1、.結構保護系統-液體粘滯阻尼器在橋梁工程上的測試和應用的發展本文大意： 作為二十世紀結構工程界最偉大的科技成果之一 結構的保護系統，特別是各種耗能阻尼器，在近十幾年來，發展非常迅速，超出了我們的想象。隨著阻尼器制造技術的不斷提高，各種試驗、檢驗技術的完善，精確的計算方法的、設計規范的發展，阻尼器已經從一種附加的保護措施，錦上添花的第二防線（大震時發生）發展到結構構件的一部分，替代傳統的結構抗震構件。數以百計的工程實例，特別是世界重大橋梁工程事例已經給我們工程領域的發展帶來了質的飛躍。墨西哥和美國加州大量設置了阻尼器的建筑和橋梁結構經受了實際地震的檢驗，給人類能在地球上安全的生活帶來了希望。本文

2、重點介紹阻尼器在工程應用上的發展過程和前景。1. 結構保護系統液體粘滯阻尼器 在地震工程領域內，始終存在著難以解決的問題：隨著科學和計算機的發展，使計算分析越來越精確，但是，地震荷載非常復雜而又粗糙；地震所帶來的破壞可能非常大，但發生的概率又非常之低；長期以來，工程師們往往是加大梁、柱、剪力墻用來被動抵抗，而采用更主動的辦法減小結構所受地震力上不足。到了二十世紀末期， 這種現象有了很大的改變。吸收和采用其他航空和機械領域的成果， 人們在傳統結構構件之外，另加的裝置：如基礎隔震（Base Isolation），利用各種阻尼器(Damper) 吸能、耗能系統， 高層建筑屋頂上的質量共振阻尼系統（T

3、MD）和主動控制( Active Control)減震體系都是已經走向了工程實際。它們往往是一些機械系統裝置，我們稱之為結構的保護系統。對于我們的結構工程師，它是一種新的思路。標志著我們已經跳出了傳統增強梁、柱、墻提高抗振動能力的觀念，結合結構的動力性能，巧妙的避免或減少了地震、風力的破壞；對于預想不到地震，對于還不十分清楚的多維振動破壞，它有很好的預防和承受能力；它容易更換，最容易體現小震不壞,大震不倒的抗震原則。在結構保護系統中，爭議最少，有益無害的系統要屬利用阻尼器來吸收難予預料的地震能量。利用阻尼來吸能減震不是什么新技術，在航天航空、軍工、槍炮、汽車等行業中早已應用各種各樣的阻尼器來減

4、振消能。從二十世紀七十年代后，人們開始逐步地把這些技術轉用到建筑、橋梁、鐵路等工程中，其發展十分迅速。簡單地說，使自由振動衰減的各種摩擦和其他阻礙作用，我們稱之為阻尼。而安置在結構系統上的“特殊”構件可以提供運動的阻力，耗減運動能量的裝置，我們稱為阻尼器。我們早已經熟習汽車、 大炮、電梯間上面使用的減振器。如果把它進行數學模型化，應用到我們結構工程上， 我們傳統的結構動力方程可以寫成1214：運動方程： Mÿ + Cý + Ky + CýD = - Mÿg式中的CýD 項， 就是阻尼器帶來的 （先按線形列出）。只要處理正確， 它總是會使運動減小

5、。如果我們寫出能量方程的形式：能量方程： EK + E D + E S + E P = EI結構增加了一個耗能因素 E P 。結構增加阻尼以后， 結構的反應譜會有很大的降低。從下列標準動力阻尼反應可以清楚的看出（圖1）。圖1 單自由度體系不同阻尼比下的動力反應分解成不同振型的單自由度體系的反應隨阻尼器的增大而減少， 其多自由度結構相應阻尼比也就響應增加，反應降低。一般地說， 我們很容易通過阻尼器，使多自由度體系的整體阻尼比增加15%-30%11。可以看出， 我們所熟習的減振裝置，如果能把它精確化、準確化，就可以成為我們工程中可以應用的減振器，可以稱為阻尼器或吸能器。到二十世紀末，人們設計制造出

6、了各種方式的阻尼器。 已經成功實用的阻尼器主要的有以下三種12：磨擦阻尼 - 利用金屬（或非金屬）之間的磨擦產生阻尼。加拿大Pall Dynamic公司的摩擦阻尼最有代表性。它的構造簡單, 造價低。缺點是承受力較小，對于時間，溫度和濕度的穩定性都很差。摩擦啟動時的“粘接-滑動”現象對結構的壞影響很大。（Stick-slip phenomenon）粘彈性阻尼- 利用一些粘彈性材料產生的阻尼。美國3M 公司的粘彈性阻尼在日本有了很大的應用。但它有個初始剛度，也有溫度的穩定性的問題。液壓粘滯阻尼 - 利用液體在運動中的粘滯特性產生阻尼這種阻尼器在軍事和宇航上已經成功的應用了幾十年，精確性好，穩定性高

