DB34∕T 3532-2019 斜拉桥斜置阻尼器设计指南(安徽省).pdf

TCS 93.040 P 28 DB34.l-.文徽省山巳ET且，万标准DB 34/T 3532-2019 斜拉桥斜置阻尼器设计指南Design Guide for Sideling Damper of Cable-stayed Bridge 2019-12-25发布2020-01-25实施安徽省市场监督管理局发布目IJ1=1 本标准按照四月1.1-2009给出的规则起草。本标准提出单位:安徽省交通控股集团有限公司。本标准归口单位:安徽省交通运输厅。DB34/T 3532-2019 本标准起草单位:安徽省交通控股集团有限公司、同济大学、安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司、桥梁结构健康与安全国家重点实验室、中铁大桥科学研究院有限公司。本标准主要起草人:胡可、马祖桥、曹光伦、刁凯、石雪飞、汪正兴、杨晓光、刘志权、王胜斌、窦巍、王波、李东超、袁助、程磊科、李鸿博、马长飞、陈维平、赵金磊、杨大海、曹新垒、吴红波、许垒、丁亮、王欢、王杰钊。DB34/T 3532-2019 斜拉桥斜置阻尼器设计指南1 范围本标准规定了斜拉桥斜置阻尼器的术语和定义、符号、基本规定、材料与构造、设计计算、制造安装、使用与维护等要求。本标准适用于公路斜拉桥斜置阻尼器的设计，其他工程结构的斜置阻尼器设计可参照执行。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，叉所注日期的版本适用于本文件。凡是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/T 197普通螺纹公差GB/T 699 优质碳素结构钢GB/T 1220 不锈钢棒GB/T 1591 低合金高强度结构钢GB/T 3077 合金结构钢GB/T 11379 金属覆盖层工程用铭电镀层GB/T 12332 金属覆盖层工程用镇电镀层JB/T 8565 关节轴承额定动载荷与寿命JT/T 722 公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件JT/T 926 桥梁用黠滞流体阻尼器JTG/T 3360-01 公路桥梁抗风设计规范JTG 3362 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG B02 公路工程抗震规范JTG/T B02-01 公路桥梁抗震设计细则JTG 060 公路桥涵设计通用规范JTG 064 公路钢结构桥梁设计规范JTG/T 065-01 公路斜拉桥设计细则JTG/T F50 公路桥涵施工技术规范JTG H11 公路桥涵养护规范HG/T 2366 二甲基硅油3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1 斜置阻尼器sidel ing damper DB34/T 3532-2019 安装时轴线与斜拉桥主梁纵轴线之间存在一定角度(一般不大于450)的塔梁间阻尼器(以下简称阻尼器)。3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 2 梁端连接组件beam end connection assembly 阻尼器与斜拉桥主梁连接的组件。塔端连接组件tower end connection assembly 阻尼器与斜拉桥索培连接的组件。万向校universal hinge 阻尼器塔端连接组件中，同时具备水平向转动和坚向转动功能的校。关节轴承spherical plain bearing 阻尼器塔端连接组件中，适用于摆动运动、倾斜运动的滑动轴承。