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超高分子量聚乙烯板桥梁支座新技术

随着列车迅速发展,列车设计时速越来越高,对列车运行的平稳性和对桥梁结构抗挠和抗扭刚度及重载、耐磨等安全性提出了更高要求。时速超过200km的高速铁路桥梁需配置桥梁支座。而桥梁支座耐磨材料是支座中至关重要的滑动部件。我国自20世纪70年代以来一直采用聚四氟乙烯(PTFE)作为公路、铁路桥梁支座的耐磨板材料。由于聚四氟乙烯材料具有耐磨性能不够、抗重承载、抗蠕变性能较差,容易导致冷流等缺点,难以满足新时代铁路高速、重载的要求。

随着科学技术发展,根据实验表明:超高分子量聚乙烯板的摩擦系数略高于聚四氟乙烯板,但由于聚四氟乙烯板的使用应力为30MPa,μ=0.030,而超高分子量聚乙烯板的使用应力为45~60MPa,μ=0.021~0.027,因此,实际支座使用条件下的摩擦系数,二者是相当的。由以上分析可见,在大吨位球型支座上采用超高分子量聚乙烯板是有利的。

(1)提高了支座滑板材料的使用应力,可减小支座结构尺寸。

(2)支座滑板耐磨性能明显优于聚四氟乙烯滑板;

(3)超高分子量聚乙烯板的摩擦系数与聚四氟乙烯滑板相当。

通过实验证明经过改性超高分子量聚乙烯板比PTFE具有更为突出的综合力学性能,更适宜在高应力(45MPa以上)和高速度(15mm/s)使用条件下替代聚四氟乙烯滑板用于活动支座。特别是超高分子量聚乙烯板承载能力高、抗蠕变性能好、耐磨损性能突出,是高速铁路、公路桥梁支座理想的耐磨材料。

在高速铁路及磁悬浮列车的桥梁支座上,以适应支座快速位移的需要。根据德国的实验研究,超高分子量聚乙烯板在正压力为60MPa应力条件下,以相对滑动速度为 15mm/s,与不锈钢板面的对磨距离50km后,超高分子量聚乙烯板几乎未发生磨损。而现行桥梁支座上所用的聚四氟乙烯滑板,按欧标EN1337-2 《支座滑动部件》的要求,仅在σ=30MPa,V=2mm/s的条件下,与不锈钢板相对滑动10km后,已有明显的材料磨损发生。