《大跨橋梁拉索減振設(shè)計(jì)規(guī)范》

ICS93.04

CCSP33

45

廣西壯族自治區(qū)地方標(biāo)準(zhǔn)

DB45/TXXXX—2024

大跨橋梁拉索減振設(shè)計(jì)規(guī)范

Specificationforvibrationmitigationdesignofbridgecables

（征求意見稿）

（本草案完成時(shí)間：2024.03.05）

在提交反饋意見時(shí)，請(qǐng)將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

廣西壯族自治區(qū)市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布

DB45/TXXXX—2024

大跨橋梁拉索減振設(shè)計(jì)規(guī)范

1范圍

本文件界定了大跨橋梁拉索減振設(shè)計(jì)的術(shù)語和定義，規(guī)定了橋梁拉索減振設(shè)計(jì)索動(dòng)力特性、減振目

標(biāo)、減振設(shè)計(jì)、減振裝置構(gòu)造及連接要求、減振裝置性能與效果測(cè)試、監(jiān)測(cè)與運(yùn)維要求

本文件適用于廣西壯族自治區(qū)行政區(qū)域內(nèi)大跨橋梁拉吊索減振設(shè)計(jì)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

JTG/T3360-01公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范

DL/T1099防振錘技術(shù)條件和試驗(yàn)方法

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

斯特勞哈爾數(shù)strouhalnumber

與渦激振動(dòng)有關(guān)的量綱一參數(shù)，在較大的風(fēng)速范圍內(nèi)保持常數(shù)。

斯科頓數(shù)scrutonnumber

與拉吊索質(zhì)量、阻尼、直徑和空氣密度相關(guān)的一個(gè)氣動(dòng)參數(shù)。

氣動(dòng)措施aerodynamicmeasure

通過改變拉吊索斷面氣動(dòng)特性抑制拉吊索振動(dòng)的措施。

風(fēng)雨振windrainvibration

風(fēng)雨共同作用下斜拉索出現(xiàn)的振動(dòng)。

渦振vortex-inducedvibration

風(fēng)繞流經(jīng)過拉吊索后在尾部形成周期性漩渦脫落引起的索振動(dòng)。

馳振galloping

索表面結(jié)冰積雪等導(dǎo)致斷面氣動(dòng)穩(wěn)定性變差引起的發(fā)散振動(dòng)。

抖振buffeting

脈動(dòng)風(fēng)引起的拉吊索強(qiáng)迫振動(dòng)。

3

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參數(shù)振動(dòng)parametricvibration

橋面或索塔振動(dòng)使得拉吊索軸向拉力發(fā)生周期性改變引起的拉吊索的橫向振動(dòng)。

尾流馳振wakevibration

拉吊索位于鄰近索、塔及其他構(gòu)件尾流中出現(xiàn)的振動(dòng)。

面內(nèi)振動(dòng)in-planevibration

在拉索所在豎直平面內(nèi)與索弦線垂直方向的振動(dòng)，或是垂直吊索順橋向的振動(dòng)。

面外振動(dòng)out-of-planevibration

拉索垂直于其所在的豎直平面方向的振動(dòng)，或是垂直吊索橫橋向的振動(dòng)。

外置阻尼器externaldamper

采用支架安裝的拉吊索阻尼器。

內(nèi)置阻尼器internaldamper

以拉吊索導(dǎo)管為支撐，安裝在導(dǎo)管內(nèi)或?qū)Ч芸诘睦跛髯枘崞鳌?/p>

減振裝置dampingdevice

用于拉吊索減振的各類裝置總稱。

分隔器spacer

連接相鄰吊索或者吊索索股的剛性連接器。

輔助索cross-tie

橫向連接相鄰拉吊索或是將拉吊索與主梁/主塔之間相連的僅承受拉力的構(gòu)件。

靜力線形staticprofile

拉吊索僅在結(jié)構(gòu)自重、預(yù)張力以及恒載作用下，產(chǎn)生的線形。車輛、溫度和人群作用可以考慮為準(zhǔn)

靜力作用，也會(huì)引起索靜力線形變化。

固有阻尼inherentdamping

拉吊索本身固有的阻尼。

阻尼比dampingratio

阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比，表征了結(jié)構(gòu)的阻尼大小。

對(duì)數(shù)衰減率logarithmicdecrementdamping

在自由振動(dòng)衰減曲線中，任意兩個(gè)相鄰振幅之比的自然對(duì)數(shù)，表征了結(jié)構(gòu)的阻尼大小。

4基本規(guī)定

4

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拉吊索振動(dòng)應(yīng)主要考慮由風(fēng)荷載引起，同時(shí)宜考慮其他相連結(jié)構(gòu)(梁、塔)動(dòng)力響應(yīng)引發(fā)索振動(dòng)的

可能性。

拉吊索采用的減振措施應(yīng)根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、場(chǎng)地環(huán)境、拉吊索力學(xué)參數(shù)與幾何參數(shù)以及錨固

方式等因素綜合確定。

拉吊索減振設(shè)計(jì)主要針對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)階段。若在施工階段以及成橋后尚未安裝減振裝置發(fā)生目測(cè)可

見振動(dòng)，應(yīng)采取臨時(shí)減振措施。

拉吊索的氣動(dòng)措施、減振裝置、以及配套支架和連接構(gòu)件的外觀設(shè)計(jì)應(yīng)與橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)格相協(xié)調(diào)，

不應(yīng)對(duì)橋梁整體景觀產(chǎn)生負(fù)面影響。

拉吊索減振裝置調(diào)節(jié)對(duì)中和對(duì)正連接件的設(shè)計(jì)應(yīng)便于安裝。減振裝置性能應(yīng)穩(wěn)定耐久。

拉吊索施工階段減振設(shè)計(jì)應(yīng)采用索施工階段幾何和結(jié)構(gòu)參數(shù)，減振目標(biāo)和設(shè)計(jì)方法與成橋狀態(tài)減

振設(shè)計(jì)一致，減振方案的選擇宜結(jié)合成橋減振方案設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮實(shí)施的便利性、可重復(fù)利用性和經(jīng)濟(jì)性。

