桥梁分类、组成、规划与设计基本原则PPT（43页）

1、第1章 总论 1.1 国内外桥梁发展概况1.2 桥梁的分类、组成与主要类型1.3 桥梁的规划与设计基本原则1.4 桥梁所受的作用1.5 桥面布置与构造上部结构排水、防水系统伸缩缝人行道或安全带缘石栏杆照明系统桥面构造桥跨结构主梁跨越障碍、承担荷载公路桥的行车道铺装铁路桥的道碴、枕木、轨道桥面铺装桥道结构联结系1.5.1 桥面铺装 1概念 桥面铺装又称行车道铺装、桥面保护层，是桥跨承重结构上用于车辆和行人交通的铺装层。 SMA1-5-1 桥面铺装的作用有哪些？思考题Keywords适用方面2、安全方面1、经济方面21.5.1 桥面铺装2. 作用3. 要求Keywords保护，提供，排水防水，分散

2、1-5-2 对桥面铺装都有哪些要求？1.5.1 桥面铺装 4桥面铺装材料 （1）沥青混凝土铺装 概念：沥青混合物经摊铺、碾压成型后的铺装。沥青混凝土是由一定级配组成的矿质混合料（碎石/碎砾石，石屑/砂，矿粉等）与一定比例的沥青，在严格条件下拌制而成的混合料。其中矿料起骨架作用，沥青或沥青与填料形成的沥青胶浆起胶结和填充作用。 做法：层铺方式：沥青表面处治(13cm)/沥青贯入式(48cm) 拌和方式：热拌热铺/冷拌冷铺/热拌冷铺；路拌法/厂拌法 优点：力学性能良好，表面平整无接缝，减振低噪声，行车舒适平稳。表面层有一定粗糙度，且无强烈反光，有利于行车安全。施工速度快。维修养护方便。 缺点：高温

3、稳定性和低稳抗裂性不足，怕油污染，怕水（水损害）。 不能完全防水 1.5.1 桥面铺装 4桥面铺装材料（2）水泥混凝土铺装 概念：以水泥浆为结合料，碎（砾）石为集料，砂为细集料，经拌和、摊铺、振捣和养护所修筑的桥面铺装。必要时（装配桥或重车）配置双向钢筋网。厚度68cm。 优点：强度高（很高的抗压强度和较高的抗弯拉强度），抗磨耗能力强。稳定性好（水、热稳定性好，不存在老化现象），耐久性好（20-40年）。色泽鲜明、能见度好、有利于夜间行车。 缺点：重量大、增加桥梁荷载。有接缝、影响行车舒适性。养护期长、开放交通迟。修复困难。 不能完全防水 1-5-3 为什么普通混凝土不防水？防水混凝土的概念（

4、原理）是什么？有哪几类防水混凝土，防水机理分别是什么？思考题 4桥面铺装材料（3）防水混凝土铺装振捣不实普通混凝土不防水抗渗性（承受压力水） 抗冻性（反复冻融） 抗侵蚀性（环境水侵蚀） 耐热性（高温环境） 混凝土耐久性 防水混凝土 抗渗机理：通过合理的配合比和骨料级配、掺加外加剂等，降低孔隙率、填塞孔隙、减少连通孔隙，提高密实度 孔隙干缩开裂四类措施：骨料级配法（3种或以上不同级配的砂、石，使满足最大密实度要求） 普通防水混凝土（较小的水灰比、较高的水泥用量和砂率、适宜的灰砂比和使用自然级配等方法） 外加剂防水混凝土（引气剂、密实剂、三乙醇胺、氯化铁） 特种水泥配制的防水混凝土（无收缩不透水水

5、泥、膨胀水泥、塑化水泥等） 孔隙率、连通程度 4桥面铺装材料（4）桥面铺装的新材料 改性沥青混合料：改性沥青指掺加橡胶、塑料等高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料型外掺剂，与沥青均匀混合，使沥青的某些性质可以改善而制成的沥青混合物。目的：提高桥面铺装的耐磨性、耐久性、抗车辙、抗开裂、抗滑。改性沥青的种类：热塑性橡胶类改性沥青、橡胶类改性沥青、热塑性树脂改性沥青、热固性树脂（环氧树脂）改性沥青。 浇注式沥青混合料：由高沥青含量、高矿粉含量和高细集料含量，在高温下经过较长时间拌合，成为一种流态的混合料，摊铺后不用碾压即可成型。 沥青马蹄脂碎石混合料(Stone Mastic Asphalt)：由高

6、含量的粗碎石和少量细集料形成骨架，用沥青、矿粉、纤维组成的马蹄脂填充骨架空隙，形成密实结构。起源于20世纪60年代的德国，20世纪90年代初引入美国，1993年SMA在我国首都机场高速公路首次应用。1.5.1 桥面铺装 5桥面铺装设计 桥面铺装的设计包括确定铺装材料组成、施工工艺、设备等，是一种综合设计。其目的是实现桥面铺装的在抗滑、耐磨、抗重压、抗疲劳、抗冲击、不透水等方面的综合功能。 桥面铺装设计要综合考虑桥梁刚度、桥梁规模、桥梁荷载等级、地区环境等因素。车辆荷载、抗滑、耐磨、防水等的要求不同，桥面铺装的材料类型、材料厚度组成、防水类型、施工工艺、验收标准等也有所不同。具体应依据相关工程技

