第二章 桥面构造 ppt课件.ppt

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1、第二章 桥面系与支座,本章内容,第一节 桥面布置与构造第二节 桥梁附属设施与构造第三节 桥面板的设计与计算第四节 桥梁支座,第一节 桥面布置与构造,公路桥面构造包括行车道铺装、排水防水系统、人行道（或安全带）、路缘石、栏杆、灯柱、安全护栏和伸缩装置等。一般公路桥梁的桥面构造如图2.1所示。,第二章 桥面系与支座,桥梁工程,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,铁路桥面构造通常包括钢轨、护轨、轨枕、道碴、挡碴墙、泄水管、人行道、栏杆和钢轨伸缩调节器等，如图2.2所示。铺设道碴的桥面称为道碴桥面（ballasted deck），钢桥桥面则一般不铺道碴，而将轨枕直接铺在纵梁上，称为明桥面（open dec

2、k）。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,铁路桥面有碴道床是指枕木及周围的道碴层。道床两侧设挡碴墙。道床作用：减弱对桥的冲击；缓和列车的振动；防止枕木移位；将车轮集中荷载分布到梁顶面；调整轨底标高。挡碴墙作用：挡住道碴。为使其不参与主梁的受力；沿纵向每隔34m，设横向断缝（包括其纵向钢筋），缝内填塞防水材料。单线铁路桥道碴槽宽不得小于3.9m（4.2或更大），枕木应高出挡碴墙顶面。枕木底下厚度一般不得小于25cm，以适应机械化养护操作。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,铁路桥面无碴道床：如整体道床优点:轨道摆动小、行车安全性好；减少

3、线路维修工作量。缺点:对梁体的徐变变形、下部结构的工后沉降要求严格。,一、桥面铺装公路桥面铺装（也称行车道铺装，或称桥面保护层），是车轮直接作用的部分。桥面铺装（deck surfacing，wearing surface）的功能在于：防止车辆轮胎直接磨耗属于承重结构的行车道板（即主梁上翼缘），保护主梁免受雨水侵蚀，并对车辆轮重的集中荷载起到一定的扩散作用。桥面铺装材料，要求有一定的强度，不易开裂，并耐磨。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,行车道铺装有多种型式，如普通水泥混凝土、防水混凝土、沥青混凝土等。水泥混凝土和沥青混凝土桥面铺装能满足各项要求，使用较为广泛。水泥混凝土铺装的造价低，耐磨性

4、能好，适合重载交通，但养生期长，日后修补比较麻烦。沥青混凝土铺装重量较轻，维修养护方便，通车速度快，但易老化和变形。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,公路桥面铺装的结构型式宜与桥梁所在的公路路面相协调。高速公路和一级公路特大桥、大桥的桥面铺装宜采用沥青混凝土，厚度不宜小于70mm；对二级及二级以下的公路桥梁，若采用沥青混凝土桥面铺装，其厚度不宜小于50mm。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,对水泥混凝土桥面铺装，其厚度（不含整平层和垫层）不宜小于80mm，混凝土强度等级不宜小于C40。为使铺装层具有足够的强度和良好的整体性（亦能起到联系各主梁共同受力的作用），应配置直径不小于8mm、间距不大于

5、100mm的钢筋网。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,通常，桥面铺装不作为承重结构考虑，若在施工中能确保铺装层与行车道板紧密结合成整体，则一定厚度的水泥混凝土铺装层还可以计入在行车道板的厚度内并与行车道板共同受力。在铁路桥梁中，列车车轮直接与钢轨接触，故仅在梁顶设防水铺装层。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,公路桥面过去常用贴式防水层，其由两层防水卷材（如油毛毡）和三层黏结材（沥青胶砂）相间组合而成，一般厚12cm。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,铁路桥梁常用的防水层由两层石棉沥青中夹沥浸制麻布，其上再铺一层沥青混凝土保护层构成。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,桥面纵、横坡桥面上设置纵坡，

6、一方面有利于排水，另一方面，则是桥梁立面布置所必需在平原地区的通航河流上建桥时，为满足桥下通航要求，需要抬高通航孔的桥面高程；在两岸，则需要将桥面尽快降至地面，以减少桥头引道土方量，缩短桥长，从而节省工程费用。这样，就形成纵坡。桥面的纵坡，一般都做成双向纵坡，并在桥中心（或主跨内）设置竖曲线。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,桥面纵、横坡铁路桥梁的纵坡一般较小。若纵坡大于10，就应采取构造措施。若是明桥面，则需增加防爬器，防止钢轨爬行。对梁桥，固定支座应设在位于坡道下侧的端头，借使桥墩（台）顶帽凭借受压来抵抗纵向力。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,设置公路桥面横坡（lateral slope