橋梁中宜選取代表性拉吊索進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，定期及在大幅振動(dòng)事件（例如臺(tái)風(fēng)）后及時(shí)分析評(píng)估

拉索以及減振裝置的狀態(tài)。

5索動(dòng)力特性

一般規(guī)定

5.1.1拉吊索動(dòng)力特性計(jì)算時(shí)一般取拉吊索錨點(diǎn)間距長(zhǎng)度為計(jì)算索長(zhǎng)，對(duì)于設(shè)置有導(dǎo)向器、索導(dǎo)管內(nèi)

有灌注填充材料等其他限位裝置情況，應(yīng)對(duì)計(jì)算索長(zhǎng)進(jìn)行修正。

5.1.2拉吊索振動(dòng)分析時(shí)，可忽略面內(nèi)外振動(dòng)之間的耦合效應(yīng)分別獨(dú)立進(jìn)行。拉吊索的面外振動(dòng)以及

垂直吊索的振動(dòng)分析的計(jì)算可不考慮垂度影響。

5.1.3斜拉索面內(nèi)的垂度參數(shù)?2采用下式計(jì)算

?g?cos?2???

?2=()··················································(1)

????

式中：

L——計(jì)算索長(zhǎng)，m；

g——重力加速度，一般取9.82m/s2；

?——拉吊索單位長(zhǎng)度質(zhì)量，kg/m；

H——索力，N；

θ——索的傾角，rad；

E——索材彈性模量，Pa；

A——鋼絲束截面積，m2;

1?g?cos?2

Le——索靜力曲線長(zhǎng)度，?=?[1+()]。

?8?

5.1.4當(dāng)垂度參數(shù)λ2大于1時(shí)，斜拉索面內(nèi)振動(dòng)分析應(yīng)考慮垂度效應(yīng)對(duì)頻率以及阻尼器減振效果的影

響。

索固有阻尼

5.2.1拉吊索的固有阻尼宜采用足尺試驗(yàn)或者實(shí)橋測(cè)試獲取。在缺乏實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，可參考附錄A的實(shí)

測(cè)數(shù)據(jù)擬合差值獲得。

5.2.2拉吊索頻率超出附錄E測(cè)試數(shù)據(jù)的頻率范圍時(shí)，低階振動(dòng)（3Hz以下）的固有阻尼比可取為

0.0005，高階振動(dòng)（3Hz以上）的固有阻尼可取為0.00025。

5

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頻率和振型

5.3.1垂直拉吊索的振動(dòng)、拉吊索的面外振動(dòng)、以及垂度參數(shù)λ2<1的拉吊索面內(nèi)振動(dòng)分析，可忽略垂

度和傾角影響，按照水平張緊弦理論計(jì)算拉吊索的頻率和振型。即，振動(dòng)頻率??和振型?(?)分別按下式

計(jì)算：

??0.5

?=()······················································(2)

?2??

???

?(?)=sin·····················································(3)

??

式中：

n——模態(tài)階數(shù)；

?——沿著索弦線以一端為原點(diǎn)的坐標(biāo)，m。

5.3.2垂度參數(shù)不滿足λ2<1的拉吊索面內(nèi)振動(dòng)，偶數(shù)階振動(dòng)頻率和振型仍按式（2）和（3）計(jì)算，奇

數(shù)階振動(dòng)頻率??按下式計(jì)算：

???0.5

?=?(),?=1,3,5?·············································(4)

?2??

式中：

???——考慮垂度效應(yīng)的拉吊索量綱歸一化頻率，按附錄B確定。

奇數(shù)階振型按下式計(jì)算：

???

?(?)=1?tan?sin(????)?cos(????),?=1,3,5?··························(5)

?2??

6減振目標(biāo)

一般規(guī)定

6.1.1拉吊索在正常運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下的振動(dòng)幅值以不超過1.0D為宜，最大不能超過2.0D，D為拉吊索外

徑。

6.1.2拉吊索振動(dòng)振幅極限值不應(yīng)超過L/（1700n）,其中n為模態(tài)階數(shù)。

風(fēng)雨振動(dòng)控制

6.2.1拉吊索出現(xiàn)風(fēng)雨激振的臨界風(fēng)速可按下式計(jì)算：

??√??

?cr=························································(6)

??

式中：

??——拉吊索第n階振動(dòng)周期=1/??，s;

??——斯科頓數(shù)；

?——介于35到40之間的常數(shù)，一般取值35。

6.2.2對(duì)于截面為圓型的拉吊索，抑制面內(nèi)風(fēng)雨振動(dòng)的阻尼必須滿足如下條件：

??

?=>10······················································(7)

???2

式中：

?——模態(tài)阻尼比；

ρ——空氣密度，一般取值1.25，kg/m3；

6

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D——拉吊索外徑，m。

6.2.3對(duì)于采用氣動(dòng)措施表面處理的拉吊索，抑制面內(nèi)風(fēng)雨振動(dòng)的阻尼比應(yīng)滿足：

??>5···························································(8)

6.2.4風(fēng)雨振抑制范圍應(yīng)覆蓋拉吊索3Hz以下的所有面內(nèi)振動(dòng)模態(tài)。面外振動(dòng)的模態(tài)阻尼應(yīng)不低于相

應(yīng)的面內(nèi)振動(dòng)阻尼目標(biāo)的70%。

渦振控制

6.3.1拉吊索各階模態(tài)發(fā)生渦激振動(dòng)的臨界風(fēng)速可按下式計(jì)算。

???

?cr=·························································(9)

??

式中：

??——斯特勞哈爾數(shù)，圓形斷面索可取值0.2。

6.3.2拉吊索未有效的采用氣動(dòng)措施時(shí)，其振動(dòng)的阻尼比?應(yīng)大于0.0016，以抑制渦激振動(dòng)。

6.3.3拉吊索渦振抑制需覆蓋的模態(tài)范圍，宜依據(jù)橋址的平均風(fēng)速采用式（9）計(jì)算確定，應(yīng)覆蓋振動(dòng)

頻率在12Hz以下的所有模態(tài)。

6.3.4拉吊索渦振的最大振幅?max可按下式估算

2

?max???