7、术标准。无标准时要充分研究、实践。1-5-4 为什么要进行桥面排水防水设计？桥面排水和防水的基本概念是什么？主要采取什么措施实现？思考题Keywords积水不利交通、影响耐久性纵横坡、排水系统；桥面铺装防水功能“防排结合”形成“桥面防水系统” waterproof system of bridge deck1.5.2 桥面的排水和防水一、基本概念1.5.2 桥面排水系统二、桥面纵横坡1目的：迅速排除雨水，减少渗透。2桥面纵坡 纵坡大小： 5%，4%，3%，2.5% 纵坡找坡方法：各相邻墩台间存在高差3桥面横坡 横坡坡度：可按路面取用或比路面大0.5%；1.52.0% 形式：抛物线型（行车道）、

8、直线型（人行道） 横坡找坡方法：参见下页图图a：结构找坡。横坡设在墩台顶部，铺装层等厚。常用于板桥或现浇肋板桥。图b：铺装层找坡。用三角垫层找坡，上面再做等厚度铺装层。桥中部厚、恒载太大；适用于装配式肋梁桥。图c：结构找坡。将行车道板作成倾斜，铺装层等厚。主梁构造复杂，制作麻烦；适用于较宽的桥梁。桥面横坡的找坡方法1.5.2 桥面排水系统三、桥面排水设施 泄水管的个数纵坡2且桥长2且桥长50m时：宜每隔1215m设一个泄水管。纵坡2时：宜每隔68m设一个泄水管。增设泄水管：伸缩缝上游处；凹形曲线最低点及其前后3-5m处。过水面积的要求：23cm2/m2 泄水管道的位置： 对称排列或交错排列，距

9、离缘石2050cm处 泄水管道的布置 竖向：泄水管道穿过桥面板上预留孔洞，竖直伸至桥下 横向：在安全带或护栏下设横向管道，将水直接排出桥外 纵向：箱梁和主梁腹板内侧通往桥台 封闭式：纵向、竖向排水管道系统，将水引至地下水道 泄水管的材料：铸铁、钢、钢筋混凝土、塑料 泄排水管的其它设置要求 坡度符合排水要求；能随桥跨结构自由伸缩；固定良好；为其设置的预留孔道的内径要大于管道外径；寒冷地区竖向泄水管末端距离地面50cm以上。1-5-5. 桥面铺装层如何实现防水功能？土木工程中还有哪些地方需要防水，它们与桥面防水的要求有什么不同？思考题Keywords卷材、涂料/涂膜；防水砼、聚丙烯纤维高性能砼；双

10、层环氧树脂沥青砼桥面防水、地下工程防水、建筑屋面防水外力复杂变化，裸碾和穿刺，疲劳弯斜坡桥，卷材滑动问题；涂膜粘结问题1.5.2 桥面的排水和防水四、桥面防水功能的实现例：城市混凝土桥面防水卷材和防水涂料的技术要求 城市桥梁桥面防水工程技术规程CJJ 139-2010 适用：基层为混凝土桥面板或整平层的城市桥梁混凝土桥面防水工程的设计、施工和质量验收桥面防水系统设计的内容桥面防水材料的选择和注意事项桥面铺装与路面铺装有什么不同 ？大跨径桥梁钢桥面铺装的技术难点是什么？和变形远比公路路面或机场道面复杂, 因而对其强度、变形稳定性、疲劳耐久性等均有更高的要求。同时, 又由于桥面铺装层所处的特殊位置

11、, 在使用性能上又必须具有重量轻、高粘结性、不透水性等特殊的要求。 对桥面铺装与普通路面铺装的共同要求：都必须具有足够的强度、刚度和良好的平整性, 并具有足够的防水、抗裂、抗冲击、耐磨性能, 都必须为车辆提供长期稳定、平整的行车表面。 对桥面铺装的特殊要求：由于桥面板(尤其是正交异性钢桥面板)的柔性往往比水泥混凝土或土基的大, 故桥面铺装层在重型车荷载作用下易产生较大的局部变形, 在行车荷载、风载、温度变化等因素的影响下, 其受力武汉白沙洲大桥（长江三桥，1997）目前大跨径钢桥面铺装已形成“四种铺装材料、三类铺装结构”的格局。 按照沥青混合料类型可分为四种:热拌沥青混凝土或改性密级配沥青混凝

