DB42 T 1744-2021 桥梁阻尼器应用指南.pdf

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1、 ICS 93.040 CCS P 28 DB42 湖北省 地方标准 DB42/T 1744 2021 桥梁阻尼器应用指南 Application guidelines for dampers of bridges 2021 - 08 - 30 发布 2021 - 11 - 01 实施 湖北省市场监督管理局 发 布 DB42/T 1744 2021 I 目 次 前言 . III 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 基本规定 . 2 5 调谐式阻尼器 . 3 6 黏滞流体阻尼器 . 4 7 斜拉索外置式阻尼器 . 5 DB42/T 1744 2021 III

2、 前 言 本文件按照 GB/T 1.1 2020标准化工作导则 第 1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定 起草。 请注意 本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中铁大桥科学研究院有限公司提出。 本文件由湖北省交通运输厅归口。 本文件起草单位：中铁大桥科学研究院有限公司、中铁大桥局集团有限公司、桥梁结构健康与安全 国家重点实验室、湖北省标准化与质量研究院。 本文件主要起草人：汪正兴 、 李东超 、 钟继卫 、 刘鹏飞 、 王波 、 盛能军 、 尹琪 、 吕江 、 马长飞 、 吴 肖波 、 蔡欣 、 周琰 、 张耿 、 赵海威 、 张汉卫 、 李荣庆 、

3、 齐舒 、 韩阳昱 、 莫颜君 、 柳宏 、 邵璇 。 本文件实施过程应用中的疑问，可咨询湖北省交通运输厅，联系电话： 027-83460362，邮箱： ； 对本文件的有关修改意见和建议请反馈至中铁大桥科学研究院有限公司，联系电话： 027-83556197，邮箱： ，地址：湖北省武汉市硚口区建设大道 103号，邮编 430034 本文件为首次发布。 DB42/T 1744 2021 1 桥梁阻尼器应用 指南 1 范围 本文件规定了桥梁工程中常用阻尼器的应用范围、技术要求、试验方法、检验规则等。 本文件适用于桥梁结构的 风致振动 、地震动及人致振动的 控制。 2 规范性引用文件 下列文件中的内

4、容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB 50010 混凝土结构设计规范 GB 50017 钢结构设计 标准 GB 50661 钢结构焊接规范 JG/T 209 建筑消能阻尼器 JGJ/T 487 建筑结构风振控制技术标准 JT/T 722 公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件 JT/T 926 桥梁用黏滞流体阻尼器 JTG/T 3360-01 公路桥梁抗风设计规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 桥梁阻尼器 bridge damper 桥梁阻尼器

5、是一种安装在桥梁工程中用于吸收与耗散结构振动（主要包括风、 地震 动 、 列车、车辆、 行人 等引起的结构振动）能量的消能装置。 调谐式阻尼器 tuned damper 一般支撑或悬挂在结构上，当 被控 结构在外激励作用下产生振动时，带动阻尼器振动，阻尼器产生 的惯性力反作用到 被控 结构上，调谐此惯性力，以控制结构的振动响应。 本应用指南规定的调谐式阻尼 器针对调谐质量阻尼器和调谐液体质量阻尼器。 调谐质量阻尼器 TMD tuned mass damper 由线性弹簧、阻尼装置、活动质量块及 支撑架 等部件组成的振动系统。 调谐液体质量阻尼器 TLMD tuned liquid mass d

6、amper 调谐液体质量阻尼器（ TLMD）由线性弹簧、阻尼装置、活动质量块、阻尼液及壳体等部件组成，阻 尼液为振动系统提供稳定的阻尼及附加质量。 调谐式阻尼器质量比 mass ratio of tuned damper DB42/T 1744 2021 2 调谐式阻尼器中活动质量与被控结构受控模态的质量比值 黏滞流体阻尼器 FVD fluid viscous damper 以二甲基硅油为阻尼介质，用于吸收、耗散外部输入能量的装置，属于速度相关的被动型阻尼器。 可应用于桥梁结构的抗震，也可作为斜拉索外置式阻尼器控制拉索振动。 用于斜拉索振动控制时常被称 为黏滞阻尼器。 斜拉索外置式阻尼器 ex

