核电站-北京奇太振控科技发展有限公司

核电站和结构抗震用阻尼器对比

核电站、桥梁与建筑结构抗震措施上都称作安置了阻尼器，其中核电站称之为Snubber，而大型结构上称之为Damper阻尼器。当核电站上安置了Snubber的设备和管道有较大运动时，Snubber立刻锁住不动，地震过后锁定放开。桥梁与建筑结构虽然也有和Snubber一样的速度锁定器，但更主要的是安置了阻尼器，在地震运动发生时，阻尼器耗能，运动减少，至停止运动。

美国泰勒公司由美国宇航局1955年创立，是世界结构控制系统的先驱，尽管我们现在是按核电站招标文件的要求包括核电的各种安全要求，控制质量投标，但是泰勒公司可以生产的阻尼器远优于世界其他的Snubber和Damper产品，与我们首次投标的阻尼器的要求相比有以下优势：

1、我们的产品可以包括全部系统，设计和检测都按75年的寿命考虑（包括无需更换机油，除油漆外不需任何维护），泰勒公司保证四十年的安全工作。

2、内有预加高内压，可以按设计要求正常地工作，便于定期检查，并设置健康检测系统。

3、可以全部定量化，可以首次在我国核电系统上进行抗震计算，耗能分析。

4、全部严格测试。全部符合中美两国土木工程学会的高要求。

除了在秦山三期直接采购外，我们在核电站上是第一次公开投标，价格可能还偏高，但我们希望能有机会试试我们的阻尼器,哪怕是部分，能使我国核电保护领域上一个平台。

核电阻尼器与结构阻尼器之异同

	结构用阻尼器	核电阻尼器（锁定装置）	备注
计算表达式	F=CV^a		可以全部定量分析
内摩擦	3%-10%（抗震）	＜1%或2%	为了保证40年不漏油
是否耗散能量	是	否	上世纪60年代起土木领域都补充采用能量分析
是否漏油	绝对不漏油	10年允许漏油	不漏油是安全正常工作的保证
使用寿命	75/50年，终身免维护	至多10余年
敏感度	稍差	较高	可以定量计算，保证灵敏度
高预压	内有高预压	无内预压
小孔激流的核心技术	保证参数符合设计	没有采用	所有参数的保证
带线监测	带线监测	无在线监测	高内压的时时健康监测

设计理念

阻尼器应用的设计目的和理念
我国现行桥梁设计规范中并没有关于有关阻尼器的明确规定。结合国内外有关阻尼器应用发展情况，我们提出在桥梁上使用阻尼器的目标和理念。简单的说我们安置阻尼器可以有以下四个目的。

1 增加抗震、抗风能力
原设计可能已经可以满足所有规范规定的抗震抗风要求，通过设置阻尼器可以增加桥梁的阻尼比，在振动过程中消耗振动能量用，从而减少梁端、塔顶的位移，降低桥梁的墩底地震剪力，也就可以减少整个桥梁的受力，从而大大提高桥梁的抗地震能力。同时只要阻尼器安装的合适，可以预防原设计没有考虑或考虑不足的振动受力。按这种目的来设置阻尼器，就应尽量将阻尼器设置到不同的需要方向。

对特别重要的桥梁，高发地震区，花钱不多，设置这一第二防线是很值得的。对于非严重地震区，国内外也常用锁定装置达到增加抗振功能力的目的。

2 用阻尼器去防范罕遇大地震或大风
按小震不坏大振不倒的原则，我们可以使原设计满足多遇小地震的抗震要求。对于罕遇的大地震可能显得不足。用结构的被动保护系统－抗震用阻尼器来等待和解决这罕遇大地震的问题，是加固未设防抗震或设防不足的桥梁和新建桥梁建议采用的设计理念。在国外绝大多数地震区，最新规划的桥梁工程大都用这一理念来设计新桥和加固旧桥。

这一理念会带来经济实用可靠的结果，这也是我们应该主要想提出推广的设计理念。在所有可能发生地震的地区，我们都建议按这一理念来作设计。

3 解决常规办法难予解决的问题
在桥梁设计中有时遇到高地震烈度、土质情况恶劣的地区，单纯的加大梁柱的尺寸会引起结构刚度增加周期减小，其结果可能引起更大的地震力。结构落入晕一恶性循环中是十分不到并难于解决。