7、，缺點是價格較高他們的滯回曲線分別如下（圖2）：液壓粘滯阻尼         摩擦阻尼         粘彈性阻尼圖2 不同阻尼下的滯回曲線在美國，已經得到結構界廣泛共識的是：這種液壓粘滯阻尼器最適于我們結構工程應用，主要一點是，在靜止情況下，它沒有起始剛度，不會影響到結構的其它計算（如周期，振型等）。也就不會產生預想不到的副作用。從圖2中的滯回曲線也很容易看出：只有液壓粘滯阻尼在最大位移時受力同時為零。這種阻尼器也就可以降低地震反應中

8、的結構受力的同時也降低反應位移。這種阻尼器在其它領域上已有幾十年的應用歷史，成熟的經驗、穩定的結果，都給在建筑結構上應用迅速成功帶來了很大幫助。阻尼器一經使用，就顯示出巨大的作用。最初幾年，還沒有相應的設計規范和精確的計算方法， 它只是成為一種附加的保護措施在工程中應用。隨著計算方法、規范和各種試驗、檢驗技術的完善，實際地震中的觀察和測試，它已經完全被人們接受。 阻尼器的使用已經從錦上添花的第二防線（大震時發生）發展到結構構件的一部分，替代傳統的結構構件，參加結構分析。使用阻尼器還會大大減少結構造價。 但這也就給我們在結構中應用的阻尼器提出了很高的要求，它和普通汽車、電梯間、大炮絕然不同。對我

9、們結構工程師說來，最重要、最關心、也一定要考慮的是以下幾方面：· 精確性， 要求阻尼器不僅能在定性上“減振”，還要求能精確的計算出它的阻尼力。給結構帶來阻尼的大小。 美國規范和工程界都已經接受了阻尼器的使用。也就對阻尼器提出了更高的技術要求。計算的精確性，就成了重大因素。 · 可靠性，結構要在各種不同的環境下使用， 也就要求阻尼器一定要在各種環境下可靠，如：溫度、濕度、鹽份及在各種天氣環境下的可靠。 · 耐久性，長期使用的的穩定， 包括疲勞，長期應用下的徐變等影響。 · 一致性，同一設計要求的阻尼器性能要保持一致可以避免很多不良后果。 這些要求，就使得我

10、們選擇阻尼器產品，不能簡單地看外形，看一、二次試驗的結果。我們一定要從它的材料、設計制造、產品檢驗、模型和原型振動分析、工程應用、實際地震的考驗、規范和工程界接受等諸方面評價。特別要強調的是如果沒有真正深入了解技術的專家組的鑒定， 沒有長時間應用的檢驗就使用的阻尼器可能會漏油，生銹等原因引起失效或部分失效。帶來很多意想不到的有害的副作用。結構中應用的阻尼器，是我們直接應用航空，機械等行業的長期成熟應用的成果。但是對于剛起步制造阻尼器的工廠說來，這項技術是個看起來容易，做起來難的產品。就拿在自然環境下長期收高壓使用下不漏油一點來說。也不是容易作到的。美國一個原來生產其他減振器的公司為加州一個大橋

11、安置的阻尼器在大橋通車后不到兩年，就發生了嚴重漏油，（見圖3）影響了使用。現在已經在美國重新投標翻新改造。圖3 美國加州某漏油的阻尼器我國幾年前在一座跨長江橋豎桿上成功的使用了TMD的技術。系統顯著地減少了振動。但不幸的是僅相隔四年，阻尼器就因為漏油等原因失效，只能重新更換所有的阻尼器。在我國，對于使用阻尼器歷史不長的國家，這樣的事例已經發生了幾起。把好阻尼器質量的關是何等重要。遺憾的是有關的立法、制度還不能健全。實際上，更困難的是要保證阻尼器在長期應用下所有的參數都能保持不變或在允許范圍內的微小變化。阻尼器失效，原來的設置目的達不到，還可能會產生預想不到的壞作用。 如：結構剛度的改變，周期改

12、變，加大地震力。引起破壞。不均勻破壞，引起扭轉等附加力變形加大引起伸縮縫處磨損破壞支座阻尼器失效引起橋梁的破壞 配合基礎隔震的阻尼器一旦失效，地震時會引起建筑過大位移，甚至滑出支座.圖4 土耳其某公路橋在地震中的破壞土耳其某公路橋上安置的支座屈服鋼阻尼器在地震中破壞，引起橋面嚴重破壞（圖4）就是另一個嚴重教訓14。這就給阻尼器的制造和出廠質量檢驗上提出了更高的要求。當然，也給我國，質量監督，驗收監理提出了更高的要求。二，阻尼器的制造技術橋梁上常用的阻尼器有以下二種：1. 鎖定（Lock-Up） 裝置（Lock-Up Device (LUD), or Shock Transmission Uni