=0.0082()···········································(10)

????(??)???

式中：

??——升力系數(shù)，在無實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)可以取0.3；

??——渦激振動(dòng)的頻率，Hz；

?——風(fēng)速，m/s。

馳振控制

6.4.1拉吊索發(fā)生尾流馳振的臨界風(fēng)速?cr按下式估算

?cr=????√??···················································(11)

式（11）中常數(shù)?取決于拉吊索間的凈間距，通常按照以下方式確定：

1)拉吊索間距較小時(shí)（索間距為2D~6D），c=25；

2)拉吊索間距正常時(shí)（索間距為10D或更大），c=80。

6.4.2拉吊索的尾流馳振的臨界風(fēng)速應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)仡l率風(fēng)速確定，不宜低于橋梁設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)風(fēng)速，基準(zhǔn)

風(fēng)速按照J(rèn)TG/T3360-01確定。

6.4.3拉吊索處于結(jié)冰環(huán)境有裹冰馳振風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，面內(nèi)振動(dòng)前三階模態(tài)的阻尼比?應(yīng)大于0.0095。

參數(shù)振動(dòng)控制

為避免和抑制參數(shù)振動(dòng)和線性內(nèi)部共振，應(yīng)設(shè)計(jì)拉吊索一階振動(dòng)頻率，避免其出現(xiàn)橋梁整體振動(dòng)頻

率一半的±5%和橋梁整體振動(dòng)頻率的±5%范圍內(nèi)。

7減振設(shè)計(jì)

一般規(guī)定

7.1.1拉吊索的風(fēng)雨激振控制，宜首先采用氣動(dòng)措施減弱風(fēng)雨激勵(lì)，同時(shí)增加減振裝置提升拉吊索的

阻尼以滿足風(fēng)雨激振抑制要求。

7

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7.1.2拉吊索的渦激振動(dòng)控制，宜采用氣動(dòng)措施或增加減振裝置提升阻尼的措施減振。

7.1.3拉吊索的馳振控制，宜綜合采用氣動(dòng)措施、增加減振裝置和剛性分隔器等措施減振。

7.1.4拉吊索的參數(shù)振動(dòng)控制，宜采用輔助索調(diào)節(jié)頻率或是增加減振裝置提升阻尼抑制振幅。

氣動(dòng)措施

7.2.1拉吊索風(fēng)雨激振采用氣動(dòng)措施減振時(shí)，索表面宜采用如下的處理方式（如圖1所示）：

——在索表面沿軸向附加螺旋線，螺旋線不小于1.5mm，纏繞間距宜采用8~9D，雙螺旋線纏

繞。

——在索表面沿軸向加工凹坑，凹坑深度1mm，凹坑規(guī)格和排布見圖2。

（a）螺旋線（b）凹坑

圖1索表面氣動(dòng)措施示例

圖2索表面凹坑規(guī)格（單位：mm）

7.2.2拉吊索采用繞螺旋線方式抑制馳振或渦振時(shí)，宜采用直徑大于10mm的螺旋線，采用雙螺旋線

或三螺旋線，螺旋線間距不超過12D。

7.2.3拉吊索表面處理時(shí)應(yīng)考慮其對(duì)動(dòng)力風(fēng)荷載的影響，處理后的拉吊索的阻力系數(shù)應(yīng)滿足CD應(yīng)小

于0.8。

阻尼器安裝位置和參數(shù)設(shè)計(jì)

7.3.1一般規(guī)定

7.3.1.1安裝索阻尼器的目標(biāo)是提升拉吊索目標(biāo)模態(tài)的阻尼達(dá)到減振要求的最小值，應(yīng)依據(jù)提升目標(biāo)

和安裝條件選取合適的阻尼器類型和安裝位置。

7.3.1.2阻尼器的阻尼效果以及優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)的確定需考慮阻尼器性能的頻率和振幅依賴性、連接件

的力學(xué)特性等。

7.3.1.3阻尼器的設(shè)計(jì)一般可采用線性阻尼器模型，可分為粘彈性阻尼器和高阻尼橡膠阻尼器兩類模

型設(shè)計(jì)。

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7.3.1.4采用球鉸、鉸接以及其他活動(dòng)連接安裝的阻尼器，應(yīng)考慮活動(dòng)連接對(duì)阻尼效果的影響，宜考

慮一定的強(qiáng)度安全系數(shù)。缺乏足尺拉吊索實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，宜將目標(biāo)最小阻尼比在第6章規(guī)定的基礎(chǔ)上提高

1倍。

7.3.1.5本章規(guī)定的設(shè)計(jì)公式適用于阻尼器距離相鄰索端不大于5%索長(zhǎng)，振動(dòng)模態(tài)頻率在3Hz以下

的模態(tài)，阻尼器提供的模態(tài)阻尼比不超過0.1的情況。超出上述范圍時(shí)，宜采用附錄C.3的數(shù)值方法計(jì)

算阻尼器的阻尼效果。

7.3.2粘彈性阻尼器

7.3.2.1拉吊索常用的粘滯阻尼器和黏性剪切阻尼器應(yīng)按粘彈性阻尼器設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)參數(shù)包括阻尼

器安裝位置?、剛度系數(shù)??和粘滯系數(shù)??。

7.3.2.2宜盡量選取自身剛度小的阻尼器，當(dāng)選取剛度系數(shù)為??>0的阻尼器時(shí)，其最小安裝高度按

下式計(jì)算

??

≥min················································(12)

?√?1??2

?????????

