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“武汉造”阻尼器成桥梁钢索抖动“休止符

来源:  日期:2022-12-26 浏览:0

  在主跨超千米的沪苏通长江公铁大桥上,432个“机械臂”支撑着每根斜拉索,拉索高处还固定着204个形似音锤的钢构件,如同五线谱上的休止符,防止斜拉索出现异常振动。这些“武汉造”减振神器由中铁桥研科技有限公司联合桥梁结构健康与安全国家重点实验室共同研发,学名为超长斜拉索多模态振动协同阻尼技术,已在沪苏通长江公铁大桥应用两年半,发挥了良好的减振作用,可为桥梁运营方减少数千万元的维护成本。

  沪苏通长江公铁大桥上安装了432套电涡流杠杆质量阻尼器。通讯员付丽 摄

  沪苏通长江公铁大桥是世界首座超长跨度的公铁两用斜拉桥,其最长斜拉索长度为576米。“拉索越长,越容易出现振动,损伤后更换的代价也越大。”中铁桥研科技有限公司减隔振事业部负责人李东超告诉长江日报记者,桥梁拉索在自然环境中会产生4种有害振动。其中,风雨对拉索造成的振动幅度、频率和危害最大。5级风力能让一根长500米以上、重约100吨的桥梁钢索上下抖动幅度达20厘米,严重危害钢索的寿命。

  2020年6月,沪苏通长江公铁大桥开通时,专门安装了600余套电涡流杠杆质量阻尼器和减振锤,通过两种阻尼器协同作用,防止钢索在风雨中发生低中高阶振动,从而保护拉索内部钢丝断裂锈蚀。其中,电涡流杠杆质量阻尼器使用的是铜和铝等普通金属材料,由磁铁和涡流板组合而成,成本大幅降低。一套阻尼器重约300千克,跟两台电脑主机差不多大,安装在桥面以上5米的地方,不影响桥梁外观。

  “一般桥梁斜拉索的服役期限可达到20年以上。按照行业规范,桥梁拉索的振幅小于其长度的1/1700,可认为不影响拉索寿命。如果拉索长期异常振动,则会缩短至少5年的服役时间。”李东超告诉记者,一座超长斜拉索桥有数百根钢索,每根钢索的造价在400万元左右。安装多模态振动协同阻尼器后,桥梁维护成本可减少数千万元。

  2006年,位于硚口区的中铁大桥科学研究院成立新技术研究所,即桥梁结构健康与安全国家重点实验室第三研究所的前身,专门研发桥梁维护保养领域的新技术。

  2010年,中铁桥研科技有限公司将研发的初代阻尼器应用于湖北荆岳长江大桥。这座大桥主跨长度为816米、最大拉索长440余米,产生的大多是低阶振动。当时,每根拉索安装了一个阻尼器,至今仍表现良好。

  随着国内斜拉桥的跨度和拉索长度增加,桥梁振动覆盖低中高阶,对阻尼技术也提出了更高要求。2019年,中铁桥研科技公司组建减隔振事业部,李东超带领一支十余人的队伍专门攻关减振技术。

  党的二十大报告提出,必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力,深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略,开辟发展新领域新赛道,不断塑造发展新动能新优势。

  “16年来,桥研科技公司和国重实验室协同攻关,研发团队从最初的3人扩充至近20人,其中硕士、博士占比80%。我们不断突破技术难点,研发出第五代超长斜拉索多模态振动协同阻尼技术,能够消除超长斜拉索九成以上振动,达到国际领先水平。”中铁桥研科技有限公司总经理钟继卫表示,将依托国家重点实验室不断开拓桥梁保养维护的新领域,借助建桥国家队的产业聚合能力,加快培养一批科技人才,坚定地走产学研一体化发展道路。

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