13、t (STU)， 它是一種類似速度開關的裝置。當橋梁運動到某一速度下啟動。鎖住安置兩點間的位移。這種沒有耗能的裝置。在溫度，和正常活荷載下可以自由變形。但對于中小地震荷載， 風荷載帶來的橋梁各部分間的運動和碰撞可有效的起到減少和限制作用。 2. 耗能式液體粘滯阻尼器。它不僅可以減少位移，又可以減少橋墩或橋塔的受力。 先進的鎖定（Lock-Up） 裝置和阻尼器制造的材料和工藝完全相同。在制造技術上我們可以把鎖定（Lock-Up） 裝置看成是一個簡單的特定阻尼器一起討論。確保阻尼器能滿足設計和使用的要求，以下幾點應該是技術的關鍵 （圖 5）：1. 粘滯液體： 對于液壓粘滯阻尼器說，最重要的是用什么

14、液體。最初人們是采用一種粘性硅膠，也有人用過普通機油。硅膠沒有流動性。只能單向承受力，在鎖定裝置中或許還可以使用，卻明顯不適于用在雙向往復運動的阻尼器。 但有的國外阻尼器仍然使用，可見世界阻尼器市場之混亂。普通機油，對溫度的敏感性很強，用在阻尼器上，使其對時間和溫度的穩定性都變的很差。 現代最先進的阻尼器都是使用一種特制的硅油，燃點超過340o C，無毒，溫度穩定，并不隨時間老化變質，是一種理想的粘滯材料。2. 密封技術： 前面曾介紹過阻尼器漏油的實例，這也突顯密封技術的重要。世界最先進的阻尼器專業制造廠 美國泰勒公司不斷改進提高自己專利的密封技術。全部是自己加工的密封件，這已經成了他們生產幾

15、十年不漏油產品的關鍵。 3. 儲油庫： 為了補充和調整阻尼器內的油量，有的廠生產的阻尼器外加一個儲油罐，另用一個閥門控制送油。這種外加儲油罐和閥門的辦法，增加了阻尼器的外露裝置，也就增加了破壞的可能。也有的產品有一個內設油庫。但最好的產品是采用的是高度平衡的活塞桿，用油量能精確計算，密封完 美的產品。這種產品，更本就無須油庫。這也是阻尼器生產不斷改進的另一個地方。 4. 活塞和活塞頭：高度拋光的活塞桿是阻尼器的另一個關鍵。為了不允許有任何變形、銹蝕，應采用不銹鋼活塞桿，有時采用絡合金板相連。活塞桿的設計要求承受運動過程中的任何載荷，不允許變形。要求和活塞缸緊密結合的活塞頭把阻尼器分成兩個液腔，

16、活塞頭上的小孔和活塞與缸體的空隙使兩個腔體中的液體，在一定的活塞壓力下可以按設計要求來回流動。 5. 阻尼參數：阻尼器的受力是靠金屬筒的受力來保證。阻尼參數的確定就要復雜的多。阻尼器內液體的粘稠程度和活塞上留孔的大小及活塞與缸體的空隙決定了阻尼參數的大小。流體力學的計算最多可以給出我們一個參考數據，而經驗和試驗的調整是給出精確解答的保證。 當然，阻尼器的制造離不開材料的選擇。 在我們后面介紹的美國橋梁阻尼器使用規程的AASHTO 32 SECTION 中對阻尼器的材料使用，有了明確規定。圖5 美國泰勒公司液壓粘滯阻尼器構造圖6 泰勒公司生產的680 噸大型鎖定裝置及橋上的安裝圖 6 美國END

17、INE 公司阻尼器外型圖7 意大利 FIP 公司的阻尼器綜上所訴，精選的材料；優質的設計；高超的工藝；嚴密的密封是高質量液體粘滯阻尼器的基礎。  三，阻尼器在結構上的應用的聯合測試98八十年代中期，隨著美國國家地震研究中心（National Center For Earthquake Engineering Research (NCEER)）在紐約州立大學布法羅分校的建立，泰勒公司就開始和美國國家地震研究中心的研究人員一起研究，將用于軍事上的減振阻尼器轉用在土木工程中。在美國科學基金的支持下，他們作了大量的試驗研究，振動臺上檢驗。處于地震活動地段的加州大學伯克利分校地震研究中心以及其

18、他院校和研究單位也同時作了大量的研究。這些研究報告都證明了，這些用于其它機械系統上阻尼器用在結構中，只要稍加改進就能十分成功（圖 7）1267。這些試驗室里的試驗也許還有使人們有不放心之處，為了保證阻尼器能安全有效的使用，和正確的推廣。美國國家科學基金會和美國土木工程協會等單位，分別組織了兩次大型聯合測試。分別是阻尼器在美國舊金山金門大橋工程的對比檢驗和美國高速公路創新技術評估中心的大型試驗。1 舊金山 金門大橋工程的對比檢驗91995年，美國科學基金會（NSF）組織了針對美國舊金山金門大橋工程的阻尼器對比檢驗。NSF組織了由T.Y. Lin公司，加州伯克利大學專家組成的小組。評選小組經過分析

