公路桥梁支座讲座2009

1、桥梁支座讲座桥梁支座讲座 主讲人：庄军生2009年6月桥梁支座的功能 桥梁支座设置在梁体与墩台之间，起承上启下的作用1.传递梁体作用的反力：竖向力、水平力2.适应桥梁的位移需要：w温度伸缩位移（双向）w混凝土收缩徐变位移（单向性）w列车活载引起梁体下翼缘伸长所产生的位移w位移可取分为顺桥向和横桥向3.满足桥梁梁端转角的要求： 恒载转角w活载转角w梁体安装误差引起的初始转角w转角设计余量 rad02. 0rad005. 0桥梁支座的分类.按支座用材料可区分为： 钢支座、橡胶支座、聚四氟乙烯滑板支座.按支座类型可区分为：w 钢铰轴、辊轴支座w 板式橡胶支座w 盆式橡胶支座w 球形钢支座w 柱面支座

2、.按支座受力功能可区分为：w 固定支座w活动支座：纵向活动、横向活动和多向活动支座桥梁支座常用标准w1.国内常用标准：wJT/T04-2004公路桥梁板式橡胶支座wJT/T663-2006公路桥梁板式橡胶支座规格系列wJT/T391-2009公路桥梁盆式支座w2.国外常用标准：wISO6446桥梁支座用橡胶制品的材质规定wEN1337-1结构物支座一般规定wEN1337-2结构物支座滑动部件wEN1337-3结构物支座板式橡胶支座wEN1337-5结构物支座盆式支座wEN1337-7结构物支座球面和柱面支座wBS5400英国标准 钢桥、混凝土桥和结合梁桥第九篇桥梁支座wAASHTO美国公路桥梁

3、设计规范2004年第十四篇接缝与支座wDIN4141德国标准桥梁支座公路桥梁板式橡胶支座w板式橡胶支座有多层橡胶和钢板粘接硫化而成。由于在橡胶内部设置了钢板，约束在垂直荷载作用下的橡胶变形，从而可提高支座的承载能力（=810MPa）。板式橡胶支座通过橡胶承压和转动，并通过橡胶的剪切来满足梁体位移的需要。w板式橡胶支座质量控制应符合JT/T04-2004公路桥梁板式橡胶支座标准和JT/T663公路桥梁板式橡胶支座规格系列公路桥梁板式橡胶支座.板式橡胶支座的构造：橡胶板、钢板粘结后硫化成型2 .板式橡胶支座的工作原理w通过钢板约束橡胶的变形，从而提高支座的承载力.板式橡胶支座的基本力学性能 a.板

4、式橡胶支座的抗压性能w形状系数 （矩形）， (圆形)wE-抗压弹性模量 (按钢板面积计） b.板式橡胶支座剪切模量 G-剪切模量（按橡胶面积计） 最大剪切角xhbabaS)(2xhDS424 . 5SGEMPaG15. 00 . 17 . 0静活tgr45. 0活tgr公路桥梁板式橡胶支座wC.板式橡胶支座的转动wTJ/T04-2004标准给出了各种规格支座的容许转角。w按欧洲标准EN1337-3中给出了梁体转角与支座反力矩的关系。w矩形支座转动反力矩w圆形支座转动反力矩 物理机械性能我国标准欧洲标准氯丁橡胶天然橡胶当G为（MPa）0.70.91.15硬度（IRHD）605605拉伸强度MPa

5、标准试片1718161616支座解剖试片14.515.3141414扯断伸长率%标准试片400450450425300支座解剖试片1718161616脆性温度（）-40-50恒定压缩永久变形7024h（%）1530CR15NR30耐臭氧老化试验条件NR25，CR100pphm,20%伸长，4096hNR25，CR100或200pphm,30%伸长，4096h性能要求无龟裂无龟裂热空气老化试验条件（h)1007070168NR70168CR10070拉伸强度降低（%）-15-151515扯断伸长降低（%）40-202525硬度变化（IRHD）0，+10-5，+10-5，+105橡胶与钢板粘接强度