1+?1??2

式中：

?——阻尼器離臨近拉吊索錨固點(diǎn)的距離（沿著索弦線），m；

?1——阻尼器目標(biāo)覆蓋的最低階模態(tài)階數(shù)，一般取?1=1；

?2——阻尼器目標(biāo)覆蓋的最高階模態(tài)階數(shù)，一般取?2≥?1；

?min——拉吊索第?1至第?2階模態(tài)減振要求的最低目標(biāo)阻尼比，按第6章確定；

??——拉吊索抗彎剛度對(duì)阻尼效果的影響因子，見附錄C；

??——支架剛度對(duì)阻尼效果的影響因子，見附錄C；

???——拉吊索垂度對(duì)阻尼效果的影響因子，見附錄C；

??——阻尼器剛度對(duì)阻尼效果的影響因子，見附錄C。

依據(jù)上式結(jié)合構(gòu)造要求確定阻尼器安裝位置后，阻尼器的粘滯系數(shù)按下式計(jì)算：

1√??

??=···············································(13)

???????√?1?2????

式中：

???——拉吊索垂度對(duì)最優(yōu)阻尼器粘滯系數(shù)的影響因子，見附錄C。

??——拉吊索抗彎剛度和支架剛度對(duì)最優(yōu)阻尼器粘滯系數(shù)的影響因子，見附錄C。

??——阻尼器剛度最優(yōu)阻尼器粘滯系數(shù)的影響因子，見附錄C。

7.3.2.3實(shí)際粘彈性阻尼器的剛度系數(shù)、粘滯系數(shù)隨著溫度、加載頻率和幅值一般會(huì)發(fā)生變化，與上

述目標(biāo)值存在偏差時(shí)，宜在工作溫度、頻率和變形幅值范圍內(nèi)選擇代表性工況進(jìn)行測(cè)試，分別獲取剛度

系數(shù)和粘滯系數(shù)，需驗(yàn)證滿足下式

??≥??,min???,int·················································(14)

式中：

??——阻尼器對(duì)拉吊索第n階模態(tài)的附加阻尼

??????????

??=?????????2

1+(?????????)?

??,min——拉吊索目標(biāo)模態(tài)n應(yīng)達(dá)到的最小阻尼比，按第6章確定；

??,int——拉吊索目標(biāo)模態(tài)n的固有阻尼比，按第5章確定。

7.3.2.4上式不滿足時(shí)，應(yīng)按照以下優(yōu)先次序調(diào)整設(shè)計(jì)，調(diào)整阻尼器粘滯系數(shù)、減小剛度系數(shù)、增大

阻尼器安裝距離，直到滿足式（14）。

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7.3.3高阻尼橡膠阻尼器

7.3.3.1拉吊索常用的套管口擠壓型和剪切型阻尼器可以采用高阻尼橡膠阻尼器模型來設(shè)計(jì)，主要設(shè)

計(jì)參數(shù)包括安裝位置?、剛度系數(shù)?和損耗因子?(量綱為一)。

7.3.3.2高阻尼橡膠阻尼器的損耗因子為材料特性，應(yīng)盡量選取損耗因子大的橡膠阻尼器。損耗因子

確定后，對(duì)所有目標(biāo)模態(tài)阻尼器的安裝位置應(yīng)滿足下式:

??min

≥?················································(15)

????????

2(1+√1+?2)

依據(jù)上式結(jié)合構(gòu)造要求確定阻尼器安裝位置后，高阻尼橡膠阻尼器的剛度系數(shù)按下式確定:

?1

?=2····················································(16)

???√1+?

7.3.3.3高阻尼橡膠阻尼器的剛度系數(shù)和損耗因子參數(shù)隨著溫度、加載頻率和幅值一般會(huì)發(fā)生變化，

宜在工作溫度、頻率和變形幅值范圍內(nèi)選擇代表性工況進(jìn)行測(cè)試，分別獲取剛度系數(shù)和損耗因子，然后

按以下公式（14）驗(yàn)證阻尼值是否均滿足設(shè)計(jì)，此時(shí)阻尼器阻尼比按下式計(jì)算

??????

??=???????22?········································(17)

(1+????)+(?????)?

式中：

??

??——高阻尼橡膠阻尼器量綱歸一化剛度系數(shù)，??=；

?

7.3.3.4拉吊索的阻尼不滿足式（14）時(shí)，應(yīng)按照以下優(yōu)先次序調(diào)整設(shè)計(jì)，調(diào)整剛度系數(shù)、增大損耗

因子、增大阻尼器安裝距離，直到滿足式（17）。

7.3.4其他類型阻尼器

7.3.4.1其他類型的阻尼器，包括摩擦型阻尼器和磁流變阻尼器等，宜通過單周期內(nèi)耗能能量相等的

原則等效為粘彈性阻尼器或者高阻尼橡膠阻尼器進(jìn)行設(shè)計(jì)和效果驗(yàn)證。

7.3.4.2當(dāng)阻尼器的性能不滿足阻尼提升目標(biāo)或設(shè)計(jì)需要降低阻尼器安裝高度時(shí)，可采用慣性質(zhì)量或

者負(fù)剛度裝置增效阻尼器。

7.3.4.3慣性質(zhì)量元件與上述粘彈性阻尼器或高阻尼橡膠類阻尼器并聯(lián)時(shí)，應(yīng)對(duì)阻尼器的參數(shù)進(jìn)行修

正后按上7.3.2或者7.3.3節(jié)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)：

——慣性質(zhì)量元件與粘彈性阻尼器并聯(lián)時(shí)，粘滯系數(shù)不變，剛度系數(shù)等效為

?2

??=????(2???)················································(18)

——慣性質(zhì)量元件與高阻尼橡膠阻尼器并聯(lián)，剛度系數(shù)和損耗因子分別等效為

?2

?=???(2???)················································(19)

???

?=2···················································(20)

???(2???)

式中：

?——慣性質(zhì)量，kg。

?

??——修正后粘彈性阻尼器剛度系數(shù)，N/m；

??——修正后高阻尼橡膠阻尼器剛度系數(shù)，N/m；

??——修正后高阻尼橡膠阻尼器損耗因子。

采用式（18）至（20）時(shí)應(yīng)先選定慣性質(zhì)量以及主要目標(biāo)增效模態(tài)（??），然后采用式（12）或（15）

計(jì)算增效后最小安裝高度。

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7.3.4.4負(fù)剛度元件與上述粘彈性阻尼器、高阻尼橡膠類阻尼器并聯(lián)時(shí)，可采用如下的方式進(jìn)行等效，

然后按上述方法進(jìn)行設(shè)計(jì)：

——慣性質(zhì)量元件與粘彈性阻尼器并聯(lián)，粘滯系數(shù)不變，剛度系數(shù)需要等效為

?