7、 of deck，见下图）的目的，在于迅速排除雨水，防止或减少雨水对铺装层的渗透，从而保护行车道板，延长桥梁使用寿命。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,公路桥面的横坡，一般为1.5%3。通常有三种设置型式。对于板桥（矩形板或空心板）或就地浇筑的肋板式梁桥，为节省铺装材料并减轻桥面恒载重力，可以将横坡直接设在墩台顶部，或通过调整支承垫石高度来形成横坡，而使桥梁上部结构形成双向倾斜，此时，铺装层在整个桥宽上做成等厚的，分别如图（a）、（c）所示。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,在装配式肋板式梁桥中，为使主梁构造简单、架设和拼装方便，通常将横坡直接设在行车道板上。先铺设一层厚度变化的混凝土三角形垫

8、层，形成双向倾斜，再铺设等厚的混凝土铺装层，如图(b)所示。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,对宽度较大的桥梁，用三角垫层设置横坡将使混凝土用量或桥面恒载重力增加太多。为此，可将行车道板做成倾斜面而形成横坡，见图(d)。铁路桥面较窄，一般在道碴槽板顶部铺设厚度变化的水泥砂浆垫层，形成排水横坡，其上再铺设防水层。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,桥面排水系统为防止雨水积滞于桥面并渗入梁体而影响桥的耐久性，除在桥面铺装内设置防水层外，还应使桥上的雨水被迅速引导排出桥外，为此需设计一个完整的排水系统。在桥面上除设置纵横坡排水外，常常需要设置一定数量的泄水管。铁路桥较窄，以横坡排水为主，道碴槽板上的雨

9、水流向挡碴墙，沿挡碴墙汇流到横向泄水孔排出（参见下图）。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,当公路桥桥面纵坡大于2%，而桥长小于50m时，一般能保证通过桥头引道排水，桥上就可不设泄水管。此时，可在引道两侧设置流水槽，以免雨水冲刷引道路基。当桥面纵坡大于2%，桥长大于50m时，就需要设置泄水管，一般每隔1215m长度设置一个；当桥面纵坡小于2时，泄水管就需要设置更密一些，一般每隔68m设置一个。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,泄水管的过水面积通常按每平方米桥面上不小于2030mm2计。泄水管可沿行车道两侧左右对称排列，也可交错排列，离路缘石的距离为0.200.50m。,桥梁工程,第二章 桥面系与

10、支座,泄水管也可布置在人行道板下面，见右图；桥面水通过设在缘石或人行道构件侧面的进水孔流向泄水孔，在泄水孔的三个周边设置相应的聚水槽，起到聚水、导流和拦截作用。为防止大块垃圾堵塞泄水道，在进水的入口处设置金属栅门。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,混凝土梁式桥采用的泄水管道有下列几种型式：1.金属泄水管如下图(a)适用于具有防水层的铺装结构，常见的是铸铁管。泄水管的内径一般为0.100.15m，管子下端应伸出行车道板底面以下0.150.20m，以防渗湿主梁梁肋表面。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,安装泄水管时，与防水层的边缘要紧夹在管子顶缘与泄水漏斗之间，以便防水层的渗水能通过漏斗上的过水孔

11、流入管内。这种铸铁泄水管，使用效果好，但结构较为复杂。根据具体情况，可以作简化改进，例如采用钢管和钢板的焊接构造等。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,2.钢筋混凝土泄水管下图(b)所示为钢筋混凝土的泄水管构造，它适用于采用防水混凝土的铺装构造上。在制作时，可以将金属栅板直接作为钢筋混凝土管的端模板，并在栅板上焊上短钢筋锚固于混凝土中。这种预制的泄水管构造比较简单，可以节省钢材。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,3.横向排水孔道对于一些跨径不大、不设人行道的小桥，有时为了简化构造和节省材料，可以直接在行车道两侧的安全带或路缘石上预留横向孔道，用铁管或塑料管等将水排出桥外。管口要伸出构件外0.02

