Viskoser Scherdämpfer auf der zweiten Brücke über den Yangtze in Wuhan

Autostoßdämpfer, Luftkissen in Sportschuhen, Anti-Vibrationspads für Waschmaschinen… Diese alltäglichen „Dämpfungswunder“ nutzen die ingenieurtechnische Weisheit, „Härte mit Weichheit zu überwinden“. Doch für große Schrägseilbrücken, die Flüsse und Berge überspannen, sind die Herausforderungen für ihre empfindlichen Schrägseile – vergleichbar mit „Saiten“ – weitaus komplexer. Erdbeben, starke Winde und intensive Vibrationen durch schweren Verkehr können zu Materialermüdung oder sogar zum Bruch der Seile führen und damit die Brückensicherheit gefährden. Hier wirken Dämpfer als „Brückenstabilisatoren“, die durch die Dissipation von Schwingungsenergie die Strukturen schützen. Brückendämpfer müssen extremen Bedingungen und langfristiger Nutzung standhalten, wobei ihre Komplexität und Energieableitungsfähigkeit die alltäglicher Geräte bei weitem übersteigt.

Jahrelange technische Expertise schafft eine Familie von Schrägseildämpfern

Kürzlich ist der Gruppenstandard „Externer Hebel-Massen-Dämpfer für Schrägseile“ (T/CHTS20057-2025), erarbeitet vom China Railway Bridge Science Research Institute Co., Ltd. (im Folgenden „Bridge Science Institute“) und herausgegeben von der China Highway and Transportation Society, offiziell in Kraft getreten. Dies ist die erste spezialisierte technische Spezifikation für ein Produkt, das vom Bridge Science Institute eigenständig entwickelt wurde, und markiert einen bedeutenden Durchbruch in der Standardisierung von Vibrations- und Katastrophenminderungstechnologien. Der Standard bietet der Branche einheitliche technische und qualitative Maßstäbe und fördert damit die standardisierte Anwendung und Entwicklung der LMD-Technologie erheblich.

Als Pionier der Schrägseilvibrationsminderungstechnologie in China hat das Bridge Science Institute jahrelange Forschung investiert, um eine branchenführende, umfassende Familie von Schrägseildämpfern aufzubauen. Von klassischen viskosen Scherdämpfern, Öldämpfern und magnetorheologischen Dämpfern bis hin zu hocheffizienten Hebel-Massen-Dämpfern (LMD) bieten sie maßgeschneiderte Vibrationsminderungslösungen für Schrägseilbrücken unterschiedlicher Spannweiten und Anforderungen. Ihre innovativen Produkte wurden bereits in über hundert großen Brückenprojekten erfolgreich eingesetzt.

Technologische Entwicklung von der zweiten Yangtze-Brücke in Wuhan zur Hongkong-Zhuhai-Macao-Brücke

Chinas Brückenbau strebt längere Spannweiten und höhere Belastungen an, wobei die Spannweiten von Schrägseilbrücken von einigen hundert Metern auf über einen Kilometer angewachsen sind. Mit zunehmender Länge und Masse der Schrägseile werden deren Schwingungsmuster immer komplexer. Die überlegene Leistung der LMD-Technologie wurde in zahlreichen Großprojekten umfassend validiert.

Bereits 2004 setzte die zweite Yangtze-Brücke in Wuhan viskose Scherdämpfer ein, die vom Bridge Science Institute eigenständig entwickelt wurden und nach über 20 Jahren Betrieb noch immer hochwirksam sind. Für die Hauptkanalbrücke der Jiaxing-Shaoxing-Brücke, die eine Mehrseilebenenstruktur aufweist, wurden innovative umgekehrte Doppelstab-Öldämpfer eingesetzt, um großamplitudige Schwingungen wie windinduzierte Oszillationen, Regen-Wind-Vibrationen und Wirbelschwingungen effektiv zu unterdrücken. Diese Dämpfer lösten Ölleckageprobleme und haben seit über einem Jahrzehnt einwandfrei funktioniert.

Die Qingzhou-Kanalbrücke der Hongkong-Zhuhai-Macao-Brücke hat eine Hauptspannweite von 458 Metern. Die Brücke befindet sich im Lingdingyang-Meergebiet und ist hochkomplexen Windverhältnissen ausgesetzt, die leicht verschiedene windinduzierte Schwingungen in den Schrägseilen hervorrufen können. Um dies zu bewältigen, entwickelte das Bridge Science Institute permanentmagnetisch einstellbare magnetorheologische Dämpfer, von denen 112 Einheiten auf der Brücke installiert wurden. Diese Dämpfer bieten stabile Leistung, breite Einstellbarkeit und hervorragende Haltbarkeit und konnten mehrere Formen windinduzierter Schwingungen erfolgreich kontrollieren.

Diese Beispiele veranschaulichen Chinas Übergang von importabhängiger zu technologisch unabhängiger Entwicklung.

Hebel-Massen-Dämpfer für ultralange Seile großer Spannweiten

Um den Vibrationsminderungsbedarf ultralanger Seile bei Großbrücken zu decken, zeigt der vom Bridge Science Institute eigenständig entwickelte Hebel-Massen-Dämpfer (LMD) bedeutende Vorteile. Durch Hebelverstärkung und die Trägheitskraft zusätzlicher Massen kombiniert er mehrere Dämpfungsmethoden für hocheffiziente Schwingungskontrolle. Die LMD-Technologie hat sich kontinuierlich weiterentwickelt – von der Einzelebenensteuerung zur koordinierten Steuerung in und außerhalb der Ebene, mit fortlaufenden Verbesserungen in Kompaktheit und Leichtbauweise, was die Vibrationsminderungseffektivität erhöht. Die Technologie hat sich von der ersten zur sechsten Generation weiterentwickelt und wurde erfolgreich in nationalen Schlüsselprojekten wie der Changtai-Yangtze-Brücke und der Shanghai-Suzhou-Nantong-Yangtze-Eisenbahnstraßenbrücke eingesetzt. Seit 2009 verwenden alle neu gebauten Schrägseilbrücken in China mit Spannweiten über 800 Metern LMD-Produkte, was die Sicherheit und Stabilität der Brücken gewährleistet und hohe Anerkennung der Projektbetreiber erlangt hat.

Die Einführung des Gruppenstandards „Externer Hebel-Massen-Dämpfer für Schrägseile“ markiert nicht nur einen Meilenstein in der technischen Standardisierung des Bridge Science Institute, sondern adressiert auch die unvermeidlichen Anforderungen Chinas Schrägseilbrücken, die sich auf kilometergroße Spannweiten und zunehmend komplexe Schwingungsmuster zubewegen. Standardisierte technische Spezifikationen werden der Branche einheitliche Richtlinien für Design, Herstellung und Anwendung bieten.

Von den Ufern des Yangtze bis zu den Gewässern des Lingdingyang spiegelt die Entwicklung der Dämpfertechnologie Chinas Fortschritte in der Brückenbautechnologie wider – von der Nachahmung zur Innovation, von der Abhängigkeit zur Eigenständigkeit. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der LMD-Technologie und der Umsetzung des neuen Standards wird das Bridge Science Institute weiterhin eine führende Rolle bei der Sicherung der Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit von Chinas ikonischen Brücken spielen.