19、，選擇了世界上最好的四種液壓粘滯阻尼器（德國、意大利、美國ENIDINE和Taylor公司）進行了嚴格的檢測測試，內容包括：1. 阻尼器力學滯回曲線檢測： 分別生產的阻尼器，要求符合公式 F75 kip sec1/2/in1/2 V ½這里，F 為阻尼力； 75 為假定的阻尼器的阻尼值；V為阻尼器兩端間的相對運動速度而=1/2為速度的指數。 在不同的條件下要求誤差在15以內：采用前兩圈的平均值作為對比的基準反應2. 阻尼器的最大承受負荷 ： 其中包括：最大受力，最大允許沖程，峰值速度，峰值加速度，持續時間，頻率。3. 耗能效率 ：峰值功率，平均功率， 能量耗散效率ð 

20、40; = loop area/ (F max - F min)x (D max - D min ) x 100%這里，loop area 阻尼力和位移滯回曲線面積, F max， F min 最大和最小阻尼力, D max ， D min - 最大和最小位移這里， 用簡諧振動的前五圈記錄結果進行檢測。其能量耗散效率¦ 均要求等于或大于82.5%.4. 耐溫試驗，不同溫度下曲線的測定 舊金山是4o52o C 攝氏度， 要求阻尼器力學滯回曲線的變化在 15%以內5. 頻率檢測： 不同頻率簡諧振動輸入時阻尼器的特性變化。頻率變化從15 HZ時， 要求阻尼器力學滯回曲線的變化在 15%以內

21、6. 耐久及抗疲勞試驗： 考慮風荷載下的抗疲勞能力，測試阻尼器的密封系統在1800次往復運動中是否有漏油，阻尼器力學滯回曲線的變化是否在 15%以內。強調在長期高次數車輛交通荷載的運行中的抗磨損能力，防漏油能力7. 耐腐蝕抗老化材料： 采用的不銹鋼或不銹鋼等同耐腐蝕的鋼材在不同可能的環境下抗腐蝕，老化的能力。8. 地震輸入檢測： 將90秒持續時間，峰值20 in/sec; 峰值位移為6英寸的地震記錄輸入，安置了阻尼器的結構。觀察試驗結果是否符合公式要求。這些要求，是和美國后來陸續發表的規范和規程的要求完全符合。試驗結果證明了美國Taylor公司阻尼器是適用于重要工程的合格高質量產品。2HITE

22、C 對比試驗8為了進一步評估對比橋梁上可以應用的支座和阻尼器等新技術，美國土木工程基金會（Civil Engineering Research Foundation）(CERF) ，于1994年成立了“高速公路創新技術評估中心”（Highway Innovative Technology Evaluation Center ）(HITEC) 。從1994年開始他們組織了10個公司的11種產品集中對比試驗。所有的試驗由一個客觀的委員會集中管理。委員會由加州交通局地震工程橋梁高級工程師Mohsn Sultan 領導，主要由各州交通局有關專家組成。試驗是在有30年測試經驗的美國能源技術工程中心（En

23、ergy Technology Engineering Center）(ETEC) 進行。測試的結果于1999年公開發表出來，供橋梁的設計者和業主在未來工程中選用參考，也為美國相應的設計規程的制定提供了重要參考依據。如，美國高速公路管理委員會（Federal Highway Administration）(FHWA)， 美國州公路交通辦公路橋梁委員會（American Association of State Highway and Transportation Official ）(AASHTO) 都在相應規定和規程中都參考了這一測試結果。該試驗中參加的消能阻尼器的產品有三個，分別是：表1

24、參加測試的三個公司阻尼器產品特點Enidine, INC液壓阻尼能量耗散Taylor Devices, INC液壓阻尼 能量耗散Oils Corporation液壓剪力阻尼 能量耗散 每個公司提供5個產品，分別要求為：表2 每個公司提供測試的5個阻尼器樣品阻尼力（DCC）運動等級設計位移（CDD）TA1150（668KN）152.4mmTA2500（2227KN）228.6mmTA3500（2227KN）228.6mmTA4500（2227KN）228.6mmTA5750（3340KN）304.8mm測試的項目有：1，基準表現10個循環平均值，2.0秒周期。2，不

25、同試驗頻率下阻尼器特性試驗0.05HZ，0.2HZ，0.5HZ，0.1HZ和2.0HZ下是否都能符合原阻尼器的基本關系式F=CV和耗能系數的對比。3，疲勞和磨損10,000次循環阻尼器無明顯變化及破損。4，環境測試耐鹽試驗，在噴灑鹽1000小時以后測試其性能變化。5，溫度變化下的阻尼器參數變化在-40（-40）到120（48）下阻尼器系數等參數是否有明顯變化。6，持久性試驗對周期2秒的輸入荷載，按最大設計位移下作20個循環試驗觀察，其性能衰減的情況。7，極限表現測試超載到二倍設計速度的情況下，看阻尼力及超權限反應下是否破壞。測試委員會不作結論性的評論，但如實發表的測試報告，對阻尼器的好壞，其優