??=??+?ns···················································(21)

——慣性質(zhì)量元件與高阻尼橡膠阻尼器并聯(lián)，剛度系數(shù)和損耗因子分別等效為

?

?=?+?ns····················································(22)

??

??=······················································(23)

?+?ns

式中：

?ns——負(fù)剛度元件的剛度系數(shù)（<0），N/m。

采用式（21）至（23）時(shí)應(yīng)先選定負(fù)剛度系數(shù)，然后采用式（12）或（15）計(jì)算增效后最小安裝高度。

7.3.4.5慣性質(zhì)量元件/負(fù)剛度元件與阻尼器組成的一體化裝置，宜開展單體性能測(cè)試，直接獲取等效

剛度系數(shù)、粘滯系數(shù)或者剛度系數(shù)與損耗因子。

7.3.4.6慣性質(zhì)量元件/負(fù)剛度元件與阻尼器組成的一體化裝置，應(yīng)開展疲勞性能測(cè)試，滿足疲勞設(shè)計(jì)

要求。

7.3.4.7慣性質(zhì)量元件/負(fù)剛度元件與阻尼器組成的一體化裝置，應(yīng)評(píng)價(jià)其非線性力學(xué)行為對(duì)減振效果

以及長(zhǎng)期壽命的影響。

7.3.4.8慣性質(zhì)量/負(fù)剛度元件與阻尼器采用非直接并聯(lián)方式組合時(shí)，應(yīng)開展專題研究其減振效果和優(yōu)

化設(shè)計(jì)。

7.3.5阻尼器支架強(qiáng)度和剛度要求

7.3.5.1采用增設(shè)支架安裝以及以拉吊索導(dǎo)管為支架安裝阻尼器時(shí)，應(yīng)進(jìn)行支架設(shè)計(jì)，以滿足強(qiáng)度和

剛度要求。

7.3.5.2強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)各目標(biāo)模態(tài)的頻率和最大允許阻尼器變形幅值，得到最大面內(nèi)/面外阻尼

力，加載到支架與阻尼器連接位置，然后計(jì)算支架各位置的最大應(yīng)力，應(yīng)滿足材料強(qiáng)度要求。

7.3.5.3第?階振動(dòng)時(shí)阻尼器的最大允許阻尼器變形幅值按下式計(jì)算：

??(??(?+1))

???=??,max·············································(24)

??(?)

式中：

??,max——拉吊索第?階模態(tài)振動(dòng)允許最大振幅，m，按6.1確定；

???——拉吊索第?階模態(tài)振動(dòng)允許最大振幅，m；

7.3.5.4阻尼器的最大出力取所有目標(biāo)模態(tài)在各自最大允許振幅下的出力的最大值，即

22

?max=max{???√??+(2?????)}，粘彈性阻尼器··························(25)

2

?max=max{????√1+?}，高阻尼橡膠阻尼器····························(26)

當(dāng)有試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)，上式中阻尼器的參數(shù)對(duì)應(yīng)試驗(yàn)中拉吊索按第?階頻率加載時(shí)的測(cè)試值計(jì)算。

7.3.5.5剛度驗(yàn)算時(shí)，取單位阻尼力沿著索面內(nèi)或者面外垂直于索弦線作用在支架與阻尼器連接位置

時(shí)計(jì)算支架受力位置沿著受力方向的變形，變形的倒數(shù)即為支架面內(nèi)/面外的剛度系數(shù)??。支架剛度對(duì)

于阻尼器阻尼效果的折減系數(shù)按下式估算

???

≥[??]······················································(27)

1+???

支架宜盡量接近剛性，剛度應(yīng)滿足如下要求：面內(nèi)方向[??]=0.9，面內(nèi)方向[??]=0.7。

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阻尼器布設(shè)

7.4.1兩端布設(shè)阻尼器

7.4.1.1由于安裝位置以及阻尼器性能等原因單處安裝阻尼器不能滿足阻尼提升以及覆蓋頻率范圍要

求時(shí)，宜在兩端布設(shè)阻尼器。

7.4.1.2拉吊索上兩端布設(shè)阻尼器時(shí)，兩端阻尼器的阻尼減振效果可分別單獨(dú)優(yōu)化設(shè)計(jì)，宜先按照第

7.3節(jié)設(shè)計(jì)針對(duì)低階振動(dòng)（頻率在3Hz以下）的阻尼器，然后采用附錄C.3的數(shù)值方法優(yōu)化設(shè)計(jì)針對(duì)高

階振動(dòng)的阻尼器。

7.4.1.3拉吊索上針對(duì)低階模態(tài)減振阻尼器對(duì)高階模態(tài)的阻尼效果計(jì)算時(shí)，宜采用附錄C.3的數(shù)值方

法。驗(yàn)算所有目標(biāo)模態(tài)阻尼時(shí)應(yīng)采用線性疊加的方式計(jì)入兩處阻尼器各自的貢獻(xiàn)。

7.4.2同端兩處阻尼器

7.4.2.1因多模態(tài)阻尼提升需求和構(gòu)造等要求，需要在同端布設(shè)阻尼器時(shí)，應(yīng)該考慮二者之間的相互

影響。

7.4.2.2拉吊索同端兩處安裝阻尼器時(shí)，針對(duì)低階振動(dòng)控制的阻尼器，宜安裝在相對(duì)遠(yuǎn)離索端的位置；

針對(duì)高階振動(dòng)控制的阻尼器，宜安裝在更靠近索端的位置。

7.4.2.3拉吊索同端兩處安裝阻尼器時(shí)，可先按第7.3節(jié)設(shè)計(jì)針對(duì)低階模態(tài)振動(dòng)的阻尼器，在確定最