12、0.03m以便滴水。这种做法虽简便，但因孔道坡度平缓，易于淤塞。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,4.封闭式排水系统对于城市桥梁、立交桥及高速公路上的桥梁，应该避免泄水管挂在桥下，这样既影响桥的外观，又有碍公共卫生。应设置完整封闭的排水系统，将排水管道沿墩台接至地面排水系统。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,桥梁伸缩装置,桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩和徐变等影响下将会发生伸缩变形。为满足结构按照设计的计算图式变形，同时桥面又能保证车辆平顺通过，就要在相邻两梁端之间，或梁端与桥台之间，或梁的铰接位置处(这些位置的梁体断缝称为伸缩缝，expansion joint)的桥面（公路桥是路面

13、，铁路桥是钢轨）设置伸缩装置（expansion installation）。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,桥梁伸缩装置,以往习惯于笼统地称伸缩缝和伸缩装置为伸缩缝，容易引起误解，较为严格的定义是：伸缩缝指为适应材料胀缩变形对结构的影响，而在桥跨结构的两端设置的间隙；伸缩装置指为使车辆平稳通过桥面并满足桥面变形的需要，在伸缩缝处设置的各种装置的总称。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,伸缩装置的构造应满足下列要求：能保证结构温度变化所引起的伸缩变形；装置本身及其与结构的连接牢固可靠；车辆驶过时应平顺、无突跳与噪声；可防止雨水和垃圾泥土渗入阻塞；安装、检查、养护、清污均简易方便。需要强调的是，

14、在设置伸缩装置处，栏杆与桥面铺装都需要断开。,桥梁工程,第三节 桥梁伸缩装置,第二章 桥面系与支座,伸缩装置是桥梁的薄弱位置，因为微小的不平整就会使它承受较大的冲击作用，因此常常遭到损坏（主要表现为接缝处错台而导致桥面破坏和跳车，影响行车平稳性和舒适性）而需要养护、更换。例如，根据对我国13座大城市的556座公路和城市桥梁的调查结果，伸缩装置已破坏的桥梁为271座，占被调查桥梁总数的48.7。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,造成伸缩装置普遍破损的原因，除了交通流量增大、重型车辆增多（冲击作用明显增大）外，设计、施工和养护方面的失误也不容忽视。因此，对于伸缩装置的设计和构造处理绝不能简单行事。

15、对于曲线桥或斜桥，除了纵向、竖向变形外，还存在横向、纵向及竖向相对错位，故选用的伸缩装置要有相应的变位适应能力。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,一、公路桥面伸缩装置公路桥面的伸缩装置种类繁多，不断改进。依据伸缩装置的传力方式及其构造特点，可以把它们分为四类，即充填式伸缩缝、钢板伸缩缝、橡胶伸缩缝和组合伸缩缝。选择伸缩缝类型时要考虑桥梁的伸缩量和车辆荷载、交通量和车速。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,充填式伸缩缝是指在结构预留的缝中填充能适应变形的材料而形成的伸缩缝，分为明缝和暗缝两种。暗缝式：适应于伸缩量小、桥面铺装为沥青混凝土的情况。对于伸缩量小于5mm的，桥面铺装可以连续，在伸缩缝处锯

16、缝，正常锯缝宽度为5mm左右，深度约为30-50mm，在锯缝内浇灌5-7mm的接缝材料。伸缩量较大的可以将改性沥青材料直接平铺在桥梁接缝处，与前后的桥面铺装形成连续体。明缝式：直接在桥体的开缝处填充接缝材料。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,1.充填式伸缩缝,2钢板伸缩缝钢板伸缩缝是一种常用的伸缩缝，适应于中小伸缩量，常见的形式有滑板式和梳齿式。滑板式：是在缝间的加劲角钢上加设一块钢板，钢板的一端与角钢焊接另一端则搭设在另一侧的角钢上，它的最大缝宽可以达到101mm。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,梳齿式：是由分别连接在相邻两个梁端的梳形钢板交错咬合而成。下图为钢形板伸缩装置的构造示例，它是

17、将钢板做成梳齿状，跨越伸缩缝间隙后，搭在另一端预埋钢板上，伸缩量达40mm以上。这种装置结构本身刚度较大，抗冲击力强，因此在中、大跨桥梁中广泛采用。其缺点是防水性稍差，影响使用效果，也较费钢材。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,更新伸缩缝,3橡胶伸缩缝橡胶伸缩缝主要有条形和板形。最简单的条形橡胶伸缩缝是塞入式的，如书上图2-11。橡胶条的截面可以做成空心板形、M形、形及管形等弹性变形较大的形式。特点是伸缩量小，只有20mm左右，橡胶老化后更换不便。,桥梁工程,第三节 桥梁伸缩装置,第二章 桥面系与支座,板式橡胶伸缩装置是用一整块橡