6、（KN/m)CR1071012NR106810 w 公路桥梁板式橡胶支座性能指标表JT/T04-2004 项目 指标极限抗压强度（MPa） 70 支座实测抗压弹性模量E（MPa） EE20%支座实测剪切模量G1（MPa） GG15%热空气老化后剪切弹性模G2(MPa) G1+G115%实测转角正切值（tg）混凝土1/300钢桥1/500实测四氟板与不锈钢板表面摩擦系数（加硅脂） 0.03国外板式橡胶支座性能检测w国外桥梁板式橡胶支座的性能指标以控制剪切弹性模量为主.w对支座的剪切弹性模量除了有常温和热空气老化后的剪切弹性模量性能要求外，对低温（-25）和极低温（-40）条件下的剪切弹性模量都提

7、出了严格的要求，支座剪切弹性模量的增长量不得超出3倍。w支座除了进行成品支座的剪切弹性模量的测定外，尚需进行支座抗压刚度和转动性能和抗压疲劳性能的检测;w进行成品支座在压缩和剪切变形的条件下的抗臭氧老化性能测定；w对四氟板式橡胶支座还应进行成品支座的聚四氟乙烯板与橡胶的剪切粘结强度测试。w国外对板式橡胶支座的产品性能型式检验的要求，比我国更加严格。当前板式橡胶支座使用中存在的问题 w支座用橡胶的材质性能不足w支座成品性能要求尚需进一步提高w支座成品性能抽检中存在的不足w支座的安装质量极待改进公路桥梁盆式橡胶支座w公路桥梁盆式橡胶支座有上支座板、下支座板、承压橡胶板（含黄铜密封圈）、钢衬板和聚四

8、氟乙烯滑板（活动支座无后两项）组成。w支座有设置在钢盆中的承压橡胶板承压和转动，由平面聚四氟乙烯滑板和焊接在上支座板上的不锈钢板滑动，以满足支座位移需要。w盆式橡胶支座性能及质量控制按JT/T391-1999公路桥梁盆式橡胶支座标准。盆式橡胶支座固定支座2.盆式橡胶支座的设计计算 a.橡胶直径的取值 , 橡胶厚度的取值 15； 橡胶在垂直荷载和转动作用下的 最大压缩应变不大于 b.钢盆外径的取值w在平时承受制动力、起动力和支座伸缩阻力，一般10%Pw地震时由地震水平加速度决定0.1g，0.15g，0.2g，0.3g,w钢盆承受的水平力由外力和钢盆中橡胶的侧向压力两部分组成，由盆环横截面承受，按

9、拉、剪组合。25MPa3012/xhDxh%15公路桥梁盆式橡胶支座欧洲标准EN1337-5盆式支座中，对支座钢盆的计算作以下规定：盆环承受的拉力：VSd VRd 其中VSd=Ve,Sd + VFxy,Sd 其中，AR=（D0-D） H盆环受拉面积。 公路桥梁盆式橡胶支座wb) 盆环承受的剪力：w wC)盆底承受的拉力：w w 公路桥梁盆式橡胶支座w平直型接触面(W20mm)w 校核时，必须有VSd VRdw 其中VSd为横向力的设计值，w w wD是盆体的内径（mm）；w fy是材料的屈服极限（N/mm2）；w w是活塞面的宽度(mm)。公路桥梁盆式橡胶支座w曲线形接触面w接触面抗力为：.盆

10、式橡胶支座活动支座wa.盆式橡胶活动支座的组成w平面滑动部件：聚四氟乙烯板不锈钢板w改性超高分子量聚四氟乙烯板不锈钢板wb.聚四氟乙烯滑板的摩擦与磨耗特性w聚四氟乙烯板的摩擦特性：摩擦系数小、应力越大摩擦系数越小、摩擦速度越快摩擦系数越大。w聚四氟乙烯板的磨耗特性：越大磨耗越严重，w 不锈钢板表面平面度0.0003D D四氟板直径w聚四氟乙烯板磨耗对硅脂的影响：硅脂坑排列向与位移方向的关系w不锈钢板表面平面度0.0003Dw不锈钢板表面表面粗糙度 。 镜面。wr18NiqTi或其他耐腐蚀不锈钢。wc.改性超高分子量聚四氟乙烯板的摩擦磨耗性能。wd.聚四氟乙烯板和改性超高分子量聚四氟乙烯板的材质