低安裝高度時(shí)，應(yīng)考慮同端內(nèi)置阻尼器的負(fù)面影響將最低安裝距離增大10%。

7.4.2.4拉吊索同端兩處安裝阻尼器時(shí)，宜采用附錄C.3的數(shù)值方法，按7.4.2.3確定外置阻尼器參數(shù)

后，優(yōu)化設(shè)計(jì)針對(duì)高階模態(tài)的阻尼器參數(shù)。

7.4.2.5拉吊索同端兩處安裝阻尼器時(shí)，應(yīng)考慮兩處阻尼器相互影響按照附錄C.2的理論公式計(jì)算各

目標(biāo)模態(tài)阻尼比，驗(yàn)證是否滿足式（14）要求；

7.4.2.6拉吊索同端兩處阻尼器參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)碗A模態(tài)阻尼比不能滿足要求時(shí)，應(yīng)按照以下優(yōu)先級(jí)

調(diào)整設(shè)計(jì)：

1)增大針對(duì)低階模態(tài)阻尼器粘滯系數(shù)，減小針對(duì)高階模態(tài)阻尼器阻尼系數(shù)；

2)降低針對(duì)低階模態(tài)阻尼器粘滯系數(shù)；

3)增大針對(duì)低階模態(tài)阻尼器的安裝距離。

7.4.2.7拉吊索同端兩處阻尼器參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)高階模態(tài)阻尼比不能滿足要求時(shí)，應(yīng)按照第7.3.2.4或

第7.3.3.4條調(diào)節(jié)針對(duì)高階模態(tài)的阻尼器的設(shè)計(jì)。

7.4.3阻尼器和防振錘

7.4.3.1拉吊索采用阻尼器與防振錘組合分別抑制低階和高階振動(dòng)時(shí)，兩類裝置的減振效果可分別單

獨(dú)設(shè)計(jì)，減振效果按線性疊加計(jì)算。

7.4.3.2拉吊索采用阻尼器與防振錘組合時(shí)，阻尼器設(shè)計(jì)按照第7.3節(jié)設(shè)計(jì)，防振錘安裝位置應(yīng)盡量

遠(yuǎn)離索錨點(diǎn)和阻尼器安裝位置，防振錘按照DL/T1099設(shè)計(jì)。

阻尼器的行程

7.5.1阻尼器行程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮拉吊索極限振動(dòng)位移幅值和拉吊索以及整個(gè)橋梁準(zhǔn)靜力變形引

起的阻尼器變形量。

7.5.2拉吊索以及橋梁準(zhǔn)靜力變形引起的阻尼器變形計(jì)算時(shí)，宜考慮拉吊索溫度變化，主梁和主塔在

車輛、溫度活載下的變位引起的拉吊索與阻尼器支撐結(jié)構(gòu)之間的相對(duì)位置變化。

7.5.3橋梁準(zhǔn)靜力變形引起的阻尼器變形計(jì)算時(shí)，宜采用全橋整體有限元模型計(jì)算，應(yīng)將目標(biāo)計(jì)算拉

索劃分為至少20個(gè)單元且將阻尼器連接位置設(shè)為節(jié)點(diǎn)。

12

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7.5.4確保阻尼器的工作行程足夠大，以留有一定的安全余量，以應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)的突發(fā)情況或異常

振動(dòng)。

輔助索及分隔器的設(shè)計(jì)

7.6.1輔助索必須有一定的預(yù)張力，防止放松后張緊對(duì)拉吊索的沖擊。

7.6.2安裝輔助索減振時(shí)，應(yīng)綜合考慮其對(duì)索結(jié)構(gòu)頻率和阻尼的調(diào)節(jié)作用評(píng)價(jià)減振效果。

7.6.3輔助索設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)分析其對(duì)被連接索垂度和傾角的影響，以及傾角變化對(duì)橋梁整體的影響和對(duì)拉

吊索錨固構(gòu)造的影響。

7.6.4主索和輔助索之間的連接構(gòu)造，應(yīng)避免對(duì)主索的負(fù)面效應(yīng)，如疲勞、拉吊索鋼絲或鋼絞線的腐

蝕,或者過度橫向擠壓力引起的拉吊索套筒破壞。應(yīng)避免在拉吊索與輔助索/分隔器連接處產(chǎn)生折線。

8減振裝置構(gòu)造及連接要求

一般規(guī)定

8.1.1阻尼器應(yīng)與其支座匹配，確保阻尼器正常工作。

8.1.2阻尼器連接件以及阻尼器的幾何尺寸和表面涂裝應(yīng)做具體規(guī)定，表面涂層具有一定耐久性。

適用溫度

8.2.1.1阻尼器的適用溫度范圍通常取決于其內(nèi)部材料、密封材料、潤(rùn)滑劑等元件的性質(zhì)和耐溫性。

阻尼器的材料和設(shè)計(jì)需要能夠在各種環(huán)境溫度條件下保持穩(wěn)定的性能。

8.2.1.2阻尼器應(yīng)能夠在常規(guī)的室溫條件下正常工作，即阻尼器應(yīng)在-10℃~50℃之間正常工作。

8.2.1.3對(duì)于在寒冷地區(qū)或特殊應(yīng)用的，低溫阻尼器可能具有特殊的密封結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑系統(tǒng)，應(yīng)開展低

溫單體性能試驗(yàn)，測(cè)量獲取剛度系數(shù)和粘滯系數(shù)，采用上述計(jì)算方法驗(yàn)算阻尼效果。

構(gòu)造要求

8.3.1阻尼器連接部位應(yīng)具有較高的加工精度，連接件之間配合緊密，不得松動(dòng)，以避免影響減振效

果。同時(shí)連接方式的設(shè)計(jì)要考慮易于調(diào)節(jié)定位、安裝和更換。

8.3.2阻尼器構(gòu)造材料應(yīng)具有良好的耐疲勞性能，能夠長(zhǎng)期承受結(jié)構(gòu)的振動(dòng)載荷而不易疲勞損壞。

8.3.3阻尼器的構(gòu)造應(yīng)設(shè)計(jì)為便于維護(hù)和檢修，以確保其長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行。