7、ternal damper of stay cable 斜拉索外置式阻尼器是安装在斜拉桥的斜拉索上，由索夹、支座、阻尼器等组成， 用于 减小斜拉索 风致振动 的 控制措施。 杠杆质量阻尼器 LMD lever mass damper 由连接杆、质量块、阻尼装置构成，通过连接杆将被控结构的振动放大并传递至质量块，由质量块 带动安装于主梁处的阻尼装置耗散斜拉索振动能量。 粘弹性阻尼器 VED viscoelastic damper 利用粘弹性材料的剪切变形耗散振动能量的阻尼装置。 粘性剪切型阻尼器 VSD viscous shear damper 利用高粘度流体的粘滞力来耗散振动能量的阻尼装置。

8、磁流变阻尼器 magnetorheological damper 以磁流变液作为阻尼介质的阻尼装置。 4 基本规定 一般规定 4.1.1 桥梁阻尼器为桥梁工程中常用的各类阻尼器 ， 可分为 调谐质量阻尼器、调谐液体质量阻尼器 、 黏滞 流体 阻尼器、粘弹性阻尼器、粘性剪切型阻尼器 、 磁流变液阻尼器 、杠杆质量阻尼器 等。 4.1.2 桥梁用阻尼器 应 按照 下 列规定选用 。 a) 黏滞 流体 阻尼器 应 应用于桥梁结构中相对位移或相对速度较大的构件之间。 b) 粘弹性阻尼器、 粘性剪切型阻尼器 应 应用于桥梁 结构 中 温度变化范围较小的结构振动控制。 c) 调谐 式 阻尼器 应 应用于阻

9、尼 比 较小的被控结构 。 4.1.3 阻尼器 布置， 应 根据被控结构振动特征和所采用的振动控制技术特点确定 ， 应 沿结构轴线对称 布置，平面布置不 应 使 结构产生扭转。 4.1.4 阻尼器安装位置应便于检查、维修及更换。 4.1.5 桥梁阻尼器应符合下列规定 。 a) 在设计荷载作用下，阻尼器应正常工作，其部件不应发生强度破坏。 b) 在被控结构服役期内，阻尼器不应 发生 疲劳破坏。当阻尼器不能满足 疲劳强度要求 时， 应能更 换 。 c) 阻尼器不应承受 被控 结构 的 自重。 d) 在设计荷载作用下，阻尼器不应与 被控 结构发生碰撞，并 应 采用 防 碰撞措施。 4.1.6 阻尼器

10、提供的控制力 、 位移和速度允许值应大于 相应 设计值的 1.2 倍。 DB42/T 1744 2021 3 4.1.7 安装阻尼器而设置的支撑、垫石、连接构件、预埋件等结构， 应符合 GB 50017 和 GB 50010 中 关于钢构件连接或钢与钢筋混凝土构件连接的构造措施要求。 4.1.8 阻尼器与被控结构之间的直接连接部件在阻尼器控制力允许值作用下应处于弹性状态。 4.1.9 安装在高处的阻尼器应具有防坠落措施。 4.1.10 阻尼器与被控结构之间 应 采用螺栓连接 或 焊接连接 ，当采用焊接连接时，应符合 GB 50661的 相关规定 。 4.1.11 阻尼器表面应进行防腐涂装处理，

11、 且应符合 JT/T 722 的相关规定。 阻尼器检验 4.2.1 调谐 式 阻尼器检验应符合 本文件 5.2 的规定。 4.2.2 黏滞 流体 阻尼器的检验应符合 本文件 6.2 的规定。 4.2.3 斜拉索外置式阻尼器的检验应符合 本文件 7.2 的规定。 4.2.4 当 被 控结构遭遇大于设计荷载后，应对阻尼器及其连接部件进行检查，发现阻尼器部件损坏或 阻尼器工作异常时，应进行维修、加固或更换。 阻尼器 安装 4.3.1 调谐 式 阻尼器 的 安装 应符合本 文件 5.3 的规定。 4.3.2 黏滞 流体 阻尼器的 安装 应符合本 文件 6.3 的规定。 4.3.3 斜拉索外置式阻尼器的