结构用的抗震阻器如果参用液体粘滞阻尼器，本身没有刚度，也就不会改变结果的频率，阻尼器降低阻尼比，滞回耗能的结果，都比较容易解决这一困难问题。

在高烈度地震区，设计变得很困难的情况下，建议加入液体粘滞阻尼器重新作一下分析，可能你会得到预想不到的好结果。

阻尼器类型

计算分析

液体粘滞阻尼器的计算分析
1 阻尼器在桥梁上的应用所承受的动荷载
阻尼器在桥梁上的应用上可以承受的动荷载有：

由于地震作用、特别是难于预测的罕遇地震的作用对大桥所带来的振动，反应谱无法反应地震持时的影响，通常要进行地震危险性分析，提供相应于两个设防水准（多遇及罕遇）的人工地震波。应考虑到土动力特性参数比较复杂，在地震危险性分析中应提供3～5阻人工地震波以供比较分析；
风荷载，对高起的塔架，柔性的钢结构尤其应重视脉动风荷载对大桥的影响，应根据当地风压、大桥结构特性模拟风速时程，进行动力风作用下的全桥动力计算；
车辆和行人机械振动荷载，刹车制动荷载；
开启式桥梁开启时的振动荷载；
桥梁的温度变形荷载；
碰撞荷载，以上荷载所带来的桥梁各部分间的碰撞次生荷载。
2 锁定（Lock-up）装置的计算分析和设计

作为一种特殊阻尼器的锁定装置可以看成一个简单的速度开关，当速度大于启动值时，装置启动，变成刚性连杆。但它没有耗能作用，也不能减少桥墩的受力。在中小地震地区（如7度以下的地震）的桥梁，为了控制大风和地震所带来的运动位移，可以采用简单经济的锁定装置，对于8度以上的地震区，我们推荐使用液体粘滞阻尼器来控制地震下受力和位移。

锁定装置的设计计算比较简单，主要选择确定的参数有最大冲程、控制的速度和承受的力。在日常情况下，我们要允许装置在温度和常风下桥梁的自由变形。由此来确定Lock-up装置的最大冲程（详见下文）；一般的锁定速度在0.127mm/s～0.25mm/s之间，热膨胀速度在0.000254mm/s～0.00254mm/s之间，而对于主要用于控制地震的作用，控制速度通常选择在25-50mm/s的速度上，通常允许的锁定变形5％行程以内（即从0到达到设计力所用的距离）；承受力的设计，在安放Lock-up装置的位置上换成一个刚性连杆，通过整体受力计算（反应谱法或时程积分）得到刚性连杆的内力。这一内力就可以作为我们锁定装置的设计力。

连接方式

检验验收

阻尼器检测验收的设计要求

在“结构工程中应用的泰勒公司液体粘滞阻尼器”一文中，我们已经详细介绍了．阻尼器检测验收的重要性和美国相关规范的一些规定。这两年来我国中交公路规划设计院为长江苏通大桥和江阴大桥的投标技术要求中都给出了很好的技术中交公路规划设计院要求。结合以上情况，我们给出一个简单的想法，供大家讨论。

1 预先提出报告

大型桥梁的阻尼器的采购，往往是在招标中完成。招标完成后的测试，很难得到有效的监察。对过去文件的审阅就变的十分重要。江阴大桥等提出阻尼器生产商必须提交的下列报告，作为参与竞标的基本要求：

有关政府管理单位，专业协会或有关权威研究机构提供的阻尼器动力性能的测试和质量鉴定报告；报告内容包括力-变形和力-速度曲线等，并且表明阻尼器产品这些动力性能不受温度、频率和往复振动幅值影响。
有关研究机构提供的阻尼器产品在振动台上的试验报告。证明阻尼器在振动台结构模型上的控制效果及结果；
阻尼器产品在十个以上桥梁工程的安装实例，以及每个工程实例应包括用户提供的满意度证明；
提供足够的证据说明阻尼器产品可以在正常的条件下使用20年以上不会损坏。
2 阻尼器的预检测[2]

美国AASHTO 等规范都明确提出了阻尼器预检测的要求。他们要求至少要按HITEC 的所有测试要求进行预检测。在我国规范中，现在还没有想应的要求。也没有作过类似金门大桥和HITEC作过的这种综合检测。随着数以百计的大型桥梁在我们相继建设，越来越多的工程要求安置阻尼器，这一预检测工作已经成了当务之急。

