《桥面布置与构造》PPT课件.ppt

第四章 桥面布置与构造,第一节 概 述,桥面构造包括桥面铺装、防水和排水设施、人 行道(或安全带)、缘石、分车带、栏杆、护栏、灯 柱照明设备和伸缩缝等。桥面构造部分虽然不是桥 梁的主要承重结构，但它对桥梁的主要承重结构起 保护作用，使桥梁能正常使用。桥面构造多届外露 部分，且直接与车辆、行人接触，对车辆和行人的 安全及桥梁的美观十分重要，因此，必须了解桥面 构造各部件的工作性能，合理选择，认真设计，精 心施工。桥面的布置应在桥梁的总体设计中考虑， 应根据退路等级、桥梁宽度、行车要求等条件确定。,第二节 桥面铺装,一、桥面铺装的作用 桥面铺装直接承受车辆轮压的作用，既是保护 层，又是受力层。其功能是保护行车道板或主要承重 结构不直接承受轮载的磨耗以及雨雪和大自然的侵 蚀，并具有一定的均匀分布车轮集中荷载的作用，因 此其必须具有足够的强度、良好的整体性以及抗冲击 和耐疲劳特性，同时还应具有防水性以及对温度变化 的适应性。,桥面铺装一般不做受力计算，如在施工中能确保 铺装层与行车道板紧密结合成整体，则桥面铺装的混 凝土(扣除一定厚度的磨耗层)还可以计算在行车道板 的厚度内和行车道板共同受力。 桥面铺装部分在桥梁恒载中占有相当的比重，特 别对于小跨度桥梁尤为显著，因此，应尽量设法减轻 桥面铺装的质量，避免因恒载增加而降低桥梁承载能 力。,二、桥面铺装的类型,桥面铺装的类型可根据所采用的材料类型分为沥 青表面处置、沥青混凝土、水泥泥凝土等，选用时应 与桥梁所在位置的公路路面的材料类型相协调。 沥青表面处置桥面铺装，耐久性差，仅在中级或 低级公路桥梁上使用。 沥青混凝土和水泥混凝土桥面铺装应用较广，能 满足各项要求。水泥混凝土桥面铺装的耐磨性能好， 适合重载交通，但养护期长，以后修补较麻烦。沥青 混凝土维修养护方便，但易老化变形。,桥面铺装,三、桥面铺装的施工方法 沥青表面处置桥面铺装是用沥青和集料按层铺 法或拌和法铺筑而成的厚度不超过30mm的沥青面层， 供车轮磨耗之用。 沥青混凝土桥面铺装是按级配原理选配原料， 加入适量的沥青均匀拌和，并经摊铺与压实而成的桥 面铺装。桥规规定：高速公路和一级公路上的特 大桥、大桥的桥面铺装宜采用沥青混凝土桥面铺装， 在高速公路、一级公路上铺装厚度不宜小于70mm，在 二级及二级以下公路上铺装厚度不宜小于50mm。 水泥混凝土桥面铺装是以水泥和水合成的水泥 浆为结合料，碎(砾)石为集料，砂为细集料，经过拌 和、摊铺、振捣和养护所修筑的桥面铺装。,水泥混凝土桥面铺装直接铺设在防水层或桥面板上， 厚度不宜小于80mm(不含整平层和垫层)，其混凝土强 度等级应尽量与桥面板的混凝土强度等级接近，宜不 低于C40，铺装时应避免两次成形。水泥混凝土桥面 铺装层内应设置直径不小于8mm，间距不大于100mm的 钢筋网。,第三节 桥面防水及排水设施,一、桥面防水和排水设施作用 混凝土结构不宜处在于燥和湿润反复交替的环境 中，尤其在严寒的冬季，渗入混凝土细小裂缝中的水 分结冰后，会使混凝土产生破坏而缩短使用寿命，另 外水分还会使钢筋锈蚀。因此，为了防止桥面结构受 雨水侵蚀，应设置完善的桥面防水和排水设施。,二、 桥面防水层 1、作用:桥面防水层是防止桥面雨水向主梁渗透的隔 水设施。一般设在桥面铺装层和桥面板之间，将透过 铺装层的渗入水隔绝。 