8.3.4拉吊索同一位置安裝面內(nèi)外減振的阻尼器宜采用夾角60°~90°布置，使得對(duì)面內(nèi)和面外振動(dòng)都

具有較好的抑制效果。

8.3.5阻尼器應(yīng)在工作振幅范圍內(nèi)具有比較穩(wěn)定的阻尼特性，啟動(dòng)振幅應(yīng)不超過1mm。

注：因?yàn)槔鞯娘L(fēng)致振動(dòng)是能量逐漸積累的過程，所以如果能在拉索起振階段迅速地耗散掉振動(dòng)能量，就可以避免

拉索大幅振動(dòng)的發(fā)生。阻尼器的阻尼特性應(yīng)易于調(diào)節(jié)以適應(yīng)于不同振型的最優(yōu)阻尼要求。

9減振裝置性能與效果測(cè)試

阻尼器單體性能測(cè)試

9.1.1針對(duì)風(fēng)雨振和馳振控制的阻尼器測(cè)試，試驗(yàn)機(jī)加載的頻率范圍應(yīng)覆蓋0~5Hz，試驗(yàn)機(jī)位移和出

力的采樣頻率應(yīng)不小于100Hz，對(duì)于高頻加載的工況，可適當(dāng)提高數(shù)據(jù)采樣頻率。最大幅值宜接近阻尼

器行程，高階模態(tài)測(cè)試幅值應(yīng)按能量一致的原則減小。

9.1.2針對(duì)渦振控制的阻尼器的測(cè)試，試驗(yàn)機(jī)加載的頻率范圍應(yīng)覆蓋0~20Hz，試驗(yàn)機(jī)位移和出力的采

13

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樣頻率應(yīng)不小于200Hz。

9.1.3阻尼器性能試驗(yàn)應(yīng)記錄阻尼器位移、變形速度以及受力數(shù)據(jù)，未直接測(cè)量阻尼器變形速度時(shí)，

可通過位移差分的方式獲取變形速度。

9.1.4試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析時(shí)，應(yīng)通過位移、速度以及力數(shù)據(jù)擬合獲得阻尼器的剛度系數(shù)和粘滯系數(shù)。針對(duì)

不同的測(cè)試頻率和變形幅值，分別獲得對(duì)應(yīng)的剛度系數(shù)和粘滯系數(shù)，具體見附錄D。

9.1.5高阻尼橡膠類阻尼器測(cè)試獲得剛度系數(shù)和粘滯系數(shù)，進(jìn)而按式（28）和式（29）獲得高阻尼橡

膠阻尼器的剛度系數(shù)和損耗因子。

?=??························································(28)

??

?=?························································(29)

??

9.1.6拉吊索阻尼器應(yīng)進(jìn)行疲勞性能測(cè)試，見附錄E。

減振裝置效果試驗(yàn)

9.2.1拉吊索阻尼器的阻尼效果宜通過足尺索結(jié)構(gòu)或?qū)崢蚶髟囼?yàn)測(cè)定。通過對(duì)索的目標(biāo)振動(dòng)模態(tài)進(jìn)

行激振，振動(dòng)達(dá)到一定幅值后讓其自由衰減，獲取完整的自由衰減時(shí)段索振動(dòng)信號(hào)，評(píng)估阻尼器對(duì)拉索

的阻尼效果。測(cè)試方法見附錄F。

9.2.2足尺拉索模型振動(dòng)測(cè)試中，應(yīng)在距離阻尼器安裝位置10m以上處測(cè)量索的加速度或者位移，同

時(shí)應(yīng)測(cè)量阻尼器安裝位置處索的位移。傳感器的采樣頻率應(yīng)不低于50Hz，宜采用100Hz。

9.2.3實(shí)橋拉索振動(dòng)測(cè)試中，宜選取長(zhǎng)、中、短三種長(zhǎng)度的拉吊索進(jìn)行測(cè)試。應(yīng)測(cè)試安裝阻尼器前、

后拉吊索的阻尼，計(jì)算阻尼器的附加阻尼效果，阻尼計(jì)算方法見附錄G。

9.2.4拉索激勵(lì)方式可采用人工激勵(lì)或激振設(shè)備，3Hz以下的索振動(dòng)模態(tài)測(cè)試宜采用人工激勵(lì)的方式，

3Hz以上索振動(dòng)模態(tài)測(cè)試宜采用激振設(shè)備。一根拉索的一個(gè)振動(dòng)模態(tài)應(yīng)至少測(cè)試三組。

9.2.5測(cè)試中，宜進(jìn)行實(shí)時(shí)頻譜分析，若頻譜幅值最高峰值對(duì)應(yīng)的頻率為目標(biāo)模態(tài)頻率時(shí)，可認(rèn)為拉

索目標(biāo)振動(dòng)模態(tài)激振成功。

10監(jiān)測(cè)與運(yùn)維要求

監(jiān)測(cè)

10.1.1監(jiān)測(cè)的拉吊索上應(yīng)布置至少一個(gè)的測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)距離阻尼器安裝位置不小于3米，監(jiān)測(cè)該點(diǎn)的

索面內(nèi)和面外振動(dòng)。宜采用加速度計(jì)、位移計(jì)或微波雷達(dá)監(jiān)測(cè)索振動(dòng)。

10.1.2拉吊索上設(shè)置多監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，位置應(yīng)合理考慮，以捕獲拉吊索的顯著振動(dòng)響應(yīng)并覆蓋盡量多的模

態(tài)階數(shù)。

10.1.3拉吊索上的傳感器安裝應(yīng)穩(wěn)固可靠，在臺(tái)風(fēng)等極端荷載下，不發(fā)生相對(duì)的振動(dòng)以及偏轉(zhuǎn)。

10.1.4拉吊索振動(dòng)監(jiān)測(cè)宜結(jié)合橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同步獲取索所處環(huán)境荷載等信息，包括關(guān)鍵位置的

風(fēng)速、風(fēng)向、降雨以及錨固索的主梁/橋塔的振動(dòng)等。

10.1.5拉吊索振動(dòng)監(jiān)測(cè)宜采用高性能、可靠和能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確保在惡劣環(huán)境下（例