应用实例

到目前为止，泰勒公司已经完成安装或正在完成的有世界上96个应用阻尼器桥梁工程（见[3]）。为了设计者参考，这里较详细的列出其中几个。

项目	编号	数量	最大阻尼力(KN)	最大冲程(mm)	阻尼系数C (kN/(m/s)α)	阻尼的速度指数α	使用温度	最大的阻尼器尺寸(mm)	安置特点
南京三桥	1	54	1500	±120	1000	0.3	-20～49℃	1360xφ241
吉林松花江桥	2	16	1800	±140	－	－	-40～40℃	1554xφ286	锁定装置
苏通大桥	3	8	3025/6580	±850	3750	0.4	-25～50℃	6986xφ925	加限位力
江阴大桥	4	4	1000	±1000	1522	0.3	-25～50℃	5850xφ324
美国海湾桥	1	100	3115	178	3793.0	0.3	-7～43.3℃	3080
	2		2450	584	1911.8	0.3	-7～43.3℃	3886
	3		2000	483	1591.2	0.3	-7～43.3℃	3730
美国Richmond桥	4	28	2225	508	1060.4	0.3	-7～54.4℃	5537.2	熔断
美国Richmond桥	5	28	1000	965	184.4	0.5	-7～54.4℃	5981.7	阻尼器

美国泰勒公司核电厂用 860 吨阻尼器的可行性

我国核安全中心邓冬等专家发表的文章“核电厂用 860T 阻尼器试验台架性能设计分析与仿真”一文中说明了核电厂二代 CPR1000、CNP1000 中用的最大的 600T 阻尼器，三代AP1000 和CAP1400 核电厂的大型阻尼器为 860T。超大阻尼器在蒸气发生器、稳压器和主泵中应用，（在年前），核电站领域上认为只有进口的 Lisiga 和法国 Quiri 能生产。现在常州格林用推延的办法说可以生产这种超大阻尼器。我们的看法这是一种不负责任、现代国际标准和技术早就不允许的“推延“。

值得讨论的是，这个领域上似乎还不知道美国泰勒公司的完全可以满足并绝对优于以上国内外阻尼器的生产厂商。美国泰勒公司是绝对可以生产和测试 860t 和 600t, 并完成全部动、静测试，包括力学、疲劳、不同环境（温度、频率）及核辐射等要求的测试。他们的五套生产测试用大型台架中最大的台架可以测试出力8600kN，冲程可达到冲程±1100mm。的阻尼器所有都是要经过完整的足尺测试，他们十几年前所完成的苏通大桥加限位装置的阻尼器，最大试验的出力达到 10000kN，就是一个很好的例子。

