施工便道最大纵坡【粘滞阻尼器在单向纵坡斜拉桥施工中的应用】

　　摘 要：福建省南平市闽江大桥是单向纵坡为1.15%的双塔双索面斜拉桥。为了克服解除临时固结的水平力和运营阶段动载造成的水平推力，提高桥梁结构的抗震能力，在主梁与下横梁之间安装了粘滞阻尼器。结合工程实例，介绍粘滞阻尼器在单向纵坡斜拉桥施工中的应用。
　　关键词：粘滞阻尼器；单向纵坡；斜拉桥
　　中图分类号：TU74 文献标识码：A
　　1 工程概况
　　福建省南平市闽江大桥工程主桥为主跨272米的双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，全长607m，跨径组合为45m＋160m＋272m＋130m半漂浮双索面双塔斜拉桥-连续梁协作体系。大桥工业路侧地势较高，朱熹路侧地势较低，受地形条件的限制，该桥纵向设置1.15%单向坡。
　　2 单向纵坡斜拉桥特点
　　由于受地形限制和线路总体布置的需要，大桥设置了1.15%的单向纵坡，经过设计对全桥施工阶段和运营阶段的有限元计算分析，单向纵坡使拉索的索力以及主梁的变形和应力左右不对称，使索塔和墩身恒载弯矩略微增大，但在体系转换时单向纵坡对主梁位移影响较大。
　　由于主梁的单向纵坡，在塔梁临时固结体系转换为漂浮体系时，产生的向工业路的不平衡纵桥向水平推力使主梁向朱熹路方向水平移动3cm，要根据不平衡纵桥向水平推力的大小设置相应的阻尼器，并且在塔梁临时固结转换为漂浮体系的过程中，必须密切观察主梁纵向位移情况，采取措施保障施工安全。
　　3 粘滞阻尼器
　　3.1 粘滞阻尼器简介
　　80年代末美国把用在机械、航空上成功使用的阻尼器引入桥梁抗震，仅美国泰勒公司已经在世界上近80个大型桥梁工程上应用了他们的液体粘滞阻尼器产品，它在地震中对桥梁有很好地保护作用。特别是对于全飘浮和半飘浮的斜拉和悬索桥，计算证明他们可以使桥梁的位移减小50％以上，桥墩在地震中的受力减少高达20％。
　　阻尼指的是使自由运动衰减的各种摩擦力和其他阻碍力，阻尼器则是指安置在结构系统上的“特殊”构件可以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。20世纪末，人们设计制造出各种方式的阻尼器，主要包括摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器，液体粘滞式阻尼器、金属屈服阻尼器等，液体粘滞式阻尼器得到了广泛的应用，主要有以下特点：
　　（1）内置液体，本身没有计算刚度，不影响整个结构周期和原有设计。
　　（2）呈椭圆形的滞回曲线，保证了安装在结构上的阻尼器在最大位移状态下受力为零，这一特向对于结构反应十分有利。
　　（3）可在地震和大风下重复使用。
　　（4）只要内置液体合适，就可具有很好的抗火性，几十年没有老化、变质的问题。
　　3.2 粘滞阻尼器的选用、原理及其组成
　　为满足设计要求，南平闽江大桥选定为美国泰勒公司生产的液体粘滞阻尼器。其基本参数：
　　阻尼力1000KN；自由行程500mm；速度指数0.23；阻尼系数C=1400
　　粘滞阻尼器的基本原理是活塞随着结构的运动而运动，当活塞头向一端运动时，内设的硅油受到挤压，会对活塞产生反向粘滞力，同时硅油从活塞头的小孔向活塞头的另一端流去，使活塞的受力逐步减少。
　　泰勒公司阻尼器主要有以下特点：
　　（1）内置高质量、特质的硅油，其燃点超过340℃，无毒，加有添加剂的硅油温度稳定，并不随时间老化变质。
　　（2）高度密封，要求几十年在高压工作下不漏油，完全有赖于高水平的密封技术。
　　（3）储油库：液体粘滞阻尼器的设计一般需要一个储备室，其目的是用来控制和补充液压油的多少，泰勒公司设计的产品采用的是高度平衡的活塞杆，用油量能精确计算，不需要储油库，减少了一个装置带来的破坏和不稳定因素。