11、性能要求。MPa30smmV/8mRy1.盆式橡胶单向活动支座的结构形式wa.KTPZ系列盆式橡胶支座双侧导向支座w 三层复合板与不锈钢板滑动摩擦副w 优点：滑动位移与转动分别实现，加工比中间导向支座方便w缺点：用钢量略多wb.CKPZ系列中间导向盆式橡胶活动支座w 通过在钢衬板中心凸起导向块导向w 优点：用钢量略少w缺点：机加工难度增加。wc.TGPZ系列盆式橡胶支座双侧导向支座w 与KTPZ系列支座相同 d.公路盆式橡胶支座单向活动支座w上支座板直接扣在下支座板上导向w缺点：转动与滑动处于同一部位w当梁体发生旁弯（水平转角）时容易 发生卡死现象。我国桥梁支座用聚四氟乙烯滑板的材我国桥梁支座

12、用聚四氟乙烯滑板的材质性能要求质性能要求w二十世纪70年代按当时中国材料生产情况，对聚四氟乙烯板的性能要求：密度2.1-2.3g/cm3，拉伸强度不小于17.5MPa，断裂伸长率不小于250%。w二十世纪90年代：密度2.13-2.20g/cm3，拉伸强度不小于30MPa，断裂伸长率不小于300%。w2004年中国铁路标准，按欧标EN1337-2取值：密度2.14-2.20g/cm3，拉伸强度不小于30MPa，断裂伸长率不小于300%，球压痕硬度（H132/60）23-33MPa。w2005年中国铁路客运专线桥梁支座技术条件：在上述条件外，增加了聚四氟乙烯滑板磨耗性能要求，在30MPa应力，相

13、对滑动摩擦速度8mm/s条件小，线磨耗率应小于15m/km。几种常用的聚四氟乙烯滑板材料几种常用的聚四氟乙烯滑板材料w纯聚四氟乙烯滑板：使用应力为24MPa。w纯聚四氟乙烯滑板加硅脂：使用应力为30MPa。w填充聚四氟乙烯滑板加硅脂：使用应力为30-45MPa。.铁路桥梁支座由于活载位移速率大，用30 MPa；公路桥梁支座由于活载位移速率小，可用45MPa。w目前国内、外在支座用主要滑板材料，仍为纯聚四氟乙烯滑板加硅脂。中国聚四氟乙烯滑板的磨耗性能主要中国聚四氟乙烯滑板的磨耗性能主要试验结果试验结果 w序号试件应力滑动速度相对滑动距离累计磨耗距离线磨耗率 备注w(MPa) (mm/s) ( m

14、m) (m) (m/km)w1308 10206639.58注1中国PTFEw23081020668.54w33081051483.68w43081051487.88w530810100014.38中国PTFEw63081010009.45w73081010368.56日本M18PTFEw83081010365.59w93081010008.15w103081010006.61w1145810100068填充PTFEw1245810100094.6w134521010006.39w144521010004.65w1530810100010.94杜邦7APTFE巨化4TMPTFEw1630810

15、10006.26w173081010007.41w183081010004.51w194518.8-2010100003.43M18f填充PTFE（1040）w204514.8-201094004.49w214519.4-2010100009.90w注1：试件滑动方向与PTFE主位移方向垂直。w注2：试件用硅脂润滑，对摩件为1Cr18Ni9Ti镜面不锈钢板。国外对聚四氟乙烯滑板的耐磨耗性能均进行过较为全面系统的试验。w欧洲标准EN1337-2对聚四氟乙烯滑板主要局限在硅脂润滑条件下的长距离和短距离的滑动摩擦系数试验，试验应力通常为30MPa、滑动速度短距离试验为0.4mm/s，长距离试验为2m

16、m/s；累计滑动距离达5km或10km，测定试验过程中摩擦系数的变化情况，对聚四氟乙烯板的磨耗性能不作单独规定。w美国AASHTO1999年颁布高速公路滑动支座研究报告（R432）中，对聚四氟乙烯滑板的磨耗性能作了系统研究，其主要试验结果见表1。 美国美国AASHTO聚四氟乙烯滑板的磨耗聚四氟乙烯滑板的磨耗性能试验结果性能试验结果 表表1。w编号试验类别 试验温度（）滑动速度（mm/s）线磨耗率 （m/km）w1PTFE加硅脂润滑 20 1.06 4.74w6 20 10.6 7.19w11 -25 1.06 -w17 -25 10.6 -w3PTFE不加硅脂润滑 20 1.06 11.05w

