▍前言 2018年10月24日,港珠澳大桥正式通车。港珠澳大桥跨越伶仃洋,东接香港,西接广东珠海和澳门,总长约55公里,是中国第一例集桥、双人工岛、隧道为一体的跨海通道,是粤港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程。为了解决抗震难题,专家引入减隔震技术。比如对大桥非通航孔桥,采用基于橡胶隔震支座和摩擦摆隔震支座的隔震技术,有效降低了桥梁的地震响应;对通航桥采用黏滞液体阻尼器减震优化设计,减少了在地震作用下桥塔底部和桥墩底部的内力响应。 ▍阻尼材料原理 粘弹性阻尼材料由高分子聚合物组成, 兼具粘性液体消耗能量和弹性固体储存能量两种特性, 是目前应用较为广泛的阻尼材料。当其受到外界应力时, 一部分能量转化为热能耗散掉, 一部分能量以势能的形式储备起来, 从而有效地减弱振动和噪声。 具体来讲, 粘弹性阻尼材料的阻尼性能是由分子链运动、内摩擦力以及大分子链之间物理键的不断破坏与再生三个方面的耗能组成的。当产生外力时, 高分子聚合物分子间的链段会产生相对滑移、扭转, 曲折的分子链也会产生拉伸、扭曲等变形, 从而通过摩擦做功耗散掉了部分能量;当外力消失后, 变形的分子链将会恢复原位, 在这一过程中, 高分子聚合物克服其大分子链段之间的内摩擦阻尼而产生了内耗;由于高聚物的粘性, 变形的分子链不能完全恢复原状, 用于变形的功以热的形式耗散到环境中。这就是高分子阻尼材料利用其粘弹性耗能的机理。 ▍阻尼结构 常用的阻尼结构有自由阻尼结构和约束阻尼结构两种 图1.自由阻尼结构 图2.约束阻尼结构
▍粘弹性阻尼材料满足条件
▍展望 粘弹性阻尼材料经过长期不断的改良使其阻尼性能显著提升, 阻尼结构的设计也越来越适宜高效, 但是, 将优异的材料应用到合理的结构上还是目前存在的一个难题。 此外粘弹性阻尼材料还需要在以下两方面进一步突破:大幅度地提高材料的阻尼损耗因子;大幅度地拓宽材料的玻璃化转变温度范围。 |
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