18、胶板嵌在伸缩缝中而成，橡胶板设有上下凹槽，依靠凹槽之间的橡胶体剪切变形来达到伸缩的目的，并在橡胶板内预埋钢板以提高橡胶的承载能力，伸缩量可达60mm。如果在橡胶板下增设前述梳形板，一面用梳形钢板来支托橡胶板，一面用橡胶板来防水，两者同时起伸缩的作用，则伸缩量可以增加至200mm。下图为板式橡胶伸缩装置的一般构造。,桥梁工程,第三节 桥梁伸缩装置,第二章 桥面系与支座,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,4组合伸缩缝组合伸缩缝是一种伸缩量大，结构较为复杂的，但功能比较完善的一种伸缩装置。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,铁路桥梁的钢轨伸缩调节器在荷载与温度变化影响下，铁路桥梁上的钢轨会随同桥梁一起伸

19、长或缩短。桥梁上部结构的连续长度越长，伸缩量就越大。钢轨端头的间隙越大，车轮经过时在该处所产生的冲击力就越大，甚至影响行车安全。因此，桥梁设计规范要求连续长度大于100m的桥梁，必须在梁端伸缩缝处设置钢轨伸缩调节器，以保证车轮是在连续的而不是断开的轨道上滚动。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,钢轨伸缩调节器的种类有限，构造也较简单。下图为一种钢轨伸缩调节器的示意图。这种钢轨伸缩调节器只需将原来对接的两根钢轨分别向内、外侧稍加弯曲，并平行地伸至对方一段距离。内侧钢轨的内缘磨削成尖状，使两根钢轨的内缘处在同一直线上，以便车轮通过。尖轨与外侧钢轨用弹簧抵紧，使钢轨伸缩时尖轨始终贴紧在外侧钢轨上，轨尖

20、处不致出现缝隙。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,铁路桥梁梁缝处理横向伸缩缝上设铁盖板；纵向构造缝上设钢筋混凝土盖板。盖板板下隔一定间距焊有短钢筋，以防止盖板位移。若梁缝较宽，可以焊两排钢筋。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,第二节 桥梁附属设施与构造,一般位于城镇和近郊的公路桥梁，均应设置人行道。人行道宽度由人行交通流量决定，可选用0.75m或1.0m，大于1.0m时按0.5m倍数递增。行人稀少地区可不设人行道，为保障行车安全改用安全带。高速公路、一级公路上的桥梁一般不设人行道，但应在路缘和中央分隔带设置安全护栏。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,人行道人行道

21、（sidewalk）一般高出行车道0.250.35m。在跨径较小的现浇板梁桥中，可现浇悬臂板作为人行道板(图(a)；在装配式板桥中，可专设人行道板梁，采用局部加高墩台盖梁的方法来抬高人行道板梁(图(b)；在跨径较大的装配式板桥中，专设人行道板梁就不经济，此时常预制一些人行道块件搁置于板上，形成人行道（图(c)）。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,在装配式肋梁桥上，人行道通常都是做成预制块件安装的。预制块件可为整体式或块件式；安装方式可为悬臂式或搁置式。,桥梁工程,右图为一整体搁置式预制人行道的构造型式，截面呈肋板式。人行道与行车道板之间无需联结，人行道板下可放置

22、过桥的管线。,第二章 桥面系与支座,右图是一种分块悬臂式人行道的构造型式。人行道由人行道板、人行道梁、支撑梁及路缘石（curb）组成。人行道梁搁在行车道的主梁上，一端悬臂挑出，另一端则通过预埋在人行道梁上的钢板与主梁预留的锚固钢筋焊接加以固定。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,人行道梁分A、B两种。A式较宽，其悬出端留有方孔以安装栏杆柱；B式较窄，布置在A式之间。支撑梁靠主梁纵向边缘布置，用以固定人行道梁和搭设人行道板。人行道板铺设在人行道梁和支撑梁上。这种构造的预制块件小而轻，但施工较麻烦。在起重条件较好的地方，可考虑采用整体分段预制的人行道。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,人行道板顶面一