12、检验应符合本 文件 7.3 的规定。 阻尼器 养护 提供产品日常检查、维修使用说明书，说明书中提供如下信息 。 a) 日常检查的项目 、检查周期 和检查方法，包括避免产品损坏的注意事项。 b) 拆卸或更换产品的 说明 ，包括需要的 工器具或 额外机械设备。 阻尼器 更换 4.5.1 阻尼器应保证正常使用阶段的全程可更换。 4.5.2 阻尼器更换包括 部件 更换和 整体 更换，阻尼器更换前应对阻尼器状 况进行全面评估。阻尼器使 用期间，当出现以下情况时，应更换阻尼器 。 a) 当不可抗力造成阻尼器系统失效，不能通过修补 保证 阻尼器的减振效果。 b) 阻尼器服务年限已达到或接近设计年限，经检测，

13、继续使用难以保证减振效果。 5 调谐式阻尼器 一般规定 5.1.1 桥梁主梁 进行风振控制或人致振动控制、 拱桥吊杆 和拱上立柱 用于风振控制时 应 采用调谐式阻 尼器 。 5.1.2 当 被控结构的受控 频率低于 0.3 Hz 时， 应 采用调谐液体质量阻尼器进行减振。 5.1.3 阻尼器设计前应对 主结构进行自振特性分析、风致振动或人群荷载振动分析，根据 被控 结构的 振动特性，指导阻尼器的设计。 5.1.4 调谐式阻尼器质量比不 应 低于 0.005。 5.1.5 调谐式阻尼器控制主梁涡激振动时，主梁的涡激 振动 响应应符合 JTG/T 3360-01 中的 要求。 5.1.6 调谐式阻

14、尼器应布置在结构受控振型的位移 峰值 处 ， 且 在布置断面内应均匀布置，避免产生 应 DB42/T 1744 2021 4 力集中 。 5.1.7 当 采用 多台调谐 式 阻尼器 进行减振 时，为提高控制效果的鲁棒性，阻尼器频率 应 均匀分布。 5.1.8 振动控制设计中，可仅考虑作用在被动结构上的动力荷载，不考虑作用在调谐式阻尼器上的动 力荷载。 5.1.9 直接承受调谐式阻尼器作用的 连接 构件应进行阻尼器提供控制力下的强度验算。 5.1.10 直接承受调谐式阻尼器作用的 连接 构件应进行阻尼器提供控制力下的变形验算， 其变形量 应 满足 被控 结构正常使用和调谐式阻尼器正常工作的要求。

15、 检验 5.2.1 调谐式阻尼器安装前，应按本节相关规定进行检验，检验合格后方能使用。 5.2.2 调谐式阻尼器的频率和阻尼比应按照下列规定进行检验， 抽样 检验合格率应为 100%： a) 抽样检验数量不应少于阻尼器数量的 20%，且不应少于 2 个；当只有 1 个时，取 1 个； b) 调谐式阻尼器的实测频率与设计值的相对误差应小于 3%； c) 调谐式阻尼器的实测阻 尼比与设计值的相对误差应小于 10%； d) 调谐式阻尼器的惯性质量应采用 行程 限位等安全保护措施，并应通过非破坏性试验验证上述 安全保护措施的有效性和可靠性。 连接与安装 5.3.1 在阻尼器控制力设计值作用下 ， 与调

16、谐式阻尼器连接的结构应处于弹性状态。 5.3.2 调谐式阻尼器的安装应符合下列规定 。 a) 采用 导向 的调谐式阻尼器， 安装后导向结构的 直线度和平行度应满足阻尼器正常工作要求 。 b) 调谐式阻尼器安装部位应采用结构构造加强措施，并应进行强度和 变形 验算。在阻尼器控制力 设计值作用下，连接结构构件应保证调谐式阻尼器正常工作。 c) 调谐式阻尼器周围应预留阻尼器正常 工作、调试 及检修 的 空间。 d) 调谐式质量阻尼器各部件应进行防腐处理 ，保证其正常使用寿命 。 6 黏滞流体阻尼器 一般规定 6.1.1 黏滞流体阻尼器布置在斜拉桥、悬索桥主塔与主梁连接处， 应 对称 成对 布置，控制

17、桥梁纵向地 震动。 6.1.2 黏滞流体阻尼器适用环境温度为 -25 +50 ，速度工作范围一般为 0.01 m/s 1.5 m/s。 6.1.3 不同速度工况下，黏滞流体阻尼器出力应在设计阻尼力的 15%之内。 6.1.4 在 -25 和 50 时 黏滞流体阻尼器出力 ，相对于 20 时出力偏差不应超过 15%。 6.1.5 黏滞流体阻尼器的 最大压强 不应小于设计 内压 的 1.5 倍 。 6.1.6 黏滞流体阻尼器的极限位移不应小于设计位移。 6.1.7 黏滞流体阻尼器的极限速度不应小于设计速度。 6.1.8 安装黏滞流体阻尼器后，在设计地震动作用下，桥梁结构关键截面应保持在弹性范围之内

