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[摘 要]通过对大型滑动支座实际工程的技术研究，甄选出影响摩擦系数的主要因素和次要因素，探讨优化摩察系数的方法和策略。
[关键词]滑动支座；摩擦系数；正压力；PTFE；鏡面不锈钢板
中图分类号：TD528 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）29-0296-02
1 工程概况
扬州体育公园体育场屋盖钢结构为张弦斜拱结构体系，钢结构用量2400吨，主拱为多肢组合空间桁架结构，与水平夹角为55度。底部由6束共计132根1860级φ15.2环氧喷涂PE钢绞线对接，对索预拉力5400kN（图1，图2）。
主拱拱脚传力是整个拱结构体系关键，设计师结合常规大跨度拱结构“刚接”“铰接”的优缺点，提出整体罩棚结构“预调内力”设计思路，即在施工阶段索张拉时滑动支座可释放端部弯矩并可滑移一定距离，结构张拉结束后固接柱脚受力（图3）。
针对此设计思路，提取滑动支座重要技术要求：（1）滑动支座滑块可在滑槽内自由滑动；（2）钢结构使用阶段柱脚可靠刚接。
2 技术分析
基于以上因素，由于本工程主拱及支座整体倾斜较大，由结构自身荷载及内力变形造成的水平垂直分力在滑动过程中十分复杂，且整个摩擦面积达17.225平方米，任何的异常情况都可能导致“卡死”情况，由此在技术准备阶段对影响因素进行梳理（图4）：
剔除结构特性，无法优化因素外，可改进要因如图5：
原设计滑块摩擦面为聚四氟乙烯板（PTFE），与钢板摩擦系数为0.04～0.12。查阅文献可知，PTFE与镜面不锈钢组合可较为明显降低摩擦系数，实验室曾测得0.01的数值。综合滑动支座实际构造，采用滑块摩擦面包裹PTTE板，外侧滑槽满铺镜面不锈钢的形式，类似于“冰刀原理”，即较为柔软的PTFE在硬度较大的不锈钢板上进行滑动（图6）。
不锈钢板和PTFE的摩擦系数随着压应力的增大而降低，而且压应力越小，摩擦系数随着压应力增大而减小的趋势越明显。
对摩擦系数与压应力的关系，日本学者Masahiko和中国学者曾聪等都做过相关试验研究，试验数据曲线如图7，图8所示：
从以上试验曲线可以看出，两试验的最小压应力均约为5MPa，此时的摩擦系数在0.03-0.04之间。压应力10MPa时，摩擦系数超过0.02，但不大于0.03。 当压应力为17.7MPa时，摩擦系数在2%以下。
由此，采取提高滑动面平整度、使用高质量不锈钢板和PTFE板、减小PTFE板面积等措施均能有效减小支座的摩擦系数。
滑块内壁不锈钢板的粘贴位置和大小如图9：
在支座加工阶段，单个滑动支座重量达106t，经过调整加工及焊接工艺，保证接触面的预留间隙不超过10mm，在滑块受拉不均匀发生转动的极端状态下，滑块转角仅为10/2300，PTFE板中心距离滑块边沿为150mm，滑块端部的转角位移为150X10/2300=0.65mm，考虑PTFE板压缩变形1mm，远小于板厚度（7mm），由此不会出现碰触现象。
3 实施阶段
滑槽制作完成后，两个上斜接触面上各设置6个找平厚度控制点，两个侧面各设置6个厚度控制点，底面设置8个厚度控制点，螺栓群设置12个厚度控制点。对支座边沿线、PTFE板中心点、接触面中心点进行实测建模。建模数据采用全站仪量测两个侧面和两个斜面上各个厚度控制点到底板中线的距离，以及十二个螺栓孔的中心位置距离底板中线的距离。此实测数据可有效监测由于加工误差及焊接变形导致的局部不均匀情况。
通过实测建模查询接触面平整度情况，然后按各个定位点之间高差用結构胶进行填平，最后找平层修复到厚度要求为止，接触面的找平采用从下往上的顺序施工。找平面满足1/300的平整度要求。找平层强度达标后，粘贴2mm镜面不锈钢板。
本工程支座滑块PTFE板采用带储油槽的聚四氟乙烯板，在滑块安装前对整个接触面涂抹润滑油，以保证滑动过程中较好效果。
经过以上优化，滑动支座在结构张拉过程中，顺利完成同步滑动工作。通过第三方观测，各项控制值均满足设计要求。
4 结论
目前国内大型滑动支座在场馆类运用较少，特别在复杂工况下如何保证支座设计有效性是一大难题。大型支座滑动关键影响因素是减少摩擦系数，本文对类似工程设计及运用提供优化思路，通过工程检验，此优化能满足工程实际需求。
参考文献
[1] 《滑动速度和正压力对三种PTFE自润滑材料摩擦系数的影响》.杨学宾《内燃机工程》（2010年4月）（文献编号：1000-0925（2010）02-0105-04）.
[2] 《PTFE-不锈钢摩擦滑移隔震支座摩擦系数的影响因素研究》.曾聪《工程抗震与加固改造》（2009年2月）（文献编号：1002-8412（2009）01-0058-06）.
[3] 《公路桥梁板式橡胶支座》JT-T 4-2004.
