10%

การทดสอบบังคับเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนด ได้แก่ การทดสอบเส้นโค้งฮิสเทรีซิส (F-D) การทดสอบความสัมพันธ์ของแรง-ความเร็ว (F-V) การทดสอบวงจรอุณหภูมิ การทดสอบความล้า การทดสอบการเคลื่อนที่ขั้นสุดท้าย และการทดสอบแรงดันการซีล

รหัสอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับยุโรป

EN 1998-2 (Eurocode 8): รหัสการออกแบบแผ่นดินไหวที่สะพานนี้ระบุหลักการจัดวางสำหรับ VFD และการคำนวณอัตราส่วนการหน่วงที่เท่ากัน โดยแนะนำอัตราส่วนไม่ต่ำกว่า 20%

EN 1337: มาตรฐานแบริ่งสะพานนี้ให้คำแนะนำในการใช้งาน VFD และแบริ่งโครงสร้างที่ตรงกัน

2. มาตรฐานอเมริกัน (AASHTO / ASCE / ASTM / ICC-ES)

มาตรฐานของอเมริกาถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอเมริกาเหนือ ตะวันออกกลาง และโครงการประมูลระหว่างประเทศ โดยมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับประสิทธิภาพของแผ่นดินไหว ความสามารถในการปรับตัวต่ออุณหภูมิต่ำ- และอายุความล้า

ข้อมูลจำเพาะของ AASHTO

ข้อมูลจำเพาะการออกแบบสะพาน LRFD: ข้อกำหนดนี้ระบุว่าเลขชี้กำลังความเร็วสำหรับ VFD ควรอยู่ระหว่าง 0.3 ถึง 0.5 และกำหนดวิธีการออกแบบแผ่นดินไหวและขีดจำกัดการเคลื่อนที่ของแดมเปอร์

คู่มือการออกแบบการแยกตัวจากแผ่นดินไหว: คู่มือนี้ควบคุมกฎการประเมินสำหรับแรงแดมเปอร์ การเคลื่อนตัว ความต้านทานต่ออุณหภูมิ และความล้า

มาตรฐาน ASTM

ASTM E2126: มาตรฐานนี้มีวิธีการทดสอบแบบครบวงจรสำหรับแดมเปอร์โครงสร้าง ครอบคลุมประสิทธิภาพฮิสเทรีซิส การทดสอบความล้า และการสอบเทียบพารามิเตอร์ทางกล

ASTM A370: มาตรฐานนี้ระบุข้อกำหนดในการทดสอบคุณสมบัติทางกลสำหรับวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตกระบอกสูบและก้านลูกสูบ

ICC-เกณฑ์การรับรอง ES

AC156: มาตรฐานการยอมรับสำหรับอุปกรณ์ลดแรงสั่นสะเทือนที่ไม่มีโครงสร้าง-นี้ครอบคลุมถึงการทนทานตามอายุการใช้งาน การทนไฟ และ-ความเสถียรในระยะยาวของ VFD

AC494: มาตรฐานพิเศษสำหรับแดมเปอร์โครงสร้างสะพานนี้ต้องการรอบความล้าขั้นต่ำ 50,000 รอบ การเคลื่อนตัวสูงสุด 200% ของค่าการออกแบบ และความต้านทานต่ออุณหภูมิต่ำ-ถึง -40 องศา

3. มาตรฐานสะพานถนนของญี่ปุ่น

มาตรฐานสะพานของญี่ปุ่นมีชื่อเสียงในด้านความแม่นยำที่เข้มงวดและข้อกำหนดอายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นพิเศษ- ทำให้เหมาะสมเป็นพิเศษสำหรับโครงการในบริเวณที่มีแผ่นดินไหวสูง- ข้อกำหนดหลัก ได้แก่ เลขชี้กำลังความเร็วที่ควบคุมระหว่าง 0.2 ถึง 0.4 ค่าเบี่ยงเบนอุณหภูมิของแรงหน่วงที่จำกัดอยู่ที่ ±10% อายุการใช้งานการออกแบบไม่น้อยกว่า 75 ปี อัตราการรั่วไหลของน้ำมันต่อปีไม่เกิน 0.1% และความทนทานในการติดตั้งการก่อสร้างที่ควบคุมภายใน 2 มม.

การเปรียบเทียบพารามิเตอร์คีย์มาตรฐานสากล

การทำความเข้าใจความแตกต่างในพารามิเตอร์หลักระหว่างมาตรฐานสากลเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการรับรองการปฏิบัติตามโครงการระดับโลก ตารางด้านล่างเปรียบเทียบข้อกำหนดหลักสำหรับบริดจ์ VFD ตามมาตรฐานสากลหลักๆ:

การรับรองและเคล็ดลับการสมัครโครงการระดับโลก

ตลาดสหภาพยุโรป: หากต้องการเข้าสู่ตลาดสหภาพยุโรป สะพาน VFD จะต้องผ่านการรับรอง EN 15129 CE ซึ่งรวมถึงการควบคุมการผลิตของโรงงาน (FPC) เพื่อให้มั่นใจถึงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่สอดคล้องกัน

ตลาดอเมริกาเหนือ: การปฏิบัติตามมาตรฐานการออกแบบ AASHTO และรายงานการประเมิน ICC-ES AC494 จำเป็นสำหรับ VFD ที่ใช้ในโครงการสะพานในอเมริกาเหนือ

โครงการระหว่างประเทศในเขตแผ่นดินไหวสูง-: สำหรับโครงการที่อยู่ในเขตแผ่นดินไหวสูง- ขอแนะนำให้ใช้พารามิเตอร์ที่เข้มงวดที่สุดในมาตรฐานยุโรป อเมริกา และญี่ปุ่น เพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดในการประมูลและเกณฑ์การยอมรับของเจ้าของ

เอกสารทางเทคนิค: ผู้ผลิตจะต้องจัดเตรียมเอกสารทางเทคนิคที่ครบถ้วน รวมถึงเส้นโค้ง-ความเร็ว (F- V) รายงานการทดสอบฮิสเทรีซิส ข้อมูลการทดสอบประสิทธิภาพอุณหภูมิ และผลการตรวจจับความล้า เพื่อการตรวจสอบทางเทคนิคระหว่างการประมูลและการยอมรับโครงการ