设计行程design stroke 单个阻尼器处于初始长度时，允许产生的最大轴向伸长量或缩短量。饺Ehinge spacing 阻尼器梁端与塔端转动轴中心点之间的距离。阻尼力damping force 活塞在密闭缸体内运动时，单个阻尼器产生的轴向输出力。设计最大阻尼力design maximum damping force 单个阻尼器在最大运动速度下产生的轴向输出力。运动速度movement velocity 单个阻尼器活塞与密闭缸体的相对运动速率。DB34/T 3532-2019 3.11 速度指数velocity exponent 阻尼器阻尼力与运动速度关系的军指数参数。3.12 阻尼系数damping coefficient 阻尼器在以单位速度运动时所产生的阻尼力之值。3.13 本构关系constitutive relation 阻尼器的阻尼力与运动速度之间的关系O4 符号下列符号适用于本文件OA 一一加载振幅(mm)C 阻尼系数(kN/(m/s);G 一一阻尼系数在斜拉桥纵桥向的等效直(kN/(m/s);G 一一阻尼系数在斜拉桥横桥向的等效植CkN/(m/s);F 阻尼力CkN)扫一一阻尼力在斜拉桥纵桥向的分量CkN);F,阻尼力在斜拉桥横桥向的分量CkN);冗一一实际阻尼力CkN)f飞1理论阻尼力CkN)Lnill 斜置阻尼器发生位移时，阻尼器的最短饺距(mm)儿一一设计最大压强CPa)f 力口载频率CHz);1:1 一一设计工作频率CHz)t 加载时间Cs)u 一一加载位移Cmm)v 运动速度Cm/s)Vl 斜拉桥索塔与主梁的纵桥向相对运动速度Cm/s)V,一一斜拉桥索塔与主梁的横桥向相对运动速度Cm/s)Vrnax 设计最大运动速度Cm/s)一一速度指数:卢斜置阻尼器轴线与斜拉桥主梁纵轴线的夹角(0);机一一万向技的最大应力值CMPa)机l万向跤的强度设计值CMPa)/1h 一一斜拉桥主梁与斜置阻尼器活塞杆耳环连接处的竖向最大相对位移Cmm)/1s 实际产生的最大伸长量或最大缩短量(mm)/1Sd一一允许产生的最大伸长量或最大缩短量(mm)3 DB34/T 3532-2019!1eh 万向饺处的水平向最不利转角(0);!1ehd 一一万向饺处的水平向设计转角(0);!1e,d 万向银处的坚向设计转角(0)。5 基本规定5.1 本文件仅包含斜拉桥斜置阻尼器的专项设计，设计除应符合本文件的有关规定外，尚应符合JTG/TB02-01、JTGD60、JTG/T3360-01、JTG3362、JTGD64、JTG/TD65-01及JT/T926的有关规定。5.2 阻尼器宜用于漂浮体系或半漂浮体系斜拉桥，设计应与斜拉桥的主梁、索培结构设计相匹自己。5.3 阻尼器应具有在斜拉桥的横桥向、纵桥向运动阻尼约束的功能，并满足多向转动的需求。5.4 斜置阻尼器的设计应对地震、脉动风、车辆制动力等主要动力激励均有良好的阻尼作用。阻尼器总体上应对称布置，其轴线与斜拉桥主梁纵轴线的夹角应主要由抗震减振性能需求计算确定，且不宜大于450，见图10桥I苔主梁横梁4 斜置中尼器 卢斜置阻尼器 横桥向一一+纵桥向图1斜置阻尼器平面布置示意6 材料与构造6.1 一般规定6.1.1 阻尼器采用的钢材应为锻钢或轧钢，不应采用铸钢。6.1.2 阻尼器采用的优质碳素结构钢、低合金高强度结构钢、合金结构钢、不锈钢等原材料应分别符合GB/T699、GB/T1591、GB/T3077、GB/T1220的有关规定。6.1.3 斜置阻尼器由梁端连接组件、活塞、活塞杆及防尘罩、阻尼介质、密闭缸体及培端连接组件等组成，见图204 图中:l 梁端连接组件:2一一活塞杆及防尘罩13 密闭缸体:4一-;1苔端连接组件。图2斜置阻尼器构造示意6.1.4 阻尼器应采用防尘罩对活塞杆进行保护。