18、。 6.1.9 黏滞流体阻尼器在温度作用下出力不应大于设计阻尼力的 10%，不应对结构提供过大的附加外 力。 6.1.10 黏滞流体阻尼器的表面 应光洁，无凹坑或划痕，无机械损伤。 6.1.11 黏滞流体阻尼器的 阻尼介质 应 选用 无毒 、不易燃、具有良好化学惰性的二甲基硅油。 6.1.12 在刹车制动作用下 应对黏滞阻尼器与被控结构的连接构件进行强度及变形校核，其强度及变 DB42/T 1744 2021 5 形应符合 GB 50017 和 GB 50010 中关于钢构件连接或 钢 与钢筋混凝土构件连接的构造措施要求。 6.1.13 黏滞流体阻尼器安装时浇筑垫石混凝土标号不得低于 C50。

19、预埋件安装位置横桥向误差不大于 5 mm、高程误差不大于 5 mm。预埋锚栓离垫石外边缘最小距离不低于 5 倍锚栓直径。 6.1.14 黏滞流体阻尼器应具有较好的密封性能，无渗漏。 6.1.15 应用于桥梁工程的黏滞流体阻尼器应符合下列规定 。 a) 在设计环境温度范围内，黏滞流体阻尼器的主要力学性能指标变化量不应大于 15%。 b) 黏滞流体阻尼器应具有良好的疲劳性能。 6.1.16 黏滞流体阻尼器用于桥梁振动控制时 ，应符合下列规定： a) 阻尼的安装数量和位置 应 通过方案优化确定； b) 阻尼器 应 布置在结构变形和速度较大的位置，平面布置 应 避免偏心； c) 被控 结构的动力响应分

20、析应计入黏滞流体阻尼器给被控结构提供的附加阻尼 。 检验 6.2.1 黏滞流体阻尼器检验应符合本 文件 规定外，尚应符合 JT/T 926、 JG/T 209、 JGJ/T 487 的规定。 6.2.2 黏滞流体阻尼器应经检验合格 并 附合格证明文件后方可 出厂 应用于桥梁结构。 6.2.3 黏滞流体阻尼器检验应符合下列规定 ： a) 钢材原材料 力学性能和化学成分 检验频次 为每批 100%， 二甲基硅油检验频次为每批 1 次 ； b) 抽样检验数量不应少于阻尼器数量的 20%，且不应少于 2 个； c) 黏滞流体阻尼器的超载耐压试验应在 1.5 倍设计最大压强下，持荷 120s，不应出现泄

21、漏、破 坏等现象； d) 阻尼器在温度作用等慢速运动情况下出力不应大于设计阻尼力的 10%，不应对结构提供过大的 附加外力； e) 阻尼器的检测频率应根据被控结构的主要频率确定，检测频率 应 采用 0.5 倍 2 倍设计工作频 率范围内，实测阻尼力与设计阻尼力之差应小于 15%，且阻尼器不发生破坏； f) 阻尼器阻尼力检验 应 采用正弦激励法。加载速度峰值应取阻尼器速度设计峰值，往复加载圈数 不少于 3 圈，实测阻尼力 与设计阻尼力之差应小于 15%，且阻尼器不发生破坏。 6.2.4 阻尼器 的温度性能试验 在 -25 至 50 范围内进行 ， 不同 温度工况下黏滞流体阻尼器 阻尼力相 对于

22、理论阻尼力的偏差不应超过 15%，且相对于 20 时 阻尼力 偏差不应超过 15%。 连接与安装 6.3.1 黏滞流体阻尼器 应 采用 梁端 铰接连接，连接部件仅承受轴向变形 。 6.3.2 当安装空间不足时，安装方式可以采用一端铰接、一端在阻尼器缸筒中部铰接 的连接方式 。 7 斜拉索外置式阻尼器 一般规定 7.1.1 斜拉索外置式阻尼器应选择温度稳定性好、阻尼参数稳定的阻尼器。 7.1.2 斜拉索外置式阻尼器可以采用粘性剪切型阻尼器、黏滞阻尼器、杠杆质量阻尼器、磁流变阻尼 器等 。 7.1.3 斜拉索外置式阻尼器安装位置比不 应 小于 2.0%。 7.1.4 斜拉索外置式黏滞阻尼器、磁流变