17、7 20 10.6 2977w12 -25 1.06 163w18 -25 10.6 4089 w2PTFE织布 20 1.06 4.74w8 20 10.6 264w13 -25 1.06 422w19 -25 10.6 371w5填充PTFE（填充15%） 20 1.06 -w9 20 10.6 -w15 -25 1.06 -w20 -25 10.6 98w4填充PTFE（填充25%） 20 1.06 -w10 20 10.6 33.15w16 -251.06 62w21 -25 10.6 721w 试件应力20MPa,w 试验往复位移S=12.7mm. 相对滑动速度V=1.06和10.6

18、mm/s。 w 聚四氟乙烯储脂坑排列方向w =30MPa V=8mm/s =30MPa V=8mm/sw S=10mm S=5128m S=10mm S=2066mw线磨耗率 3.68-7.88m/km 线磨耗率 39.58m/km 图2聚四氟乙烯滑板磨耗试验后 图3聚四氟乙烯滑板磨耗试验后 （摩擦方向与主位移方向平行） （摩擦方向与主位移方向垂直）影响聚四氟乙烯滑板磨耗性能的主要影响聚四氟乙烯滑板磨耗性能的主要因素因素w聚四氟乙烯原材料性能：聚四氟乙烯原料颗粒度应不大于50m；w聚四氟乙烯滑板的成形压力 ： 24-30MPa；w聚四氟乙烯滑板的使用应力及相对滑动速度：应力越高、相对滑动速度越

19、大，聚四氟乙烯滑板的磨耗越大。通常使用应力宜 30MPa，相对滑动速度宜V8mm/s。各国聚四氟乙烯摩擦与磨耗性能试各国聚四氟乙烯摩擦与磨耗性能试验方法对比表验方法对比表 表表3w试验内容 欧洲EN1337- 2 美国AASHTO 中国客专支座 试件应力（MPa） 30 20.7 30w试件直径（mm）75 100 100w试验温度（） +21，0，-10，20，-25 235w -20，-35（1）w相对滑动速度（mm/s）0.4（准静态）， 1.06，10.6 8（动态） w 2(动态） w 相对滑动距离（mm） 5（准静态），w 4（动态） 12.7 10 累计滑动距离（km） 各种温度

20、下共计22m（准静态 ) 50m(V=1.06mm/s) w 准静态22m与21下1km（动态） 100m(V=10.6mm/s) 1km 交替进行10次循环共计10242m w摩擦试验水平加载波形正弦波 正弦波 正弦波w试验结果表述 各种温度条件下静、 摩擦系数和 摩擦系数和w 动摩擦系数 线磨耗率 线磨耗率 w KTPZ系列盆构造特点式橡胶支座CKPZ系列盆构造特点式橡胶支座公路盆式橡胶支座单向活动支座.盆式橡胶支座多向活动支座结构形式结构简单w支座应考虑顺桥向和横桥向双向位移w支座所承受的水平力只有支座滑动部件所产生的摩擦力桥梁球型钢支座w球型钢支座由上支座板、下支座板、球冠钢衬板、平面

21、聚四氟乙烯和球面聚四氟乙烯滑板组成。w球型钢支座具有构造简单、传力路线通顺、结构高度低、节约钢材等优点。1990年由铁道科学研究院研究开发后，大量用于公铁路桥梁上，公路桥上使用最大吨位140MN(重庆朝天门大桥），铁路桥上使用最大吨位180MN(南京大胜关长江大桥）。w球型钢支座的性能和质量控制按GB/T17955-2000球型支座技术条件国家标准执行。 .球型支座的构造特点wa.通过球面钢衬板与球面聚四氟乙烯板的球面转动满足支座转角要求wb.球面支座的转动力矩M=NR 盆式橡胶支座的转动力矩wc.球型支座球冦钢衬板的球面滑动面处理镀硬铬 包覆不锈钢板合金铝.球型支座的支座类型w与盆式橡胶支座