DB34/T 3532-2019 6.1.5 活塞杆表面镀硬锚、镀镖或锚镇共镀，基底材料为合金钢时，镀层总厚度不宜低于70ill;基底材料为不锈钢时，镀层总厚度可低至40illo硬恪层的技术要求应符合GB/T11379的规定，银层的技术要求应符合GB/T12332的规定。6.1.6 斜置阻尼器成品外露表面除活塞杆外均应进行防腐涂装。涂层应符合JT/T722中涂层配套体系编号为S05的要求。6.2 梁端连接组件6.2.1 斜置阻尼器的梁端连接组件包括梁端耳板、活塞杆耳环、销轴。梁端耳板与活塞杆耳环以销轴进行连接，见图3。各构件应满足受力要求，主梁连接处应进行局部加强。3 图中:l一一梁端耳板:5 DB34/T 3532-2019 2 活塞杆耳环:3一一销轴。图3斜置阻尼器梁端连接组件构造示意6.2.2 阻尼器的梁端耳板、活塞杆耳环及销轴应采用力学性能不低于45号钢的优质碳素结构钢或Q3.55的低合金高强度结构钢。6.3 活塞与活塞杆6.3.1 活塞与活塞杆之间应采用螺绞连接，螺纹连接副螺纹精度不应低于GB/T197中7H/6g级的规定。6.3.2 斜置阻尼器的活塞杆耳环宜水平放置。6.3.3 阻尼器的活塞应采用力学性能不低于40Cr的合金结构钢，其化学成分、力学性能应符合GB/T3077的有关规定。6.3.4 阻尼器的活塞杆应采用力学性能不低于40Cr的合金结构钢，其化学成分、力学性能应符合GB/T3077的有关规定;或采用力学性能不低于14Cr17Ni2的不锈钢，其化学成分、力学性能应符合GB/T1220 的有关规定。6.4 阻尼介质6.4.1 阻尼器的阻尼介质直选用无毒、不易燃、具有良好化学惰性的二甲基硅泊。6.4.2 二甲基硅油应无色透明，无可见机械杂质，理化性能应符合HG/T2366中一等品的有关规定。6.5 密闭缸体6.5.1 阻尼器的密闭缸体由缸筒与端盖组成，密闭缸体应具有良好、可靠的密封性能，并具有良好的耐压性能。6.5.2 缸筒应采用力学性能不低于40Cr的合金结构钢，其化学成分、力学性能应符合GB/T3077的有关规定。6.5.3 端盖应采用力学性能不低于45号钢的优质碳素结构钢，其化学成分、力学性能应符合GB/T699 的有关规定:或采用力学性能不低于Q355的低合金高强度结构钢，其化学成分、力学性能应符合GB/T1591的有关规定。6.5.4 阻尼器应进行耐压性能试验，试验应按照JT/T926的规定进行，密闭缸体在1.5倍设计最大压强凡-:lX下持荷120min，不应出现泄露、部件损坏等现象。6.6 塔端连接组件6.6.1 斜置阻尼器的培端连接组件包括万向饺、关节轴承和连接底座，见图402 3 图中:6 l 万向钱;2一一关节轴承:3 连接底座。图4斜置阻尼器塔端连接组件构造示意6.6.2 阻尼器万向较宜设置在密闭缸体的中间位置。DB34/T 3532-2019 6.6.3 阻尼器关节轴承的内、外表面宜喷涂二硫化锢润滑剂，关节轴承的额定动载荷与寿命应符合JB/T 8565的有关规定。6.6.4 连接底座直采用力学性能不低于Q355的低合金高强度结构钢，其化学成分、力学性能应符合GB/T 1591的有关规定，并应满足受力要求。7 设计计算7.1 一般规定7.1.1 斜置阻尼器应进行阻尼力、转角、行程和连接组件的设计计算。设计计算除应符合本文件的有关规定外，尚应符合现行JTGB02,JTG/T B02-01、JTG060、JTG/T3360-01及JTG/T065-01的有关规定。7.1.2 阻尼器设计计算的作用与作用效应组合应符合下列规定:a)作用包括可变作用和地震作用，可变作用包括汽车荷载、汽车制动力、风荷载、温度作用等:b)作用效应组合应按照JTG060的规定执行:c)参数设计应考虑可能出现的最不利效应组合。7.1.3 阻尼器设计时，直主要基于地震作用，综合考虑纵、横向斜拉桥梁端位移、培顶位移、索塔剪力和弯矩等随相应阻尼参数变化的情况，通过动力优化分析，确定纵、横向理想的阻尼参数，并求得斜置阻尼器设计的轴向阻尼系数C与速度指数。