Гидравлические сейсмозащитные устройства

Гидравлические устройства, производимые НТЦ «Мониторинг Мостов», состоят (в общем виде) из цилиндра, заполненного силиконовой жидкостью, и подвижного поршня — управляя потоком жидкости с одной стороны поршня к другой, можно добиться требуемой закономерности реакции устройства. Устройство реагирует на заданное относительное перемещение между его точками крепления, оно может крепиться, как соединяя сооружение с основанием(землей), так и между двумя внутренними узлами сооружения.

Свойства жидкости должны быть стабильными во времени, чтобы обеспечить долговечность работы устройства; система уплотнений должна предотвращать утечку при низком давлении (когда перемещение очень мало, что обычно происходит в ежедневных условиях эксплуатации) и выдерживать высокое давление в случае быстрого перемещения (землетрясение, штормовой ветер или другие подобные динамические воздействия). Необходимо также, чтобы устройство обладало очень низкой чувствительностью к изменению наружной температуры.

Как правило, устройство присоединяется к конструкции с помощью штифтового или шарнирного соединения, чтобы обеспечить возможность регулировки положения при монтаже, компенсировать повороты сооружения в процессе эксплуатации, а также избежать нежелательных паразитных эффектов изгиба поршня.

Общие размеры устройства определяются расчетным усилием и расчетным перемещением (рабочим ходом). Большие расчетные перемещения могут привести к значительным длинам устройств, что следует учитывать при проектировании и расчете сооружения, чтобы оставить достаточно места для монтажа устройств. Гидравлические устройства можно устанавливать как на мостах, так и в любых других сооружениях промышленно-гражданского строительства, при условии, что на концах устройства (между узлами крепления) имеются ожидаемые перемещение и скорости, необходимые для активации работы устройств.

В общем случае, реакция гидравлических устройств определяется скоростью: устройство может действовать как блок управления смещением (шок-трансмиттер — ШТР) или как устройство управления усилием (вязкостный демпфер — ВД).

Шок-трансмиттер контролирует перемещение, блокируя резкие перемещения и увеличивая усилие реакции до расчетного уровня. Это устройство позволяет изменить схему работы сооружения при статических и динамических воздействиях. В мосту, например, при статических воздействиях горизонтальное продольное усилие воспринимается фиксированной точкой, хотя, конечно, гидравлические устройства дают реакцию из-за изменения температуры и/или необратимых перемещений (пластическая деформация, усадка и т.д.), но в этом случае скорости, а следовательно, и величины реакций незначительны. В случае же резкого динамического воздействия устройство реагирует, обеспечивая очень жесткое соединение конструкций и передавая тем самым усилие в другие выбранные места. Если необходимо получить равномерное распределение динамических нагрузок, то желательно, чтобы система (опора плюс шок-трансмиттер) имела бы одинаковую жесткость в каждом положении при передаче динамической нагрузки.

Вязкостный демпфер контролирует усилие. При медленных перемещения он действует как и шок-трансмиттер с незначительной реакцией, но в случае быстрого перемещения устройство достигает заданного усилия, поддерживая постоянный уровень усилия, но допуская перемещение, чтобы рассеять энергию, приложенную к сооружению внешним возмущением (землетрясение, штормовые ветры и т.д.). Устройство позволяет уменьшить усилие в сооружении и подавить колебания и ускорения за счет эффекта демпфирования благодаря рассеянию энергии.

Гидравлическое устройство может также действовать подобно жестко-пластическому устройству: на практике оно замыкается при определенном уровне усилия, а затем допускает перемещение при рассеянии энергии. В этом случае устройство действует как жесткое соединение в условиях эксплуатации и становится демпфером при динамическом воздействии.