彼尔姆国立理工大学(PNIPU)的科学家们成功开发出一种高精度计算机模型，用于计算球形桥梁支座的可靠性。该模型充分考虑了聚合物层的蠕变效应，在预测地震和热荷载作用下桥梁支座性能方面，精度较现有方法提升了五倍。这一成果对于俄罗斯在外国制造商退出后开发国产同类产品，以及确保地震活跃地区桥梁安全具有重要意义。

俄罗斯拥有超过4.2万座桥梁，总长度逾2万公里。这些桥梁作为复杂的工程结构，其可靠性至关重要，不仅要承受标准荷载，还需应对日益频繁的地震冲击。球形承重构件作为桥梁的“关节”，通过钢板间的聚合物层实现主要阻尼功能，对桥梁安全起着关键作用。

然而，全球领先的桥梁支撑生产企业退出俄罗斯市场，给克里米亚和远东等地震活跃地区的桥梁建设和运营带来了严重威胁，研发国产技术先进的替代产品因此成为国家优先事项。但现有解决方案效果不佳，标准承重结构设计寿命虽为30至40年，却往往无法承受实际地震荷载，主要原因是现代设计方法无法准确预测材料在反复强力冲击下的行为，导致材料过早磨损、维修成本高昂以及安全风险增加。

彼尔姆理工大学的科学家们创建了高精度的桥梁支撑结构计算机模型(“数字孪生”)，通过分析聚合物层的附着方式及其厚度这两个关键参数对支撑结构耐久性的影响，实现了可靠性预测精度的显著提升。研究人员测试了三种将塑料垫片连接到钢板上的方法，包括刚性连接、粘附在粗糙表面上以及在光滑表面上滑动，并确定了每种连接类型下聚合物滑动层的最佳厚度为4至12毫米。

研究结果显示，将聚合物层粘合到粗糙表面上的方法最为有效，能在结构强度和柔韧性之间实现最佳平衡，最佳聚合物层厚度为4至8毫米。过厚的聚合物层在负载下会变形，缩短桥梁支座的使用寿命。

科学家们还特别关注了聚合物滑动层的蠕变特性。在实验中，他们发现这种材料在恒定压力下会缓慢“流动”，且蠕变效应会随时间和温差的变化而改变轴承的性能。为了全面分析这些因素，研究人员开发了桥梁结构承重部分的数值模拟，并创建了考虑蠕变影响的复杂版本(粘弹性模型)和忽略蠕变影响的简单版本(传统方法)两个模型。在-40至+80°C的较宽温度范围内进行的测试证实了复杂模型的准确性，并使其能够考虑热力的影响。

数据分析表明，传统计算方法不考虑蠕变，误差率高达70%，可能导致结构强度值被夸大。而改进后的模型误差不超过13%-20%，计算结果更接近实际情况。新模型通过准确预测材料的行为，为预测桥梁支撑性能提供了可能，效率较传统解决方案高出五倍。

彼尔姆科学家的研发成果已引起制造公司AlfaTech LLC的兴趣，有助于制造商优化桥梁支撑结构的形状和加工技术。该研究得到了俄罗斯科学基金会的资助。