26、缺點讀者很容易得出結論。在這些三個工廠的阻尼器試驗完成后。 意大利FIT 公司也與2000年獨立作了對應的試驗并獨立寫了試驗報告16。我國自己國產的阻尼器，沒有機會參加上述兩個大型聯合試驗，不妨模仿FIT公司的辦法，生產出同樣性能的阻尼器，請有能力的第三者作出獨立檢測報告。這是能達到國際水平，被工程界認可的第一步。值得注意的是， 為了保證測試的公正性，這兩次聯合測試都是由第三者作的客觀試驗。 都邀請了工程單位，工程管理單位參與。四阻尼器在結構上的健康監測阻尼器的質量，特別是耐久性，是致關重要的。特別是在結構上起重大作用的阻尼器。總有人希望了解它的可靠性。 無論從實用和研究的角度，作使用中的在線

27、健康監測都是很有意義的。美國西雅圖在SAFECO棒球場作的阻尼器長期工作十分有意義。雖說是個建筑，但同樣可以作我們橋梁上參考。我們在這里介紹一下。于1999年竣工交付使用的這一建筑工程，整個屋頂面積為 192m x 200m， 屋頂高度為64米（圖8）。 由三部分組成的 屋頂，可以按建筑功能的需要開啟和關閉。全部屋頂的重量為一萬噸重。這個龐然大物屋頂的結構座落在美國太平洋沿岸地震帶的北部城市西雅圖。屬于美國 Zone 4 地震區。該建筑又要經受太平洋沿岸的大風。設計中要求這一萬噸重的屋頂在運動中安全，最小的運動碰撞。下決心使用液壓粘滯阻尼器，選擇阻尼器的位置、數量、計算大小都是需要精心考慮和設

28、計的。按建筑功能的考慮，整個主體結構是兩邊支持高度不同，柱子高度不同的門式鋼架。高起的部分為四品三節間。低下的部分為四品二節間， 設在建筑的兩端。在移動開啟時，低下部分移動到高起部分下并和高跨門架一起開賽場位置。形成了開敞的部分。設計中的主要考慮是地震和大風中的橫向受力和變形。考慮到最大的可能位移位置，阻尼器設置在門架的柱子和屋頂部分的連接處。對于中間位置的高起的四品門架，設在高起的外側連接處 （見圖 10）。考慮到結構上連接點的距離，設計者設計了四個世界上最大的7米長的阻尼器（見圖 9）。這四個阻尼器的單個受力能力，要求達到500噸，每個重量4.5噸。允許運動沖程375mm。建筑師還給阻尼器

29、的尺寸提出了特殊嚴格要求：不允許直徑有25以上的變化。為了防止西雅圖海鷗糞便的污染、腐蝕， 這里制造的阻尼器都要經過特殊的防銹化學處理，使材料的防銹能力比普通不銹鋼還要高出許多。在四個低跨門架上，阻尼器被安置在屋頂絎架和柱子的連接處（見圖 11）。4個同樣承受能力和沖程但不同長短的液壓粘滯阻尼器被設置在這里。加上以上阻尼器后，和常規設計相比，節省了四百二十萬美圓。是設計人員和泰勒公司共同完成的一個杰作。圖8 西雅圖SAFECO 棒球館  圖9 SAFECO使用的阻尼器         圖10 SAFECO

30、屋頂阻尼器的安置圖11 SAFECO低跨門架阻尼器的安置所有這些阻尼器都經過嚴格的質量檢驗。均能達到設計的質量保證要求。然而，業主和有關設計人員為了能更好的監測所安置的阻尼器系統。設計并使用了在線健康檢測。在所有8個阻尼器的部位都安置了位移和應變傳感器，在相應的結構部位，安置了加速度計量計（圖12，13，14）。圖12 結構上傳感器的安設部位圖13 位移計傳感器           圖14加速度計圖15 現場轉換，傳遞控制盤SAFECO工程采用的是美國DATAQ INSTRUMENTS 公司的信號采集系統。他們將阻

31、尼器上傳感器上采集的信號傳給DI-75B采集裝置，DI-75B 中內設 5B類型信號條件模塊，將信號放大并與不相關信號分離。DI-75B和一個無線傳遞信號的DI-720 裝置相連，將信號通過無線電傳送到總控制室。以上DI-75B和DI-720均設置在現場的控制盤內（圖15）。總控制室可以設在該工程的任何部位。為了更好的觀察，監測和對比這一安裝了阻尼器工程的結構反應在線數據，特別是在西雅圖大風下的反應，在總控制室還安設了加速度計，風速計和風向計。所以這些信號和現場三個盤的信號一起，通過一個以太網絡送進中心計算機進行分析。分析的軟件是DATAQ INSTRUMENTS 公司提供的：WinDaq P