2、施工要求：钢筋混凝土桥面板与铺装层之间是否 要设防水层，应视当地的气温、雨量、桥梁结构和桥 面铺装的形式等具体情况而定。桥面伸缩缝处应连续 铺设，不可切断；桥面纵向应铺过桥台背；桥面横向 两侧则应伸过缘石底面从人行道与缘石砌缝里向上叠 起100mm。如无需设置防水层，但考虑桥面铺装长期 磨损，如桥面排水不良等，仍可能漏水，故桥面在主 梁受负弯矩作用处应设置柔性防水层。,3、防水层有三种类型：,(1)沥青涂胶下封层，即洒布薄层沥青或改性沥青，在其上布一层砂，经碾压形成沥青涂胶下封层。 (2)高分子聚合物涂胶，如聚氨质胶泥、环氧树脂、阳离子乳化沥青、聚丁胶乳等。 (3)铺装沥青或改性沥青防水卷材，以及浸渍沥青的无纺土工布等。 无防水层时，水泥混凝土铺装应采用防水混凝 土。对于沥青混凝土则应加强排水和养护。,三、桥面排水设施,桥面排水设施主要为设置桥面纵坡、横坡(包括 超高)排水并设置一定数量的外泄排水管。 桥面排水设施设置要求 1、通常当桥面纵坡大于2而桥长小于50m时，一般 能保证从桥头引道排水，桥上就可以不设泄水管，此 时可在引道两侧设置流水槽，以免雨水冲刷引道路基。 2、当桥面纵坡大于2而桥长大于50m时，为防止雨 水积滞桥面则需设置泄水管，每隔桥长1215m设置 一个。 3、当桥面纵坡小于2时，泄水管需要设置更密一 些，一般每隔桥长68m设置一个。,4、此外，在桥梁伸缩缝的上游方向应增设泄水管， 在凹形竖曲线的最低点及其前后3 5m也应各设置 一泄水管。通常在每平方米桥面上，应有不少于 200300m计的泄水管的过水面积。 5、过水管的位置在距离路缘石100150mm处，可沿桥轴线两侧左右对称排列，也可交错排列。 6、为了防止泄水管堵塞，应在进水口处设置格栅盖 板，泄水管周围的桥面板应配置补强钢筋网。,桥面纵横坡,1、桥面设置纵横坡作用：有利雨水迅速排除，防止或 减少雨水对铺装层的渗透，从而保护桥面板，延长桥 梁的使用寿命。 桥面纵坡 桥面上设置纵坡，首先是有利于排水，同时在平 原地区，还可以在满足桥下设计净空要求的前提下， 降低墩台高程，减少引桥长度或桥头引道土方量，从 而节省工程费用。桥面纵坡的设置应与桥梁两端的道 路相协调， 桥规规定：桥上纵坡不宜大于4，桥头引道纵坡 不宜大于5，位于市镇混合交通繁忙处，桥上纵坡和 桥头引道纵坡均不得大于3。,桥面横坡,桥面横坡一般采用1.5一3，通常有三种设置 形式： (1)对于装配式肋板梁桥，为使主梁构造简单、架设 与拼装方便，通常横坡直接设在行车道板上。在行车 道板(全跨范围内)与等厚的混凝土桥面铺装层之间铺 设一层厚度变化、形成双向倾斜的素混凝土三角垫层 (2)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小恒载，可将横坡直接设 在墩台顶部，或墩台顶部为水平采用变高的支承垫石 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。,(3)在桥宽较大的桥梁(如城市桥梁)中，用三角垫层 设置横坡将使混凝土用量和恒载增加太多，为此，可 将行车道板做成倾斜面而形成横坡。其缺点是主梁构 造复杂，制作麻烦,三、排水管,桥梁常用的泄水管道有竖向泄水管道、横向泄水 管道和封闭式泄水管道等形式。 制造泄水管道的材料一般为铸铁、钢、钢筋混凝土 和塑料等，由于钢筋混凝土泄水管道制作麻烦，体积 大，目的已很少采用。