　　（4）活塞和活塞头：高度抛光的活塞杆是阻尼器的另一个关键。为了不允许有任何变形、锈蚀，采用不锈钢活塞杆。活塞的设计承受运动过程中的任何荷载，不允许变形。要求和活塞缸紧密结合的活塞头把阻尼器分成两个液腔，活塞头上的小孔和活塞与缸体的空隙使两个腔体中的液体，在一定的活塞压力下可以按照设计要求来回流动。
　　（5）阻尼器参数和非线性指数：阻尼器的受力是靠金属筒的受力来保证。阻尼器内液体的粘稠程度和活塞上留孔德大小、形状以及活塞与缸体的空隙决定了阻尼参数和速度指数的大小。
　　一套完整的阻尼器产品包括粘滞阻尼器、粘滞阻尼器两端与阻尼器支座的连接构件，每套连接件包括耳板、销轴及销轴的固定件。
　　4 阻尼器的安装及调整
　　4.1 阻尼器的安装过程
　　4.1.1 阻尼器的长度检验。阻尼器孔中两铰球的中心长度应处于设计图纸中的中位状态，其尺寸误差不得超过3.2mm，如果发现大于这个误差值，阻尼器需要调整。
　　4.1.2 支座安装。按照相关的图纸和文件，用千斤顶或起重机帮助，将连接支座安装到指定位置，并按照要求完成支座的焊接。
　　4.1.3 支座就位。用千斤顶或起重机将阻尼器提升到需要的位置，马蹄形末端应该对准图中所标出的支座的确切位置上。
　　4.1.4 销子清洗。连接销子应当清洗得完全干净和干燥，然后在上面涂上专用润滑剂。
　　4.1.5 阻尼器就位。将阻尼器末端的球形轴承孔和支座对齐，用锥形销子、木楔协助就位。
　　4.1.6 安装销子。用手将阻尼器的马蹄形端与连接支座的孔对齐，然后将销子完全推入。同时要将薄垫片和垫圈就位，薄垫片进入连接支座内部，垫圈在连接支座外部，如果需要，可以重新调整阻尼器。
　　4.1.7 固定销子。将销子两端的卡环掰开定位。
　　4.1.8 安装阻尼器另一端。重复3～7步骤，安装完成。
　　4.2 阻尼器长度的调整
　　阻尼器运输时，要使阻尼器处于安装中间状态。假如阻尼器安装时需要调节，要进行拉压，其过程必须根据阻尼器冲程来进行长度调节。
　　（1）拉伸：可以从阻尼器一端连接轴承处挂起，让另一端垂直下垂，这样可以容易将阻尼器拉伸，增加阻尼器长度，如果阻尼器本身不能拉伸，则需要增加一些质量块挂在U形端上，也可以利用一个卷扬机来帮助拉长，将阻尼器一端连接到支座上，另一端连接到卷扬机钢丝绳上进行拉伸。
　　（2）压缩：压缩阻尼器略有困难。将阻尼器吊起，将阻尼器的一端垂直放到地面上，靠阻尼器本身的重量压缩阻尼器，如果需要，可以在上端的U形轴承上挂质量块，但注意不能损坏阻尼器。
　　阻尼器长度如果需要调节，最好再出厂前将阻尼器从中间状态略微压缩，以致所有的调节通过伸长来完成。
　　4.3 施工注意事项
　　在进行主塔下横梁和主梁部位阻尼器支座相关预埋件施工时要确保预埋位置的正确和预埋尺寸的精度符合阻尼器支座图纸的要求，并注意预埋件的水平度。
　　5 阻尼器的实际使用效果
　　全桥合拢后，在拆除塔梁临时固结的最后时刻及体系转换时，由于阻尼器的作用，冲击力较小而且比较平稳，主梁总体向朱熹路方向水平移动1.7cm，效果良好。
　　结语
　　阻尼器在我国桥梁历史上的应用是从四川省鹅公岩大桥开始，仅有很短的历史，但发展迅速，如长江苏通大桥、南京长江三桥、江阴长江大桥、吉林松花江大桥等都得到了应用。全国第一座单向纵坡斜拉桥重庆云万高速公路彭溪河特大桥也应用了粘滞阻尼器，在2008年5.12地震中，阻尼器工作正常，大桥整体震动相对其他结构较小，起到了一定的有益作用。
　　南平闽江大桥建设中，粘滞阻尼器与单向坡斜拉桥的有益结合，不仅解决了解除临时固结的水平力，还提高了桥梁结构的抗震、抗风、抗振动的能力。
　　参考文献
　　[1]ＪＴＪ０４１－２０００，公路桥涵施工技术规范.
　　[2]范立础.斜拉桥建造技术[M].北京：人民交通出版社[S].
　　[3]周孟波.斜拉桥手册.北京：人民交通出版社[M].3003（12）.