7.2 阻尼力7.2.1 阻尼器轴向的阻尼力应满足公式(1)的要求:F二cva.(1)式中:F一一阻尼力(kN)C一一阻尼系数(kN/(m/s);v 运动速度Cm/s)一一速度指数，一般情况下，0.2 1.0。7.2.2 阻尼器的设计最大阻尼力应按公式(2)计算:F丁=Cv日.(2)式中:凡i-:lX设计最大阻尼力CkN)V;nitX一一设计最大运动速度(m/s)。7.2.3 斜置阻尼器横桥向阻尼力应按公式(3)、公式(4)计算，见图5:7 DB34/T 3532-2019 F;二CtV;ct=C sinl+式中:F，一一阻尼力在斜拉桥横桥向的分量(kN);C 阻尼系数在斜拉桥横桥向的等效值(kN/(m/s)民斜拉桥索塔与主梁的横桥向相对运动速度(m/s)一一斜置阻尼器轴线与斜拉桥主梁纵轴线的夹角co)。纵桥向横桥向图5斜置阻尼器横桥向阻尼力计算示意7.2.4 斜置阻尼器纵桥向阻尼力应按公式(5)、公式(6)计算，见图6:8 F;=C1v Cl=CCOSM卢式中:扫一一阻尼力在斜拉桥纵桥向的分量(kN);口一一阻尼系数在斜拉桥纵桥向的等效值CkN/(m/s)口);VI一一斜拉桥索塔与主梁的纵桥向相对运动速度Cm/s)0 纵桥向横桥向图6斜置阻尼器纵桥向阻尼力计算示意(3)(4)(5)(6)DB34/T 3532-2019 7.2.5 阻尼器在设计最大运动速度Vmax的0.1倍、O.25倍、O.75倍和1.0 f音范围内，实际阻尼力应符合公式(7)的规定:|尺一凡|0.15乓h.(7)式中:且一一实际阻尼力(kN)Flh 理论阻尼力(kN)0 7.2.6 阻尼器不应约束且度作用导致的结构变形，在运动速度v低于1x10-4m/s慢速运动过程中的实际阻尼力应符合公式(8)的规定:F0.10F.(8)7.2.7 阻尼器在-250C和500C时的实际阻尼力丑，相对于200C时的实际阻尼力亢的偏差不应超过士15%。7.2.8 阻尼器相关性能试验应按照JT/T926的有关规定进行。7.3 转角7.3.1 斜置阻尼器的水平向转角设计应同时满足横桥向与纵桥向的转动要求。7.3.2 万向佼处的水平向设计转角应有合公式(9)的规定:118.三二118.式中:(9)A h一一万向较处的水平向最不利转角(0)，应按照本文件第7.1.2条规定的作用与作用效应组合计算确定:A 矶，万口较处的水平向设计转角co)。7.3.3 万向跤处竖向设计转角应符合公式(10)的规定:(I1h A3二三 arctanI-=-=-I lL mm J.(10)式中:A 叫一一万向较处的竖向设计转角(0);/h 斜拉桥主梁与斜置阻尼器活塞杆耳环连接处的坚向最大相对位移(mm)，应按照本文件第7.1.2条规定的作用与作用效应组合计算确定:!-min一一斜置阻尼器发生立移时，阻尼器的最短饺距(mm)，应按照本文件第7.1.2条规定的作用与作用效应组合计算确定。7.4 行程7.4.1 斜置阻尼器的设计行程应满足横桥向与纵桥向的结构运动要求，并满足结构抗震、喊振的要求。7.4.2 斜置阻尼器的设计行程应符合公式(10的规定:I1s三三l1s(11)式中:9 DB34/T 3532-2019 f.s-实际产生的最大伸长量或最大缩短量Cmm)，应按照本文件第7.l.2条规定的作用与作用效应组合计算确定:f.Sd 允许产生的最大伸长量或最大缩短量Cmm)。7.4.3 设置斜置阻尼器的斜拉桥宜对索塔与主梁问纵、横向单独进行限位设计。7.4.4 设置多个斜置阻尼器时，应考虑斜置阻尼器的协同工作性能。纵向运动时，阻尼器的位移量应能够协同接近。7.4.5 斜置阻尼器应进行协同工作性能检验试验或多自由度检验试验，协同工作性能检验试验应按照本文件附录A的规定进行。