,(1)竖向泄水管道,竖向泄水管道常用于肋板式梁桥、箱形梁桥、肋 拱桥及刚架拱桥、衍架拱桥等轻型拱桥上。 竖向泄水管道通过桥面板上预留的孔洞伸到桥面板下 方，桥面积水可以通过竖向泄水管道直接泄到桥下。 竖向泄水管道的直径一般为100mm。 安装泄水管时应将其下端伸出桥面板底面以下 150200mm，以防止雨水浸润桥面板。如果桥面铺装 层内设有防水层，则应让管道与防水层紧密结合，以 便防水层上所积存的渗水能通过泄水管道排出桥外。,横向泄水管道,横向泄水管常用于板桥和实腹式拱桥。横向泄水 管应伸出桥侧100150，以免浸润构件。这种泄水管构造简单，安装方便，但因坡度较缓容易堵塞。,封闭式泄水管道,对于跨越公路、铁路、通航河流的桥梁以及城市 高架桥由于其下方往往是道路或其他设施，将桥面积 水直接排下桥下的作法明显是不可取的，这样做既影 响桥下交通及行人的安全，又有碍公共卫生。因此跨 越公路、铁路、通航河流的桥梁以及城市高架桥需要 象房屋建筑那样设置封闭式排水系统。 排水管道材料有铸铁管、塑料管或钢管。 桥梁伸缩缝处的纵向排水管应设置可供伸缩的柔 性套管。寒冷地区的竖向排水管其末端宜距地面500 以上。,第四节 伸缩缝装置及桥面连续,一、桥梁伸缩缝装置 桥梁伸缩缝装置（伸缩缝），是指在桥面温度变 化、混凝土收缩、徐变以及荷载作用等产生梁端变位 的情况下，为了使车辆能够顺利的在桥面上行驶，同 时能够满足桥面变形要求，在梁端与桥台背墙之间， 相邻的梁端之间设置的装置。 1、桥梁伸缩缝装置满足的构造要求 能自由伸缩和转动。 牢固可靠。 车辆行驶平顺，无突跳和噪声。,能防止雨水渗入和及时排除，并能防止污物侵入和堵塞。 易于安装、检查、养护和清除污物。 价廉。 2伸缩装置的类型 我国公路桥梁和城市桥梁工程上使用的伸缩缝种类 很多，可分成五大类，即对接式伸缩缝、钢制支承式伸 缩缝、橡胶组合剪切式伸缩缝、模数支承式伸缩缝、无 缝式伸缩缝，见表41。在此着重介绍伸缩维的传力方 式和构造特点。,(1)对接式伸缩装置,对接式伸缩装置，根据其构造形式和受力特点的不 同，可分为填塞对接型和嵌固对接型两种。填塞对接型伸 缩装置是以沥青、木板、麻絮、橡胶等材料填塞缝隙，伸 缩体在任何情况下多处于受压状态。该类伸缩装置般用 于伸缩量在40mm以下的常规桥梁工程上，但目前已不多见 了。嵌固对接型伸缩装置，利用不同形状的钢构件将不同 形状的橡胶条(带）嵌牢固定，并以橡胶条(带)的拉压变 形来吸收梁体的变形，其伸缩体可以处于受压状态也可以 处于受拉状态。,该类伸缩装置被广泛应用于伸缩量在80mm及其以下的桥梁 工程上图47为w型伸缩装置。,(2)钢制支承式伸缩装置,钢制支承式伸缩缝是用钢材装配制成的，能宜接 承受车轮荷载的一种构造。以前这种伸缩装置多用于 钢桥，现也用于混凝土桥梁。钢制支承式伸缩装置的 形状、尺寸和种类繁多，其中有面层板成齿形，从左 右伸出桥面板间隙处相互啮合的悬臂式构造，或者面 层板成悬架的支承式构造，统称为钢梳形板伸缩装置。 国内常见的为梳齿形板型和折板型。面层板成为矩形 的叠合悬架式的构造，叫做钢板叠合型伸缩装置，如 图所示。,橡胶组合剪切式(板式)伸缩装置,橡胶板式伸缩装置是利用橡胶材料剪切模量低的原理设 计制造而成的。剪切型橡胶伸缩体设有上下凹槽，橡胶 体内埋设承重钢板和锚固钢板，并设有预留螺栓孔，通 过螺栓与梁端连成整体。