32、ro 。 以上過程示在下框圖（圖16）內：圖16 在線健康檢測設置示意圖整個監測系統是每天24小時在線監測。每個控制盤和總控制室內都設有5個小時的UPS 斷電保護器。從監測系統的計算機就很容易判斷結構和阻尼器是否出現異常，發生問題。值得一提的是，位于太平洋板塊附近的西雅圖也是地震高發區。在1999年安置了阻尼器后，已經經歷了多次中小地震。也采集了很多地震記錄，如下圖17。圖17 SAFECO采集的地震記錄在這些地震和大風中，該結構和它的阻尼器一起都經歷了考驗，完好無損。五美國設計規范和規程，產品的出廠檢驗在美國國家地震研究中心，美國加州大學伯克利分校地震研究中心已經很多大學參與試驗研究的基礎上

33、。美國又組織了上述兩次大型聯合測試。液壓粘滯阻尼器不僅贏得了學術界的贊同， 也帶來了設計者、建設者的青昧。美國各種建筑，橋梁規范的編制和管理都參與了審查和評估，其中包括：ATC17, ATC33 (Applied Technology Council 1995）5FEMA 273, 274,368 (Federal Emergency Management Agency, 1997); 4NEHRP 2000 Proposal 12-7 (National Earthquake Hazards Reduction Program 2000)3NEHWA (Federal Highway Adm

34、inistration)ASCE (American Society of Civil Engineers）AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications 200210SEAOC (Structural Engineers Association of California)OSHPD (Office of Statewide Health Planning and Development)HITEC (Highway Innovative Technology Evaluation Center ）8經過審查和評估，以上各單位均對液壓粘滯阻尼器在

35、結構工程中的應用有了認同，將其編入美國國家的有關規程規范，規程中。從理論上給出了應用的理念和指南，從設計上，對建筑結構給出了簡化計算辦法。最近， 又補充了高振型的影響4。更有意義的是，AASHTO 還嚴格，明確的給出了鎖定裝置使用前的檢驗辦法。雖然在“Section 32"中說的是鎖定裝置，但基本測試要求顯然也適用于耗能阻尼器。它的基本測試要求和金門大橋工程的阻尼器對比檢驗以及高速公路創新技術評估中心的對比試驗是一致的， 有的還更加嚴格。為了強調它的重要性，這里，我們再列出下表供參考。在AASHTO，Section 32中， 對鎖定裝置的出圖要求， 使用的材料，出廠包裝和運輸，產品的

36、維護要求及檢驗都有了明確的規定和要求。但更重要的應該是下列測試要求：表3 AASHTO 對測試的要求 10測試名稱試驗要求合格標準 產品資格予測試 在確定某種產品可以應用前， 要作元件和模型結構的各種實驗。 至少要完成HITEC 的所有測試HITEC 的所有測試要求（ 見上文）產品原型測試基本要求在一個獨立試驗室中完成每種類型至少一個 靜力液壓試驗150% 的最大計算內部壓力3分鐘不漏油，靜力液壓下降不大于5%慢速運動試驗3個循環，按工程師指定的慢速運動不漏油，結構的運動不受影響，鎖定裝置受力不大于設計最大力的10%快速運動試驗在拉壓雙向連續快速施加最大設計力， 作出位移隨

37、時間的變化記錄在設計的鎖定速度下，鎖定裝置在12毫米內鎖定。當從鎖定力到最大設計力的變化過程中，鎖定裝置的鎖定剛度變化不得大于10%，沒有漏油和彎曲 模擬鎖定動力試驗在0.5秒內加拉至5秒后一秒內加壓，5秒后再拉。相等的拉壓力至上是上述快速試驗鎖定力的三倍，但不大于設計最大力。連續畫出力相對變形的曲線變形不得大于12毫米 超載試驗快速施加 1.5 倍的最大設計荷載并保持30秒以上鎖定裝置沒有漏油和變形 疲勞試驗100,000次以上，最大設計荷載，按工程師指定的速度加載鎖定裝置沒有漏油和變形出廠質量控制檢驗基本要求在一個獨立試驗室中完成每個出產產品都要經過檢驗

38、60;靜力液壓試驗150% 的最大計算內部壓力3分鐘不漏油，靜力液壓下降不大于5%慢速運動試驗3個循環，按工程師指定的慢速運動不漏油，結構的運動不受影響，鎖定裝置受力不大于設計最大力的10%快速運動試驗在拉壓雙向連續快速施加最大設計力， 作出位移隨時間的變化記錄在設計的鎖定速度下，鎖定裝置在12毫米內鎖定。當從鎖定力到最大設計力的變化過程中，鎖定裝置的鎖定剛度變化不得大于10%，沒有漏油和彎曲規范和工程需要都給阻尼器提出了更高出廠檢驗的要求。具有50多年成功經驗的美國泰勒公司在對阻尼器的出廠試驗檢驗上變的更加嚴格。對于動力分析，他們改變了過去抽樣檢查的要求，對公司所有出廠的每一個產品，他們都要