泰勒公司完成过世界上29 个超大（全部或部分大于4000kN）阻尼器工程，生产的1123个阻尼器。均有符合美国土木学会所要求的测试报告。

29 座泰勒阻尼器 4000KN 及以上阻尼器业绩表

序号	已完成项目名称	供货地点	完成供货时间	供货型号	供货数量
1	苏通长江大桥	江苏	2007 年	F=3025KN, 限位力 10000KN D=±750mm, 限位位移 LD=±100mm C=3750KN/(m/s)0.4 α=0.4 V=0.58m/s 安全系数：2	8 套
2	福建乌龙江大桥	福建福州	2011 年	F=6000KN D=±300mm 安全系数：1.5	4 套
3	津-秦高	天津汉沽	2013 年	F=4000,5000KN D=±100mm 安全系数：1.8	30 套
4	津-秦高铁	河北唐山	2013 年	F=4500KN D=±100mm 安全系数：1.8	20 套
5	印尼马杜拉桥	印尼	2008 年	F=2400KN, 限位力 5000KN D=±450mm, 限位位移 LD=±36mm C=3000KN/(m/s)0.4 α=0.4 V=0.57m/s 安全系数：1.5	4 套
6	石济铁路	山东济南	2015 年	F=4000 KN D=±150mm 安全系数：1.8	12 套
7	渭河天水宝兰铁路	甘肃天水	2015 年	F=4000KN，α=0.3，D=±450mm，V=1 m/s C=4000KN/(m/s)0.3	32 套
8	银川永宁黄河大	宁夏银川	2015 年	F=5016KN α=0.3 D=±396mm C=5000KN/(m/s) 0.3 F=2374KN α=0.3 D=±285mm C=2500KN/(m/s) 0.3	6 套
9	玉墨铁路橄榄坝大桥	云南	2018 年	F=5500KN D=±250mm α=0.3 C=6000KN/(m/s) 0.3 F=2000KN D=±250mm α=0.5 C=2000KN/(m/s) 0.5	4 套
10	玉墨铁路景洪大桥	云南	2018 年	F=5500KN D=±200mm α=0.3 C=6000KN/(m/s) 0.3	4 套
11	Shibuya Park 街建筑	日本/东京	2006 年	F=2452 KN, D=±125mm F=3149 KN, D=±100mm F=5885 KN, D= ±100mm α=0.3	10 套
12	Bill Emerson Memorial 桥	美国/密苏里州	2002 年	F=6700KN, D=±180mm	16 套
13	市长大楼 Chapultepec 塔	墨西哥市	2002 年	F=5600KN, D=±52mm, C=33954KN-s/m, a=0.7, V=0.076m/s F=2770KN, D=±52mm, C=22268KN-s/m, a=0.7, V=0.051m/s	98 套
14	乔治华盛顿大桥	美国/西雅图	2004 年	F=4900KN, D=±75mm	4 套
15	密西西比河桥	美国/密西西比州	2005 年	F=4600KN, D=±152mm	8 套
16	洛杉矶体育场	美国加州洛杉矶	2017 年	F=6500kN, D=±100mm	32 套
17	Marvell#400 建筑	美国/加利福尼亚州	2006 年	F=890KN, D=±76mm, C=1338KN-s/m, a=0.3, V=0.257m/s F=2935KN, D=±76mm, C=4857KN-s/m, a=0.3, V=0.187m/s F=4380KN, D=±76mm, C=5941kN-s/m, a=0.3, V=0.362m/s	26 套
18	旧金山国际机场-轨道交通系统	美国旧金山	1999 年	F=4225KN, D=±508mm, C=5787KN-s/m, a=0.35, V=0.407m/s F=3115KN, D=±508mm, C=4179KN-s/m, a=0.35, V=0.432m/s	10 套
19	Corning Tainan Building B	台湾，台南	2012	2700KN ±75mm 3500KN ±100mm 3100KN ±100mm 4900KN ±120mm 4600KN ±120mm 4300KN ±120mm 3900KN ±100m	110 套
20	Corning Taichung Phase 2	台湾台中市	2012	2500KN ±75mm 2800KN ±75mm 3600KN ±75mm 3200KN ±75mm 4200KN ±100mm	99 套
21	Corning Taichung Phase 4	台湾台中市	2011	4500KN ±125mm 4200KN ±100mm 3900KN ±75mm 3500KN ±75mm	65 套
22	Taichung Factory, P5 & P6	台湾台中市	2011	5400KN ±50mm 4300KN ±150mm 3600KN ±175mm 3400KN ±175mm 2700KN ±150mm 1860KN ±50mm	117 套
23	Semiconductor Building	美国硅谷	2005	890KN ±76mm 2935KN ±76mm 4380KN ±76mm	26 套
24	Semiconductor Building	美国硅谷	2005	890KN ±76mm 2935KN ±76mm 4380KN ±76mm	26 套
25	4 Residential Buildings	印尼	2015	F=4000KN, D=±100mm, C=10000KN-s/m, a=0.4, V=0.1m/s	289 套
26	Glass Factory Building TC2 台湾玻璃工厂建筑 TC2	台湾	2012	F=4120KN, D=±100mm, C=4897KN-s/m, a=0.3, V=0.562m/s	4 套
27	Glass Factory Building P4 台湾玻璃工厂建筑 P4	台湾	2012	F=4120KN, D=±90mm, C=5392KN-s/m, a=0.3, V=0.408m/s F=4415KN, D=±120mm, C=5392KN-s/m, a=0.3, V=0.514m/s	10 套
28	Glass Factory Building B 台湾玻璃工厂建筑 B	台湾	2012	F=4510KN, D=±120mm, C=5887KN-s/m, a=0.3, V=0.411m/s F=4805 KN, D=±120mm, C=6851KN-s/m, a=0.3, V=0.316m/s	47 套
29	Salt Lake City Public Safety Building 美国盐湖城公共安全建筑	美国盐湖城	2012	F=4560KN, D=±100mm, C=5512KN-s/m, a=0.4, V=0.622m/s	2 套

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