22、相同3215 . 1DXKKMm100球型钢支座固定支座28002800123453902400240067球型钢支座多向活动支座横桥向28002400280024001234563907球型钢支座单向活动支座2400280024002800顺桥向横桥向1234563907钢桥用球型钢支座w为了保证钢桥支点的反力中心与支座的转动中心重合，钢桥用球型钢支座的球面钢衬板应倒置，即球面向上。以避免由于支座在发生位移后，对钢梁结点产生次弯矩。右图为南京大胜关长江大桥180MN球型钢支座构造示意图。带转动套的单向活动球型支座球型钢支座转动套构造球型钢支座设计参数w平面和球面聚四氟乙烯板的容许压应力为=3

23、0MPa：w球面半径为聚四氟乙烯板直径的1.5-2.8倍：w支座转动力矩M=NR；w支座滑动摩擦系数=0.03；w支座设计转角0.03rad。w另：平面和球面改性超高分子量聚乙烯的容许压应力为=45MPa。桥梁支座的布置方式w铁路桥梁支座按其位移约束方式可分为固定支座、纵向活动支座横向活动支座和多向活动支座四种。w支座的代号如下：w固定支座 w纵向活动支座 w横向活动支座 w多向活动支座铁路简支梁桥支座布置铁路连续梁支座布置KTPZ系列客运专线铁路桥梁盆式橡胶支座设计支座结构支座结构桥梁支座的组装工艺要求w.wa.盆式橡胶支座机加工公差配合钢衬板盆塞与盆环的公差配合 （行车安全的需要）单向活动

24、支座上支座板与钢衬板上部两侧的公差配 活动支座不锈钢板表面的平面度0.0003D钢盆内壁和钢衬板底面与承压橡胶板接触部位的表面粗糙度 Ra3.26.3。黄铜紧箍圈的尺寸、剖口对接、剖口位置相互错开。wb.承压橡胶板的安装：表面涂硅脂；安装入钢盆后，下面不得夹有空气间层；也不宜直径过小，与钢盆盆壁间有过大间隙。wc.聚四氟乙烯板的安装：底面应经表面活化处理后粘贴；聚四氟乙烯板表面储硅脂坑排列方向要正确；聚四氟乙烯板表面涂满5201硅脂wd.组装后对简支箱梁支座应预压50kN，消除荷载变形曲线的非线性段影响w e.组装后支座总高应满足设计要求。mm5 . 0mm6 . 0.盆式橡胶支座加工制造关键

25、控制工序wa.球型钢支座机加工公差配合w固定支座钢衬板盆塞与盆环的公差配合 （行车安全的需要）w单向活动支座上支座板与钢衬板上部两侧的公差配合w 支座不锈钢板表面的平面度和球面度0.0003Dwwb.聚四氟乙烯板的安装：底面应经表面活化处理后粘贴；聚四氟乙烯板表面储硅脂坑排列方向要正确；聚四氟乙烯板表面涂满5201硅脂ww c.组装后支座总高应满足设计要求。mm5 . 0mm6 . 0球型钢支座加工制造关键控制工序 支座的安装wa.支座安装质量对支座正常使用的影响wb.支座安装的几种方法w 座浆法w 压浆法w 铺环氧砂浆法wc.目前工地上经常出现的一些安装质量问题六. 桥梁支座的安装预制箱梁盆

26、式橡胶支座安装工艺w开始 w检查支座产品合格证 w检查支承垫石及预留孔尺寸和位置(垫石标高、预留孔直径、深度和位置、支座中心线)w 制备灌浆用砂浆 w将支座安装在预制箱梁的底面（固定、纵向、横向、多向支座位置不得安放错误） w仔细凿毛支座就位部分的支承垫石表面，清除预留锚拴孔中的杂物和积水，安装灌浆用模板，用水将支承垫石表面浸湿，准备吊装梁体。 w吊装预制箱梁（带支座），将箱梁安放在临时千斤顶上，通过千斤顶调整梁体位置与标高。 w采用重力灌浆，仔细灌注支座下部空隙与锚拴孔，直至灌浆材料全部灌满为止。 w当灌浆材料强度达到20MPa后，拆除钢模板，检查是否有漏浆处，必要时对漏浆处进行补浆 w拧紧