7.5 连接组件7.5.1 斜置阻尼器万向饺的强度应符合公式(12)的规定:;三三sd(12)式中:s 万向较的最大应力值CMPa)，应按照本文件第7.l.2条规定的作用与作用效应组合计算确定，一一万向较的强度设计值CMPa)。7.5.2 斜置阻尼器关节轴承的摩阻系数宜小于o.10。7.5.3 斜置阻尼器关节轴承润滑寿命应不低于阻尼器的使用寿命，初始润滑寿命应按公式(13)计算，式中各参数的取值应按照JB/T8565的有关规定执行。L V4n kMCd=v4n 且，;,L vsP(13)式中:L一一关节轴承初始润滑寿命(摆次);K一一载荷特性寿命系数:t一一温度寿命系数:p一一载荷寿命系数:v一一滑动速度寿命系数14 润滑寿命系数:f(.，一一与摩擦副材料有关的系数:G 关节轴承额定动载荷CN);Vs一一关节轴承滑动速度Cmm/s)P一一关节轴承当量动载荷CN)。8 制造安装、使用与维护8.1 制造与安装8.1.1 斜置阻尼器的制适应符合本文件及设计要求，并应符合JT/T926中的有关规定。8.1.2 斜置阻尼器的安装应符合下列规定:a)每个斜置阻尼器均应具有合格证明文件，并进行现场验收，验收合格后方可安装:10 DB34/T 3532-2019 b)斜置阻尼器安装前，应根据安装时温度与设计温度的差别、索塔与主梁实测偏位情况，计算预偏量，调整活塞杆、活塞杆耳环的位置等。8.1.3 安装施工应按照JTG/TF50的规定执行，并应符合表I对安装质量的规定:表1斜置阻尼器安装质量要求布1次项目允许偏差1|泪尼器安装纵、横桥向偏位(mm)主三 52 阻厄器安装高程偏差(mm)士53 阻尼器轴线与斜拉桥主梁纵轴线的夹角偏差(0)士0.54 阻尼器底座安装四角高差(mm)三三 2中伞J主高强螺栓扭矩10%5 焊缝尺寸焊缝符合设计要求焊缝等级8.2 使用与维护8.2.1 斜置阻尼器的工作环境温度不宜低于25C，不宜高于50C，避免阳光直射。8.2.2 阻尼器使用中，应按照JTGHll的有关规定对阻尼器的外观、防腐与工作状态进行定期检查等，如出现外观破损、阻尼介质泄露、防腐措施失效等情况时，应及时进行维修或更换。8.2.3 斜置阻尼器的工作状态宜纳入桥梁健康监测，对阻尼器的位移、油缸压强和工作温度等参数进行实时监测。11 DB34/T 3532-2019 附录A(资料性附录)斜置阻尼器协同工作性能检验试验方法A.1 斜置阻尼器协同工作性能检验试验直采用本体进行。A.2 试验环境A.2.1 试验应在室内进行。A.2.2 试验应在(23i:5)OC的环境温度下进行。A.3 试验过程A.3.1 斜置阻尼器协同工作性能检验试验应至少采用2个阻尼器进行试验。A.3.2 试验开始前，应根据实际设计情况，按照国A.1所示方式安装斜置阻尼器与作动器。4 卢4 2 3 F 图中:l 斜置阻尼器2一一限位滑槽3一一分配梁4一一作动器图A.1 斜置阻尼器协同工作性能检验试验示意A.3.3 试验加载频率/应为设计工作频率J元，加载振幅A应按公式(A.1)计算:v-N A 式中:12(A.1)DB34/T 3532-2019 A 力口载振幅(mm)/一一加载频率(Hz)。A.3.4 试验应采用正弦波加载方式，见图A.2。加载位移U应按公式(A.2)计算:u=Asin(2斤)式中:U 力口载位移(mm)t一一加载时间(s)。U A l/f-A 图A.2 斜置阻尼器协同工作性能检验试验正弦波波形(A.2)A.3.5 试验应分别使试件在运动速度v低于1X 10-4 m/s的慢速运动和运动速度v为0.1v川的条件下进行3个循环加载。A.3.6 试验过程中，应对试件温度进行监测，超过指定温度时应暂停试验。A.4 试验数据记录与处理A.4.1 实际阻尼力且取值以第二个滞回国上的数据为准，拉伸、压缩两个方向分别取值，均应满足要求。A.4.2 各试件的阻尼力时程曲线、位移时程曲线和阻尼力一位移滞回曲线数据应全程连续记录。A.4.3 各试件的阻尼力一位移i带回曲线应光滑、无异常。13