如臺(tái)風(fēng)）的正常運(yùn)行。

10.1.6拉吊索振動(dòng)監(jiān)測(cè)的采樣頻率應(yīng)高于索可能發(fā)生的渦振頻率的2倍，可取50Hz或100Hz，加速

度計(jì)的量程應(yīng)該達(dá)到±5g及以上。

10.1.7拉吊索振動(dòng)數(shù)據(jù)分析時(shí)，應(yīng)提取振動(dòng)位移、加速度幅值信息，以及對(duì)應(yīng)的模態(tài)頻率、階數(shù)，識(shí)

別異常振動(dòng)以及原因，評(píng)估阻尼器等減振措施的狀態(tài)。

10.1.8拉吊索宜選取代表性阻尼器監(jiān)測(cè)其工作狀態(tài)，監(jiān)測(cè)量宜包含阻尼器位移、阻尼力及內(nèi)部溫度等，

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用于阻尼器狀態(tài)評(píng)估。

運(yùn)維

10.2.1拉吊索的日常檢查，應(yīng)涵蓋對(duì)全橋拉吊索振動(dòng)情況、減振裝置、傳感器和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的健康狀態(tài)

的檢查。

10.2.2拉吊索減振裝置檢查，應(yīng)包含索夾的滑移和偏轉(zhuǎn)情況、阻尼器組件的完整性、介質(zhì)漏油情況，

連接鉸接的松動(dòng)和異響情況等，可采用附錄H的記錄表進(jìn)行詳細(xì)記錄。

10.2.3拉吊索經(jīng)常出現(xiàn)振動(dòng)以及減振裝置性能出現(xiàn)明顯退化情況時(shí)，應(yīng)展開專項(xiàng)檢測(cè)。

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附錄A

（規(guī)范性）

拉吊索固有阻尼數(shù)據(jù)

A.1拉吊索自身阻尼是減振設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，但是其具體的數(shù)值對(duì)不同的索、錨固型式等通常存在差

異。

A.2根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦公路署的報(bào)告，裸索的固有阻尼（阻尼比）可能在0.05~1%之間，實(shí)際運(yùn)營(yíng)橋梁的

橋梁拉吊索，其阻尼比在0.1~0.5%之間。國(guó)際和國(guó)內(nèi)規(guī)范對(duì)索自身阻尼也有不同規(guī)定。

A.3CIP規(guī)范規(guī)定：平行鋼絞線索的阻尼為0.9~1.2%（對(duì)數(shù)衰減率）；平行鋼絲和平行鋼絞線加上柔性

護(hù)套：0.6~1.8%（對(duì)數(shù)衰減率）；采用砂漿填充的平行鋼絲和平行鋼絞線：0.05~0.1%；多層鋼絞線索：

0.3~0.6%。

A.4FIB規(guī)范考慮：?jiǎn)胃哂蟹雷o(hù)的受拉構(gòu)件0.5~1%（對(duì)數(shù)衰減率）；平行鋼絲，0.1~0.5%；灌砂漿索

0.05~0.5%。

A.5PTI規(guī)范指出，索自身阻尼比在0.05%到0.3%之間。

A.6我國(guó)的JTG/T3360-01推薦索自身阻尼比取0.1%。

A.7本章前文介紹的阻尼測(cè)試方法同樣可以用于獲取拉吊索的固有阻尼?，F(xiàn)有研究以及筆者均開展了

大量的拉吊索振動(dòng)試驗(yàn)。圖A.1繪制了多座橋梁拉吊索測(cè)試獲取的固有阻尼值與振動(dòng)頻率的關(guān)系曲線。

可見，索固有阻尼比在0.4%以下，隨著頻率的增加，固有阻尼有明顯的減小趨勢(shì)。擬合這些數(shù)據(jù)可以

得到如下的關(guān)系表達(dá)式（如圖A.1中的虛線所示）。

0.3517

?=·····················································(A.1)

?+3.524

式中：

?——索的模態(tài)阻尼比；

f——索模態(tài)頻率，Hz。

A.8由圖A.1可見，由于高頻高階模態(tài)激振困難，索高階模態(tài)振動(dòng)阻尼的數(shù)據(jù)較少，需要在未來繼續(xù)

獲取積累。

圖A.1文獻(xiàn)調(diào)研獲取的拉吊索固有阻尼-頻率關(guān)系圖

16

DB45/TXXXX—2024

B

A

附錄B

（規(guī)范性）

垂度參數(shù)對(duì)長(zhǎng)拉吊索頻率的影響

表B.1垂度參數(shù)?2對(duì)索頻率的影響系數(shù)

22

???1??3??5???1??3??5

0.11.0043.0005.0003.11.1203.0055.001

0.21.0083.0005.0003.21.1233.0055.001

0.31.0123.0005.0003.31.1273.0055.001

0.41.0163.0015.0003.41.1303.0055.001

0.51.0203.0015.0003.51.1343.0065.001

0.61.0243.0015.0003.61.1383.0065.001

0.71.0283.0015.0003.71.1413.0065.001

0.81.0323.0015.0003.81.1453.0065.001

0.91.0363.0015.0003.91.1483.0065.001

1.01.0403.0025.0004.01.1523.0065.001

1.11.0443.0025.0004.11.1553.0065.001

1.21.0483.0025.0004.21.1593.0075.001

1.31.0523.0025.0004.31.1623.0075.001

1.41.0563.0025.0004.41.1663.0075.001

1.51.0603.0025.0004.51.1693.0075.002

1.61.0643.0025.0004.61.1733.0075.002

1.71.0673.0035.0014.71.1763.0075.002

1.81.0713.0035.0014.81.1803.0085.002

1.91.0753.0035.0014.91.1833.0085.002

2.01.0793.0035.0015.01.1863.0085.002

2.11.0833.0035.0015.11.1903.0085.002

2.21.0863.0035.0015.21.1933.0085.002

2.31.0903.0045.0015.31.1973.0085.002

2.41.0943.0045.0015.41.2003.0095.002

2.51.0