39、經過嚴格的調試和動力測試. 給出滯回和時程曲線。一定要滿足所有的設計要求。請看他們的出廠要求：1. 外形測試：檢查阻尼器外形幾何尺寸。看是否和設計要求一致。是否滿足設計允許公差。檢查阻尼器有無漏油， 油漆剝落，外殼損壞 2. 超載耐壓測試：確保阻尼器在最大壓力下，甚至超過最大壓力，達到設計壓力的1.5倍時不能漏油。每一個阻尼器都必須經過這一檢驗。 3. 動力測試：所有工廠生產的阻尼器，都要在模擬動力的試驗設備上檢驗， 要求按設計要求作一個完整的滯回過程，給出以下參數和曲線： I. 阻尼力、沖程和速度的時程曲線 II. 沖程和阻尼力的滯回曲線 III. 不同沖程下的阻尼力與理論曲線的對比（要求在

40、±15%的誤差范圍內） IV. 在受拉和受壓情況下的最大阻尼力和沖程 以上出廠檢測均用出廠的阻尼器原形，均滿足了規范對阻尼器的出廠測試要求。如有其他的項目測試要求，用戶還可以提出,泰勒公司都可以配合完成。我國也已經有了關于阻尼器的相應建筑設計規范。我們相信， 隨著規范的完善和推廣， 一定會和美國日本等先進技術和規范接軌。六， 設計安裝技術的發展阻尼器在地震工程領域里的發展的整個歷史過程可以用流程1 來描速。流程1 阻尼器的發展過程在前面談到的所有工作的基礎上。美國和世界其他先進國家開始大量的在結構工程中應用這一技術。短短十幾年，已經有上百個工程結構，幾十個橋梁應用了阻尼器。根據幾個主

41、要公司公開發表的材料，我們列出下面性能和應用表。如有遺漏，歡迎指正。表 4 世界上完成橋梁的粗略統計表 （ 到2003年止） 完成橋梁工程數量美國Enidine美國加州圣地亞哥Coronado 橋, 美國加州長灘Vincent Thomas 橋2意大利FIP丹麥大帶橋 ( 鎖定裝置)1美國泰勒公司（除注明 外均在美國）密西西比河大橋， 喬治華盛頓橋, 舊金山Richmond-San Rafael 大橋，印度尼西亞 Pasteur-Cikapayang 大橋, 英國Cross Keys 大橋， 臺灣高速高架鐵路橋C270段, 德克薩斯退伍軍人紀念橋， 圣路易斯364號路引橋, 舊金山-

42、奧克蘭海灣橋西段懸索橋，俄勒岡州Abernethy橋, 阿拉巴馬州Cochrane橋， 蒙大拿州Cape Girardeau 大橋, 圣路易斯Polar Street 橋， 英國倫敦千年橋, 薩克拉門托河 at Rio Vista 大橋， 智利圣地亞哥Amolanas 大橋, 西弗吉尼亞East Huntington 大橋， 肯塔基Maysville 大橋, 西雅圖Novelty 大橋， 紐約三向橋引橋, 洛杉機I-5/91高速路橋， 舊金山國際機場輕軌系統導軌西通道, 舊金山國際機場停車場人行橋， 舊金山 海灣大橋東段, 佐治亞州Sidney Lanier 大橋， 俄勒岡州Willamett

43、e 河行人橋, 西雅圖第一街南大橋， 西雅圖Montlake 橋, 西雅圖西大橋29可以看出，作為二十世紀末期世界地震工程上最振奮人心的成果-結構的保護系統，已經有了非常成熟的成果。這種新技術的使用，不僅是開辟了我們結構工程師的一個新天地，也確實解決了我們很多傳統結構解決不了的問題。阻尼器在橋梁上的應用， 在下列幾個方面都展現出了巨大的優勢：· 對于地震工程，抗風工程幾大難題的解決辦法，特別是對于軟土地基，多向地震等復雜情況 · 阻尼器的潛力很大，對于抵抗預想不到的超載，很有幫助 · 加固橋梁又好又省又方便 · 對解決位移較大的斜拉和懸索橋，減少振動，減