27、下支座锚拴，拆除各支座的上、下支座连接角钢及连接螺栓，拆除临时千斤顶，检查支座工作状态正常后，安装支座围板 w支座安装结束现浇梁盆式橡胶支座安装工艺w开始 w检查支座产品合格证 w 检查支承垫石及预留孔尺寸和位置(垫石标高、预留孔直径、深度和位置、支座中心线) w 仔细凿毛支座就位部分的支承垫石表面，清除预留锚拴孔中的杂物和积水，安装灌浆用模板，用水将支承垫石表面浸湿，准备吊装支座。 w将支座安装在墩台的顶面（固定、纵向、横向、多向支座位置不得安放错误） w制备灌浆用砂浆 w用钢楔块楔入支座四角（或用调平螺栓）调平支座，并将支座底面调整到设计标高，在支座底面与支承垫石之间应预留2030空隙 w

28、采用重力灌浆，仔细灌注支座下部空隙与锚拴孔，直至灌浆材料全部灌满为止。 w当灌浆材料强度达到20MPa后，拆除钢模板，检查是否有漏浆处，必要时对漏浆处进行补浆 w拆除钢楔块，对钢楔块留出的空间进行补浆，然后拧紧下支座锚拴 w灌注梁体混凝土，待混凝土达到强度后，尽快拆除各支座的上、下支座连接螺栓，并安装支座围板 w支座安装结束多片式T梁盆式橡胶支座安装工艺w开始 w检查支座产品合格证 w检查支承垫石及预留孔尺寸和位置(垫石标高、预留孔直径、深度和位置、支座中心线) w仔细凿毛支座就位部分的支承垫石表面，清除预留锚拴孔中的杂物和积水，安装灌浆用模板，用水将支承垫石表面浸湿，准备吊装支座 w吊装预制

29、T梁（带支座），先在支承垫石顶面铺设一层2030干硬性无收缩砂浆，相应锚栓孔也应捣满砂浆，砂浆层顶面铺成中间略高于四周的形状，砂浆强度应满足有关要求。wT梁落梁就位后，调整标高和水平，用临时支架，支挡梁体两侧，防止梁体侧倾 w先吊装线路中心处的两片T梁，并在两片T梁吊装就位后，及时焊接两片T梁之间的连接钢筋。然后逐片从中心向两侧对称吊装其余各片T梁 w浇筑多片T梁之间的横隔板混凝土，待混凝土达到强度后，拧紧下支座锚拴，拆除各支座的上、下支座连接角钢及连接螺栓，安装支座围板 w支座安装结束 支座安装要求及安装质量验收w支座的安装要求应按照TB10203-2002铁路桥涵施工规范办理。w支座安装质

30、量验收按照TB10415-2003铁路桥涵工程施工质量验收标准办理。KTPZ系列桥梁盆式橡胶支座安装运梁运梁KTPZ系列桥梁盆式橡胶支座安装落梁落梁KTPZ系列桥梁盆式橡胶支座安装调平调平KTPZ系列桥梁盆式橡胶支座安装安装就位安装就位桥梁支座的养护和维修w桥梁支座的养护和维修直接影响支座的使用寿命，通常在支座的使用过程中，应每年进行一次定期养护：检查支座传力转动和位移功能是否正常，给铸钢支座的转动面涂润滑脂，松动地脚螺栓涂黄油并再次拧紧，以防螺栓锈死等。w桥梁支座的养护维修方法可以参照TB/T2820.3-1997铁路桥隧建筑物劣化评定标准支座标准办理。 1.关于承压橡胶板的设计使用应力w2

31、.铸钢件锻钢件碾压件钢板件w3.几种新型盆式橡胶支座w盆式橡胶支座调高支座w加垫钢板调高支座w 充填橡胶式调高支 盆式橡胶测力支座w 盆式橡胶测力调高支座 4.采用改性超高分子量聚乙烯滑板的球型钢支座。桥梁支座的发展现状盆式橡胶调高支座w在地基易发生不均匀沉降地区，应设置可调高支座，以便在必要时，通过支座调高0-30mm。w常用的支座调高方式有以下几种：w 加垫钢板调高;w 螺旋调高；w 钢楔块调高；w 充填橡胶式盆式橡胶支座调高支座。加垫钢板式调高支座w通过在支座顶部或底部加垫钢板，来实现支座的高度调整。w该调高方式需要用千斤顶顶梁，无法实现无级调高，调高费用较高。填充橡胶式盆式橡胶调高支座

