近年来我国桥梁技术得到迅猛发展,球型支座作为桥梁结构中极其小的一部分,其重要性被行业内越来越多的人认识到。球型支座在实际工作过程中往往出现支座滑板严重摩擦磨损的情况,严重制约了支座滑板的寿命,甚至是球型支座的寿命,因此研制一种摩擦系数小而又抗磨的球型支座滑板对提高球型支座的寿命具有重要意义。本文首先对球型支座结构进行了常规设计,通过三维软件Solidworks建立支座模型,利用有限元软件Workbench进行了静力学和动力学分析;然后填充碳纤维(CF)、碳纳米管(CNTs)、石墨烯(GO)为增强相,以聚四氟乙烯(PTFE)为基体按照一定工艺制备出球型支座滑板试样,对其相关力学性能和摩擦学性能进行了研究。以CF、CNTs、GO为增强相,以PTFE模压粉为基体,依照称料混料、冷压成型、烧结固化等工艺制备球型支座滑板试样,其相关力学性能指标(硬度、拉伸强度(σ_t)、抗弯强度(σ_b)、抗压强度(σ_c)、冲击韧性(a_k))相比纯聚四氟乙烯滑板得到明显的提高。对球型支座滑板试样进行了摩擦磨损试验,测得试样在一定条件下的静摩擦系数、稳定摩擦系数和磨损量,通过控制转速和压力中的一种因素,观察转速和压力分别对摩擦系数和磨损量的影响程度。研究表明,CF/CNTs的加入明显降低了试样的磨损量,GO的加入使得摩擦系数在一定程度上得到有效降低;球型支座滑板试样摩擦系数的增大是CF/CNTs对摩擦系数的增大作用和GO对摩擦系数的减小作用的综合作用的结果,球型支座滑板试样磨损量的降低是CF、CNTs和GO对磨损量共同降低作用的结果。对磨痕进行微观形貌的观察,通过对磨痕观察可知纯聚四氟乙烯滑板主要磨损方式为犁沟效应和粘着磨损,CF/GO(CNTs/GO)的加入改变了试样的磨损方式,由犁沟效应和粘着磨损共存转变为犁沟效应、疲劳剥落和粘着磨损共存。CF/CNTs在试样中起到承载和减摩耐磨的作用,在试验过程中CF/CNTs通过代替基体实现与对磨件对磨的过程,由于其本身的高硬度和高强度,减少了基体材料的磨损量,达到减摩耐磨的作用;CF/CNTs在基体中还起到了抑制裂纹萌生和扩展的作用,CF/CNTs对裂纹的桥联、钉扎和偏转作用,对其扩展起到有效的阻碍作用。构建了球型支座滑板试样有转移膜时的摩擦系数数学模型。考虑到对磨件与试样硬度值的差异,因犁沟效应产生的摩擦力而带来的摩擦系数的增大作用不可忽略,因此构建了犁沟摩擦系数数学模型。两个模型相加即得到球型支座滑板试样摩擦系数数学模型。建立了球型支座的三维模型,创造性的设计了一种新型织构滑板,利用有限元软件Workbench进行静力学、模态和动力学分析,研究结果表明:所设计的球型支座结构可以满足桥梁的基本承载要求,并且具备一定的抗震能力。