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“武漢造”阻尼器成橋梁鋼索抖動(dòng)“休止符
2022-12-26 來源:長(zhǎng)江日?qǐng)?bào) 

  在主跨超千米的滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋上,432個(gè)“機(jī)械臂”支撐著每根斜拉索,拉索高處還固定著204個(gè)形似音錘的鋼構(gòu)件,如同五線譜上的休止符,防止斜拉索出現(xiàn)異常振動(dòng)。這些“武漢造”減振神器由中鐵橋研科技有限公司聯(lián)合橋梁結(jié)構(gòu)健康與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共同研發(fā),學(xué)名為超長(zhǎng)斜拉索多模態(tài)振動(dòng)協(xié)同阻尼技術(shù),已在滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋應(yīng)用兩年半,發(fā)揮了良好的減振作用,可為橋梁運(yùn)營(yíng)方減少數(shù)千萬元的維護(hù)成本。

  滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋上安裝了432套電渦流杠桿質(zhì)量阻尼器。通訊員付麗 攝

  滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋是世界首座超長(zhǎng)跨度的公鐵兩用斜拉橋,其最長(zhǎng)斜拉索長(zhǎng)度為576米。“拉索越長(zhǎng),越容易出現(xiàn)振動(dòng),損傷后更換的代價(jià)也越大。”中鐵橋研科技有限公司減隔振事業(yè)部負(fù)責(zé)人李東超告訴長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)記者,橋梁拉索在自然環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生4種有害振動(dòng)。其中,風(fēng)雨對(duì)拉索造成的振動(dòng)幅度、頻率和危害最大。5級(jí)風(fēng)力能讓一根長(zhǎng)500米以上、重約100噸的橋梁鋼索上下抖動(dòng)幅度達(dá)20厘米,嚴(yán)重危害鋼索的壽命。

  2020年6月,滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋開通時(shí),專門安裝了600余套電渦流杠桿質(zhì)量阻尼器和減振錘,通過兩種阻尼器協(xié)同作用,防止鋼索在風(fēng)雨中發(fā)生低中高階振動(dòng),從而保護(hù)拉索內(nèi)部鋼絲斷裂銹蝕。其中,電渦流杠桿質(zhì)量阻尼器使用的是銅和鋁等普通金屬材料,由磁鐵和渦流板組合而成,成本大幅降低。一套阻尼器重約300千克,跟兩臺(tái)電腦主機(jī)差不多大,安裝在橋面以上5米的地方,不影響橋梁外觀。

  “一般橋梁斜拉索的服役期限可達(dá)到20年以上。按照行業(yè)規(guī)范,橋梁拉索的振幅小于其長(zhǎng)度的1/1700,可認(rèn)為不影響拉索壽命。如果拉索長(zhǎng)期異常振動(dòng),則會(huì)縮短至少5年的服役時(shí)間。”李東超告訴記者,一座超長(zhǎng)斜拉索橋有數(shù)百根鋼索,每根鋼索的造價(jià)在400萬元左右。安裝多模態(tài)振動(dòng)協(xié)同阻尼器后,橋梁維護(hù)成本可減少數(shù)千萬元。

  2006年,位于硚口區(qū)的中鐵大橋科學(xué)研究院成立新技術(shù)研究所,即橋梁結(jié)構(gòu)健康與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第三研究所的前身,專門研發(fā)橋梁維護(hù)保養(yǎng)領(lǐng)域的新技術(shù)。

  2010年,中鐵橋研科技有限公司將研發(fā)的初代阻尼器應(yīng)用于湖北荊岳長(zhǎng)江大橋。這座大橋主跨長(zhǎng)度為816米、最大拉索長(zhǎng)440余米,產(chǎn)生的大多是低階振動(dòng)。當(dāng)時(shí),每根拉索安裝了一個(gè)阻尼器,至今仍表現(xiàn)良好。

  隨著國(guó)內(nèi)斜拉橋的跨度和拉索長(zhǎng)度增加,橋梁振動(dòng)覆蓋低中高階,對(duì)阻尼技術(shù)也提出了更高要求。2019年,中鐵橋研科技公司組建減隔振事業(yè)部,李東超帶領(lǐng)一支十余人的隊(duì)伍專門攻關(guān)減振技術(shù)。

  黨的二十大報(bào)告提出,必須堅(jiān)持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動(dòng)力,深入實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略,開辟發(fā)展新領(lǐng)域新賽道,不斷塑造發(fā)展新動(dòng)能新優(yōu)勢(shì)。

  “16年來,橋研科技公司和國(guó)重實(shí)驗(yàn)室協(xié)同攻關(guān),研發(fā)團(tuán)隊(duì)從最初的3人擴(kuò)充至近20人,其中碩士、博士占比80%。我們不斷突破技術(shù)難點(diǎn),研發(fā)出第五代超長(zhǎng)斜拉索多模態(tài)振動(dòng)協(xié)同阻尼技術(shù),能夠消除超長(zhǎng)斜拉索九成以上振動(dòng),達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。”中鐵橋研科技有限公司總經(jīng)理鐘繼衛(wèi)表示,將依托國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室不斷開拓橋梁保養(yǎng)維護(hù)的新領(lǐng)域,借助建橋國(guó)家隊(duì)的產(chǎn)業(yè)聚合能力,加快培養(yǎng)一批科技人才,堅(jiān)定地走產(chǎn)學(xué)研一體化發(fā)展道路。(長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)記者萬凌 通訊員李放軍 付麗)



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