它是依靠上下凹槽之间的橡胶 体剪切变形来满足梁体结构的相对位移：橡胶伸缩体内 预埋钢板，跨越梁端间隙，承受车辆荷载；另外在橡胶 伸缩体内两侧预埋两块钢板，通过螺栓与梁端连接的受 力原理形成结构构造。一般橡胶板构造如图所示,这种伸缩装置是一种刚柔结合的装置。它承受荷载之 后，有一定的竖向刚度，所以具有跨越间隙能力大(即伸 缩量大)、行车乎稳的优点。国外产品最大伸缩量已做到 330mm，因此国内外均广泛采用。但由于其结构特点所 致，其一般伸缩摩阻力比较大。国内部分厂家生产的板式 橡胶伸缩装置，经产品检验测试，每延米的最大摩阻力达 26kNm，故加工和施工安装稍不注意，往往产生早期破 坏。鉴于存在这方面的问题，桥梁工程师和生产厂家经过 不断研究，给予完善和改进，结合各地情况及不同条件， 生产出各种形式的板式橡胶伸缩装置，投放到国内桥梁工 程中应用。,到目前为止，国内生产具有代表性的产品有BF 型、SEJ型、UG型、BSL型和CD型等。,(4)模数支承式伸缩装置,随着我国高等级公路和城市高架桥建设事业的迅 速发展，桥梁的长大化得到突破性发展，这就要求有 结构合理、大位移量的桥梁伸缩装置来适应这一发展 的需要。然而板式橡胶伸缩装置很难满足大位移量的 要求；钢制伸缩装置又很难做到密封不透水，而且容 易造成对车辆的冲击，影响车辆的行驶性能。因此， 出现了利用吸振缓冲性能好又容易做到密封的橡胶材 料与强度高刚性好的异形钢材组合，在大位移量情况 下能承受车辆荷载的各种模数支承式(模数式)桥梁伸 缩装置系列。,这类伸缩装置，其构造相同点是，均由v形截面或其 他截面形状的橡胶密封条(带)嵌接于异形边钢梁内组成可 伸缩的密封体，异形钢梁直接承受车辆荷载，且可根据要 求的伸缩量，随意增加中钢梁和密封橡胶条(带)，加工组 装成各种伸缩量的系列产品，其不同点仅在于承重异形钢 梁和传递伸缩力的传动机构形式和原理。 异形钢有采用钢板或型钢焊接而成，有挤压成形，也 有轧钢坯经车轧成形或局部分段(层)轧制焊接成形的。目 前已实现了热轧整体成形专用异形钢材的国产化。图4 10、图411为SG型伸缩装置构造田和横断面图，其最大 位移量可达640mm。,(5)无缝式(暗缝型)伸缩装置,无缝式伸缩装置，是接缝构造不伸出桥面时，在桥 梁端部的伸缩间隙中填人弹性材料并铺上防水材料，然 后在桥面铺装层铺筑黏弹性复合材料，使伸缩接缝处的 桥面铺装与其他铺装部分形成一连续体，以连接缝的沥 青混凝土等材料的变形承受伸缩的一种构造，如我国常 用的桥面连续(图412)、T5T弹性体(图413)等。 这类伸缩装置的主要特点为： 能适应桥梁上部构造的伸缩变形和小量转动变形； 将使桥面铺装形成连续体，行车时不致产生冲击、振动等，舒适性较好；,形成多重防水构造，防水性较好； 在寒冷地区，易于机械化除雪养护，不敢破坏接缝； 施工简单，一般易于维修和更换。 鉴于这类形式的构造特点，是在路面铺装完成后再用 切割器切割路面，并在其槽口内注入嵌缝材料而成的构 造，这种接缝仅适用于较小的接缝部位，适用范围有所限 制。,3伸缩量的计算,二、桥面连续,桥面上的伸缩缝在使用过程小容易损坏，为了提 高行车的舒适性，减轻桥梁的养护工作和提高桥梁的 使用寿命，应力求减少伸缩缝的数量。近年来对于多 孔简支体系的桥梁，减少桥梁伸缩缝的做法主要是采 用桥面连续。