23、阻尼器 应 成对使用，对称布置，两阻尼器轴线夹角在 60 90之间。 7.1.5 当斜拉索面外振动显著时，不 应 采用粘性剪切 型 阻尼器。 7.1.6 当 阻尼器 安装高度大于 5 m，或对桥梁美观要求较高时， 应 采用杠杆质量阻尼器。 DB42/T 1744 2021 6 7.1.7 当斜拉索发生斜拉索外置式阻尼器无法控制的高阶振动时，可以设计调谐式阻尼器控制该高阶 振动。 7.1.8 斜拉索外置式阻尼器采用含有液体的阻尼器时，应保证阻尼器的密 封性能。 7.1.9 直接承受阻尼器作用的连接构件应满足在阻尼器提供控制力下的强度验算。 7.1.10 斜拉索外置式阻尼器的阻尼系数应根据设计优化

24、确定 ，初步估算时可按照公式（ 1）进行计算 ， 实际阻尼系数偏差不超过设计值的 10%。 , = 0.101 (1) 式中： , 斜拉索第 n 阶最优阻尼系数值（ Ns/m）； 为 斜拉索 每延米质量（ kg/m）； 斜拉索的 索长（ m）； 01 斜拉索一阶圆频率 （ rad/s） ； 斜拉索振型 阶数 ； 斜拉索外置式 阻尼器索夹距离拉索锚点的距离（ m） ； 斜拉索外置式阻尼器的 安装位置比 。 7.1.11 斜拉索 外置式 阻尼器面内 、 面外支架刚度 折减率不 应 大于 20%。刚度 折减率 按照公式 (2)进行 计算。 = 11+ (2) 式中： 支架刚度折减率 ； 无量纲参数，

25、 其值为 ，用 于支架刚度减值率的计算 ； 斜拉索外置式阻尼支架 刚度（ N/m）； H 斜拉索的设计 索力（ N） 。 7.1.12 斜拉索减振性能应符合以下规定 。 a) 阻尼器能有效抑制斜斜拉索 15 阶以下各种风致振动，包括涡激振动、风雨振、抖振、参数振 动等 。 b) 斜拉索安装阻尼器后，斜拉索的目标振幅 应小于 2000 。 c) 安装阻尼器后，斜拉索自由振动的对数衰减率不低于 3%。 7.1.13 当斜拉索发生高阶振动时（ 30 阶以上） ，应设置额外的减振措施进行控制。 检验 7.2.1 斜拉索外置式阻尼器参数应按照下列规定进行检验，检验合格率应为 100%： a) 抽样检验数

26、量不应少于阻尼器数量的 10%，且不应少于 3 套； b) 斜拉索外置式阻尼器的实测阻尼力与设计值的相对误差应小于 10%。 安装 7.3.1 斜拉索外置式阻尼器的安装包括预埋板、索夹、阻尼器主体的安装 。 7.3.2 根据阻尼器的设计高度，安装阻尼器的索夹，索夹与索之间加设橡胶护垫，防止破坏斜拉索的 PE 护套。 7.3.3 阻尼器与桥面之间应设置预埋板，预埋板与钢桥面一般采用焊接方式、与混凝土桥面板采用预 DB42/T 1744 2021 7 埋钢筋或者植筋方式固定。 7.3.4 斜拉索外置式黏滞阻尼器、磁流变阻尼器的轴线， 应 与斜拉索垂直，当斜拉索与主梁倾角较大 时，考虑实际安装空间，可适当放宽阻尼器主体与拉索之间的夹角，但不 应 小于 75。 7.3.5 杠杠质量阻尼器的连接杆 应 与斜拉索垂直，当斜拉索与主梁倾角较大时，考虑实际安装空间， 可适当放宽阻尼器主体与拉索之间的夹角，但不 应 小于 75。 7.3.6 杠杆质量 阻尼器 的 主体上部与连接杆铰接，下部与预埋板焊接或栓接，连接杆上部与索夹铰接。 7.3.7 全桥阻尼器安装调试完毕后，先清除钢板表面的油污、氧化皮、焊渣等，再进行涂装。