32、w通过向支座钢盆内充填聚氨酯橡胶，实现支座无级调高。w无须另设顶梁千斤顶。w调高高度有一定限制，一般控制在30mm以内。改性超高分子量聚乙烯材料在桥梁球型钢支座上的应用w 改性 超高分子量聚乙烯一般是指分子质量在150万以上的聚乙烯，而用于桥梁支座滑板的改性超高分子量聚乙烯其分子质量在300万500万以上，甚至可达900万1000万。w 它更具有以下优点：w1.耐磨损性能非常卓越，比一般碳钢和铜等金属还要耐磨损、比尼龙耐磨大4倍；w2.冲击强度极高，比PA6（尼龙6）和PP（聚丙烯）大10倍；w3.摩擦系数很低，能自润滑；w4.耐化学腐蚀，并可屏蔽原子辐射；w5.工作温度范围可自-265到+1

33、00，低温到-195时，仍能保持很好韧性和强度、不致脆裂。w 尤其超高分子量聚乙烯的耐磨损和低摩擦系数的特性，为在桥梁支座上用做聚四氟乙烯滑板的替代产品提供了应用前景。改性超高分子量聚乙烯滑板与聚四氟乙烯滑板摩擦系数的对比w改性超高分子量聚乙烯滑板在硅脂润滑条件下与不锈钢板的摩擦系数，按下列公式计算：w=1.6/（15+m）0.02w而聚四氟乙烯滑板在相同条件下的摩擦系数表达式：w=1.2/（10+m）w公式中m为试件的平均压应力PTFEPTFE与与PEPE的摩擦性能比较的摩擦性能比较 在不同应力条件下，改性超高分子量聚乙烯和聚四氟乙烯在不同应力条件下，改性超高分子量聚乙烯和聚四氟乙烯滑板的摩

34、擦系数对比见下表：滑板的摩擦系数对比见下表： 压应力压应力（MPaMPa）改性超高分子量聚乙烯改性超高分子量聚乙烯=1.6/=1.6/（15+m15+m）聚四氟乙烯聚四氟乙烯=1.2/=1.2/（10+m10+m）30300.0360.0360.0300.03036360.0310.0310.0260.02645450.0270.0270.0220.02260600.0210.0210.0170.017德国改性超高分子量聚乙烯板摩擦性能试验结果0,000,010,020,030,040,050,060,07015.00030.00045.00060.000Total sliding path

35、stot in m (v=15mm/s; p=60N/mm) Coefficient of friction max,T (v=0,4mm/s; p=30N/mm)T = -35 C-20 C-10 C0 C+21 C+40 CLimit values for PTFE acc. EN 1337-2PEPE的磨耗性能试验的磨耗性能试验 为了验证改性超高分子量聚四氟乙烯滑板的耐磨性能，铁为了验证改性超高分子量聚四氟乙烯滑板的耐磨性能，铁科院铁建所自科院铁建所自20042004年起，结合京沪客运专线南京大胜关长江大桥年起，结合京沪客运专线南京大胜关长江大桥大吨位球型支座研究课题，对德国毛勒公司的大

36、吨位球型支座研究课题，对德国毛勒公司的MSMMSM、德国蒙福公司、德国蒙福公司的的LFLF、意大利、意大利AlgaAlga公司的公司的XLIDEXLIDE、国内深洲工程塑料有限公司和嘉、国内深洲工程塑料有限公司和嘉兴中达上材轴承有限公司生产的改性超高分子量聚乙烯滑板进行兴中达上材轴承有限公司生产的改性超高分子量聚乙烯滑板进行了了101015km15km的长距离磨耗试验，主要试验结果见下图。的长距离磨耗试验，主要试验结果见下图。 摩擦系数与磨耗距离关系曲线00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040300060009000120001500018000磨耗距离（m）摩擦系数深州橡塑毛勒-MSM蒙福-LF嘉兴中达艾尔格-XLIDE PE