桥面连续构造的实质是将简支梁在伸缩 缝处的桥面部分做成连续体，由于其刚度较小，不致 影响简支梁的基本受力性质，使主梁仍能满足简支体 系的受力特征。,桥面连续的基本构造，对于简支板桥而言是在桥 面铺装混凝土中设置连接钢筋网，钢筋网跨越相邻板 梁两端接缝处，并在接缝处设置假缓和势铺橡胶片， 将混凝土桥面铺装在一定长度范围内与板梁隔开，使 梁端之间的变形由这一整段铺装层来分布承担，从而 减少混凝土铺装层中的拉应力。对于肋板式简支梁 桥，则首先把梁端接头处的桥面板用连接钢筋连接起 来，连接钢筋在一定长度范围内用玻璃丝布和聚乙烯 胶带包裹，使其与现浇混凝土隔开、梁端之间的变形 由这段范围内的分布钢筋承担，另外在桥面铺装混凝 土中设置连续钢筋网，使整个桥面铺装形成连续构造。,桥面连续一般为37跨一联，通常跨径大时，一 联的跨数少，踌径小时一联的跨数多。,第五节 人行道、栏杆、护栏与灯柱,位于城镇和市郊等人口稠密地区的桥梁均应设 置人行道、栏杆及灯柱，在城镇以外行人稀少地区的 公路桥梁上，可以不设人行道和灯校，但必须设置栏 杆、安全带或护栏。这些设施虽然并不直接参与桥梁 结构的受力，但它们对于行人和车辆的安全以及桥 梁的美观有着重要的作用。城市桥梁的栏杆和灯柱设 计应重视其艺术造型，应简洁明快，并与周围的环境 和桥梁结构整体相协调，给行人和车辆驾驶员提供一 个广阔的视野，并能使其具有安全感。,一、人行道,人行道是位于行车道两侧，专供行人行走的路幅 或桥面部分。其宽度等于一条行人带宽度乘以带数。 我国每条行人带宽度取用0.751.00m，其通行 能力均为800l000人h； 带数由人流大小决定。桥梁上人行道宽度宜为 0.75m或1.00m，大于1.00m时，按0.50m的倍数增加， 其高度至少高出行车道0.200.25m，以保证行人和 行车的安全。人行道一般构造如图所示。,二、安全带,安全带是指为保证车辆在桥上靠边行驶时的安全 而设置的带状构造物。桥上当不设人行道时，一般设 置这种构造物和栏杆应高出行车道，其尺寸应根据道 路等级而定。车道边缘至栏杆内边缘之间安全距离一 般不小于250mm。安全带构造如图所示。,三、栏杆与护拦,栏杆是设置在桥面两侧以利车辆、行人安全过桥 的防护设施。常用钢筋混凝土、钢、铸铁或圬工材料 制作。形式上可分为节间式阳与连续式。 节间式由栏杆柱、扶手及横挡(或栏板)组成，便 于预制安装，但对于不等跨分孔的桥梁，在节间划分 上感到困难。 连续式的扶手连续，一般由扶手、栏板及底座组 成，采用有规律的栏板，简洁，明快，有节奏感，但 一般自重较大。,(1)栏杆的分类,按照制作材料的不同，栏杆可分为钢筋混凝土栏 杆、钢栏杆、混合式栏杆、木栏杆及塑料栏杆等。 公路桥梁上，常采用钢筋混凝土栏杆、钢栏杆和 砖石栏杆。 从形式上可划分为节间式和连续式。 根据栏杆的高度，栏杆可分为高栏、中栏和低栏。 公路与城市道路桥梁上栏杆的高度不得小于1.10m。,(2)栏杆的强度 桥梁栏杆的设计应考虑结构安全可靠。尽管桥梁 栏杆的计算，在桥梁结构计算中占次要地位，但作为 一种安全防护设施，其坚固性和耐久性是不可忽视的。 (3)栏杆的美学要求 栏杆是桥梁的表面构造物，栏杆设置在桥面的边 缘，对桥梁起着装饰作用。当行人走在桥上或车辆驶 上桥后，主要看到的就是桥面及其上的栏杆，因此栏 杆设计的重点是栏杆本身的造型及其美学要素，使其 适应周围的环境(包括风景及风土人情)及桥梁本身的 造型,栏杆构造形式应避免与桥梁结构雷同，设计时应 将两者结合考虑。