23、般铺设20mm厚的水泥砂浆或沥青砂作为面层，也可镶砌彩色面砖，并做成1左右的内倾排水横坡。在桥面伸缩缝竖面内，人行道（包括栏杆）必须断开，避免与结构共同受力而破坏。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,安全带不设人行道的桥上，两边应设宽度不小于0.25m、高为0.250.35m的护轮安全带(safety belt)。安全带可以做成预制块件或与桥面铺装层一起现浇。预制的安全带有矩形截面和肋板式截面两种，见图4.15，以矩形截面最为常用。现浇的安全带需每隔2.53m做一断缝，以免参与主梁受力而被损坏。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,三、栏杆、灯柱栏杆（Parapet,

24、railing）是桥上保护行人安全的设施，要求坚固耐用；同时，栏杆又是表现桥梁建筑艺术之处，需要有一个美观大方的建筑造型。公路与城市道路桥梁的栏杆常用混凝土、钢筋混凝土、钢、铸铁、PVC（塑钢）等材料制作，其高度不应小于1.1m，栏杆立柱的间距大致在2.5m左右。在形式上，可分为节间式与连续式。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,节间式由立柱、扶手及横挡（或栏杆板）组成，立柱安设在人行道梁上，扶手则支承于立柱上。连续式无需立柱，由连续的扶手、栏杆板及底座组成。节间式栏杆便于预制安装，能配合灯柱设计，但对跨度不等的桥，在划分上较为困难。连续式栏杆有规则的栏杆板，富有节奏感，较简洁明快。,桥梁工程,

25、第二章 桥面系与支座,栏杆的设计首先要考虑结构安全可靠，选材合理；栏杆柱或栏杆底座要直接与浇筑在混凝士中的预埋件焊牢，以增强抗冲击能力；同时也要考虑经济适用，工序简单，互换方便。栏杆的艺术处理则根据桥梁的类别而要求不同。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,公路桥的栏杆要求简洁明快，其所用材料和尺寸比例与主体工程配合，常采用简单的上、下扶手（balustrade）和栏杆柱组成，给行驶的车辆有一个广阔的视野。城市桥梁的栏杆艺术造型应当予以重视，以使栏杆与周围环境和桥梁本身相协调，这主要是指栏杆在形式、色调、图案和轮廓层次上应富有美感，而不是过分追求华丽的装饰。下图所示为常用栏杆图式。,桥梁工程,第二

26、章 桥面系与支座,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,第一代的P1护栏,第二代的P1护栏,加有三波板的第二代P1护栏,加有单金属顶横扞的混凝土护墙,丙烯酸酯隔音屏障,强化玻璃型隔音屏障,混凝土预制件隔音屏障,在城市及城郊行人和车辆较多的桥梁上需要设置照明设备，一般采用灯柱在桥面上照明。灯柱的设置可以利用栏杆立柱，也可单独设在人行道内侧。照明用灯一般高出桥面5m左右，灯柱的设计要经济合理，其选型也要注意与全桥协调。近年来公路桥上也有采用低照明和发光建筑材料涂层标记，亦可考虑选用。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,四、安全护栏高速公路、一级公路上桥梁设置的安全护栏(guard rail)，可以有效地保

27、护高速行驶的车辆在意外事故中不致严重损坏桥梁设施，尽量减少车辆毁坏和人员伤亡。桥梁护栏按防撞等级划分为三级，每一防撞等级的安全护栏应可以避免在相应设计条件下的失控车辆越出栏杆的情况出现。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,防撞等级按车辆碰撞速度、车辆质量、碰撞角度等设计条件确定，级别越高，防撞保护要求越严格。等级选用应由公路等级、需保护对象的重要程度等而定。桥梁安全护栏有多种构造型式，图1所示为钢筋混凝士墙式护栏，图2所示为金属制安全护栏，图3所示为组合式安全护栏。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,1,2,3,五、铁路桥梁的人行道、栏杆铁路桥梁的人行道主要供养护维修人员通行及临时堆放材料（道碴、枕木、钢轨等）。明桥面应在轨道中心铺设步行板，并根据养护需要设置单侧或双侧人行道。道碴桥面应设置双侧人行道。在挡碴墙内，预埋了供安装人行道钢支架的U形螺栓。人行道支架、栏杆、扶手多采用型钢，人行道板系用钢筋混凝土制成。通常按标准设计图进行拼制，其构造如下图所示。,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,桥梁工程,第二章 桥面系与支座,