[4] 《公路桥梁盆式橡胶支座》JT 391-1999.
[关键词]滑动支座；摩擦系数；正压力；PTFE；鏡面不锈钢板
中图分类号：TD528 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）29-0296-02
1 工程概况
扬州体育公园体育场屋盖钢结构为张弦斜拱结构体系，钢结构用量2400吨，主拱为多肢组合空间桁架结构，与水平夹角为55度。底部由6束共计132根1860级φ15.2环氧喷涂PE钢绞线对接，对索预拉力5400kN（图1，图2）。
主拱拱脚传力是整个拱结构体系关键，设计师结合常规大跨度拱结构“刚接”“铰接”的优缺点，提出整体罩棚结构“预调内力”设计思路，即在施工阶段索张拉时滑动支座可释放端部弯矩并可滑移一定距离，结构张拉结束后固接柱脚受力（图3）。
针对此设计思路，提取滑动支座重要技术要求：（1）滑动支座滑块可在滑槽内自由滑动；（2）钢结构使用阶段柱脚可靠刚接。
2 技术分析
基于以上因素，由于本工程主拱及支座整体倾斜较大，由结构自身荷载及内力变形造成的水平垂直分力在滑动过程中十分复杂，且整个摩擦面积达17.225平方米，任何的异常情况都可能导致“卡死”情况，由此在技术准备阶段对影响因素进行梳理（图4）：
剔除结构特性，无法优化因素外，可改进要因如图5：
原设计滑块摩擦面为聚四氟乙烯板（PTFE），与钢板摩擦系数为0.04～0.12。查阅文献可知，PTFE与镜面不锈钢组合可较为明显降低摩擦系数，实验室曾测得0.01的数值。综合滑动支座实际构造，采用滑块摩擦面包裹PTTE板，外侧滑槽满铺镜面不锈钢的形式，类似于“冰刀原理”，即较为柔软的PTFE在硬度较大的不锈钢板上进行滑动（图6）。
不锈钢板和PTFE的摩擦系数随着压应力的增大而降低，而且压应力越小，摩擦系数随着压应力增大而减小的趋势越明显。
对摩擦系数与压应力的关系，日本学者Masahiko和中国学者曾聪等都做过相关试验研究，试验数据曲线如图7，图8所示：
从以上试验曲线可以看出，两试验的最小压应力均约为5MPa，此时的摩擦系数在0.03-0.04之间。压应力10MPa时，摩擦系数超过0.02，但不大于0.03。 当压应力为17.7MPa时，摩擦系数在2%以下。
由此，采取提高滑动面平整度、使用高质量不锈钢板和PTFE板、减小PTFE板面积等措施均能有效减小支座的摩擦系数。
滑块内壁不锈钢板的粘贴位置和大小如图9：
在支座加工阶段，单个滑动支座重量达106t，经过调整加工及焊接工艺，保证接触面的预留间隙不超过10mm，在滑块受拉不均匀发生转动的极端状态下，滑块转角仅为10/2300，PTFE板中心距离滑块边沿为150mm，滑块端部的转角位移为150X10/2300=0.65mm，考虑PTFE板压缩变形1mm，远小于板厚度（7mm），由此不会出现碰触现象。
3 实施阶段
滑槽制作完成后，两个上斜接触面上各设置6个找平厚度控制点，两个侧面各设置6个厚度控制点，底面设置8个厚度控制点，螺栓群设置12个厚度控制点。对支座边沿线、PTFE板中心点、接触面中心点进行实测建模。建模数据采用全站仪量测两个侧面和两个斜面上各个厚度控制点到底板中线的距离，以及十二个螺栓孔的中心位置距离底板中线的距离。此实测数据可有效监测由于加工误差及焊接变形导致的局部不均匀情况。
通过实测建模查询接触面平整度情况，然后按各个定位点之间高差用結构胶进行填平，最后找平层修复到厚度要求为止，接触面的找平采用从下往上的顺序施工。找平面满足1/300的平整度要求。找平层强度达标后，粘贴2mm镜面不锈钢板。
本工程支座滑块PTFE板采用带储油槽的聚四氟乙烯板，在滑块安装前对整个接触面涂抹润滑油，以保证滑动过程中较好效果。
经过以上优化，滑动支座在结构张拉过程中，顺利完成同步滑动工作。通过第三方观测，各项控制值均满足设计要求。
4 结论
目前国内大型滑动支座在场馆类运用较少，特别在复杂工况下如何保证支座设计有效性是一大难题。大型支座滑动关键影响因素是减少摩擦系数，本文对类似工程设计及运用提供优化思路，通过工程检验，此优化能满足工程实际需求。
参考文献
[1] 《滑动速度和正压力对三种PTFE自润滑材料摩擦系数的影响》.杨学宾《内燃机工程》（2010年4月）（文献编号：1000-0925（2010）02-0105-04）.
[2] 《PTFE-不锈钢摩擦滑移隔震支座摩擦系数的影响因素研究》.曾聪《工程抗震与加固改造》（2009年2月）（文献编号：1002-8412（2009）01-0058-06）.
[3] 《公路桥梁板式橡胶支座》JT-T 4-2004.
[4] 《公路桥梁盆式橡胶支座》JT 391-1999.