对于拱式桥，栏杆尽量采用直线形 式，且应多数与水平线垂直。当桥型为斜拉桥时，斜 拉桥与塔柱形成伞状，栏杆以连续式为宜。对于梁板 式桥梁，因为构成桥体的主要线条除桥墩外多为水平 线，所以栏杆的设计应以垂线为主。 栏杆的装饰和颜色要与大自然的景色相协调，并 且要与桥梁的基色相匹配。,2、护栏,护栏又称护栅，是为使车辆与车辆或车辆与行人 分道行驶以及防止车辆驶离规定车道位置而设置安全 防护设施，前者称防护栏，后者称防撞栏。防护栏用 混凝土预制或金属材料制作并钢链或钢管相连。高速 公路上的桥梁均需设置防撞护栏，一般用钢筋混凝土 预制或现浇，具有一定抗撞能力，以保证行车安全。,护栏的分类 护栏按设置部位可分为桥侧护栏、桥梁中央分隔 带护栏和人行道与车道分界护栏。按构造特征可分为 钢筋混凝土墙式护栏、梁柱式护栏和组合式护栏。其 埋置方式有立柱直接埋入式、法兰盘连接式和通过传 力钢筋把桥梁护栏和桥面板浇筑成一体三种方式。 钢筋混凝土墙式护栏有NJ型和F型两种，其中NJ型 已为世界各国广泛使用， F型近几年来才使用。,当车速较高时， NJ型和F型护栏均有车辆越过现 象，所以设计车速较低的公路上，可使用 NJ型和F型 钢筋混凝土墙式护栏，其中F型护栏更适合于重要交 通的公路使用。梁柱式护栏有钢筋混凝土制和金属制 两种，钢筋混凝土梁柱式护栏较钢筋混凝土墙式护栏 的防撞性能要好，并且具有节省材料、减轻自重和外 形纤巧美观的特点，是高等级公路及其上桥梁上所常 用的防撞护栏形式之一。 组合式护栏是钢筋混凝土墙式护栏和金属制梁柱 式护栏的一种组合形式，它兼有墙式护栏坚固和梁柱 式护栏美观的特点，我国汽车专用公路桥梁上的护栏 也普遍使用组合式护栏。,护栏的防撞等级 设置于桥梁上的护栏，按防撞等级划分为PLl、 PL2 、PL3三级。 每一防撞等级的桥梁护栏应避免在相应的设计条 件下的失控车辆越出。防撞等级及其相应的设计条件 见表。,防撞等级表示桥梁护栏阻挡车辆碰撞的能力，它 是衡量桥梁护栏防撞性能的重要指标一般用车辆的碰 撞能量用下式表示：,四、照明灯柱,位于城镇和市郊人口稠密地区的桥梁，应当提供 照明设施，因此需要设置照明灯柱。对于行车道和人 行道均不宽的桥梁，灯柱可以设置在栏杆上；如果人 行道较宽时，可将灯柱设置在靠近路缘石处，当桥面 很宽并没有快车道和慢车道时，则可将灯柱设置在快、 慢车道之间的分隔带处。具体的设置位置，可根据桥 梁横断面的具体情况来定。对于一些大型桥梁或美观 上要求较高的桥梁，灯柱的设计不但要从桥的本身观 赏角度去考虑，而且还要符合全桥在立面上与周围环 境统一协调的艺术造型，使桥梁为所在地区的夜景增 辉添色。,照明方式,1栏杆照明方式 在沿桥梁轴线上，依一定的间距，在人行道两侧 栏杆上距人行道顶面0.81.0m左右高的位置设置特 制照明器的方法称为栏杆照明。这种方式适用于比较 窄(路幅宽18m以内)的桥面照明，桥面亮度水平一般 比较容易满足。但要解决眩光和提高桥面亮度均匀度 水平则比较因难。因此，该方式实际上很少采用。,2常规照明方式,照明器安装在812m高的灯杆顶端，灯杆沿顺桥 向布置，主要有以下几种布置方式 (1)单侧布置 单例布置是指所有灯具均布置在桥梁的同一侧。 这种布灯方式适合于比较窄的桥面。要求灯具的安装 高度等于或大于桥面的有效宽度(灯具和不设灯一侧缘 石的水平距