44、少主體結構的受力和位移都有顯著的成效 · 開啟式橋梁，旋轉式橋梁，它是減少橋運動時引起的振動理想的選擇 · 配合橋梁支座隔振，減少因隔振帶來的位移，確保安全 · 為了減少橋面震動，豎桿和豎塔所應用的TMD系統，阻尼器用來減少振動十分有效 · 減少橋梁伸縮縫處的可能位移，減少伸縮縫處碰撞的可能 · 以上幾項，特別是減少橋梁受力體系和減少橋梁伸縮縫距離都會大大降低橋梁的造價 仔細研究世界上現已經完成的橋梁工程會使我們認識到， 隨著阻尼器的大量應用，它的應用范圍和安置辦法已經有了很大發展：· 工程師們應用的阻尼器的能力越來越大，原有應用阻尼

45、器的上限不斷被打破 · 應用阻尼器類型和特殊要求不斷增多，例如，為了解決橋梁沖程過大現象安置阻尼器末端增加限位的特殊阻尼器；阻尼器受力開始前附加的限力開關；TMD系統常用可控阻尼器 · 應用的范圍越來越廣泛，在橋梁上，除了常用的縱向阻尼器外；橫向阻尼器；縱橫雙向阻尼器；豎向阻尼器；抗扭阻尼器；橋面和豎向TMD系統和懸索減振阻尼器。 我國很多地震工程工作者，在阻尼器的類型上有了創新。如：汕頭市龍湖 隔震減震有限公司生產的粘彈性阻尼器；上海同濟大學等單位研制的用于斜拉橋拉索風振控制的新型油阻尼器；同濟大學橋梁與隧道工程學科特聘教授孫利民博士結構研究的振動控制用調諧液態阻尼器（T

46、LD）；江蘇常州的橡膠阻尼器。這都說明我國越來越多的專家學者重視這個領域的研究。從科研的角度說，這是個好現象。 然而，要想使這些成果和國際接軌，特別是能被工程界認可， 還要經過更多試驗和時間的考驗。為了避免不良后果，應用上應該十分慎重。事實上，選用或延用世界上早已成熟得到公認的成果，試算阻尼器時的最捷途徑，優化阻尼器的安置，解決工程問題，提高結構的抗災害能力，也是大有文章，有所作為的。工程正確合理的應用，不僅也是一門學問，對這種馬上就要見成果的應用，更是一門重要的學問。我國臺灣在阻尼器上起步比我們晚，但現在已經有十幾個重要建筑，橋梁安置或正在安置了泰勒公司和日本的阻尼器。美國和日本是應用最多發

47、展最快的國家。美國的主要地震地區加州，不考慮應用阻尼器，業主不會同意，主管部門不批準。這都促使我國有關工程師，領導應盡快掌握這一新的技術，趕上世界先進水平的發展。將我國的橋梁設計和建設提高到一個新的水平。*;薃肀莂蒃袂肀肂蠆袈聿芄薂螄肈莇螇蝕肇葿薀罿肆腿莃裊肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肅薇薃膃芅荿羈膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃蠆腿節蒆羈羋莄蟻襖羋蒆蒄螀芇膆蝕蚆袃莈蒃螞袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀蒞蕿蚈衿蕆莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蟻羅芄蚄罿羄莆蕆裊羃蒈螞螁羂膈蒅蚇肁芀蟻薃肀莂蒃袂肀肂蠆袈聿芄薂螄肈莇螇蝕肇葿薀罿肆腿莃裊肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肅薇薃膃芅荿羈膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃蠆腿節蒆羈羋莄蟻襖羋蒆蒄螀芇膆蝕

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56、蒁羈肄羋螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇袇肅莀薃羆膅薆葿羆羋荿螇羅羇膁螃羄膀莇蠆羃節芀薅羂羂蒅蒁羈肄羋螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇袇肅莀薃羆膅薆葿羆羋荿螇羅羇膁螃羄膀莇蠆羃節芀薅羂羂蒅蒁羈肄羋螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿

57、蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇袇肅莀薃羆膅薆葿羆羋荿螇羅羇膁螃羄膀莇蠆羃節芀薅羂羂蒅蒁羈肄羋螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇袇肅莀薃羆膅薆葿羆羋荿螇羅羇膁螃羄膀莇蠆羃節芀薅羂羂蒅蒁羈肄羋螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄

58、薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇袇肅莀薃羆膅薆葿羆羋荿螇羅羇膁螃羄膀莇蠆羃節芀薅羂羂蒅蒁羈肄羋螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇袇肅莀薃羆膅薆葿羆羋荿螇羅羇膁螃羄膀莇蠆羃節芀薅羂羂蒅蒁羈肄羋螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇袇肅莀薃羆膅薆葿羆羋荿螇羅羇膁螃羄膀莇蠆羃節芀薅羂羂蒅蒁羈肄羋螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇袇肅莀薃羆膅薆葿羆羋荿螇羅羇膁螃羄膀莇蠆羃節芀薅羂羂蒅蒁羈肄羋螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇袇肅莀薃羆膅薆葿羆羋荿螇羅羇膁螃羄膀莇蠆羃節芀薅羂羂蒅蒁羈肄羋螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆蒞莃蚈肅肅