12、土以德国和日本为代表的高温拌和浇注式沥青混凝土(Guss Asphalt ) ，以及以英国为代表的沥青玛脂混凝土(Mastic Asphalt) 德国和日本等国采用的改性沥青SMA (Stone Mastic Asphalt) 以中国和美国为代表的环氧树脂沥青混凝土(Epoxy Asphalt) 按照沥青混合料铺装结构可分为三类：同质单层、同质双层、异质双层结构。具体的结构组合形式: 单层浇注式沥青混凝土 上层密级配沥青混凝土 + 下层浇注式沥青混凝土，以日本使用的最多 上层密级配沥青混凝土 + 下层改性沥青SMA，德国和日本均有使用上层改性沥青SMA + 下层浇注式沥青混凝土，以德国使用的较

13、多上下层分别采用不同粒径规格的改性沥青SMA上层环氧树脂沥青混凝土 + 下层浇注式沥青混凝土，是中国新创铺装形式双层环氧树脂沥青混凝土部分世界著名钢桥铺装结构组合形式桥面铺装的概念、作用、要求是什么？桥面排水、防水的内在联系是什么？桥面铺装设计包括哪些方面？设计目标是什么？桥面铺装技术的难点是什么？当前研究与技术现状如何？应进行哪些方面的科学研究与技术创新？如何围绕桥梁设计的基本原则进行创新？建立你的认识1-5-6.桥梁伸缩缝的目的是什么？在桥梁中何处设置伸缩缝？思考题1.5.3 桥面伸缩缝一、目的和位置Keywords保证_、 _ 、 _影响下按_自由变形3个位置1.5.3 桥面伸缩缝二、

14、桥梁伸缩装置的要求（1）适用 保证顺桥向伸缩量、保证结构按静力图式自由变形 防止雨水等侵入，防止垃圾泥土等的阻塞 使车辆能平顺通过 噪音小（对城市桥梁）（2）安全 自身有足够的强度 与桥面铺装部分连结牢固（3）施工和安装方便异形钢-条形橡胶伸缩装置伸缩量十厘米左右1.5.3 桥面伸缩缝三、伸缩装置的类型 主要根据变形量要求选用梳形钢板伸缩装置伸缩量几十厘米板式橡胶伸缩装置伸缩量几十厘米模数式伸缩装置伸缩量可达几米1.5.3 桥面伸缩缝四、伸缩量的计算1伸缩量的组成2温度引起的伸缩量的计算方法3混凝土收缩、徐变引起的伸缩量的计算方法 混凝土主梁需考虑 ，预应力混凝土主梁需考虑 + 4. 安全裕量

15、：近似计算。可参照规范建议的方法(随时间)递减系数徐变系数近似按降温20五、桥面连续 概念：对多孔简支梁桥，将37跨作为一联，在联内两主梁间的伸缩缝处通过桥面铺装构造强化，实现联内桥面连续，同时保持主梁在竖向荷载作用下仍为简支体系。 体系特点：竖向仍为简支（静定），水平向连续（超静定）。 目的：减少桥面伸缩装置数量，提高行车舒适性，减轻养护工作 做法：在联内梁端铺装层一定范围内设置双向分布钢筋，浇注特殊材料的砼，依靠自身的强度和刚度抵抗联内相邻梁端的相对水平变形（使主梁在联内沿水平方向形成连续体系）；同时，让该处下表面与主梁之间保持分隔（保证主梁在竖向荷载下该处的自由位移）。 1.5.3 桥面

16、伸缩缝原结构4个伸缩装置桥面连续后2个伸缩装置 水平、竖向荷载下 均为简支梁体系 水平荷载下为 连续梁体系 竖向荷载下为 简支梁体系 主要病害：联内梁端铺装层连续处开裂；梁端自由位移受限。 关键：铺装层连续处的砼材料（强度高、韧性好）；铺装层连续处的钢筋配置；精心施工。1.5.4 人行道、安全带、栏杆及护栏、照明灯柱一、人行道 尺寸：宽度0.75m、1m、大于1m时按0.5增加； 高出行车道0.250.35m。 施工方式：就地浇筑式、预制装配式（整体式/分块式； 搁置式/悬臂式）、混合式 面层：2cm厚水泥砂浆或沥青砂浆；1%横坡 桥梁伸缩缝处人行道也要设置伸缩缝整体式、搁置式整体式、悬臂式分

17、块式、搁置式整体式、悬臂式1.5.4 人行道、安全带、栏杆及护栏、照明灯柱二、安全带 定义：不设人行道时，为保障交通 安全，在行车道边缘设置高出行车 道的带状构造物（钢筋混凝土）。 尺寸：宽度0.25m；高0.250.35m，0.4m 施工方式分类：与铺装层一起现浇；预制装配式 预制安全带的截面形式：矩形、肋板式 安全带必须与主梁锚固连接 现浇每隔2.53m做一断缝，以免参与主梁受力 桥梁伸缩缝处安全带也要设置伸缩缝三、栏杆、护栏 何时设：除漫水桥或与路基同宽的小桥涵，都设。 用途： 栏杆：只保护行人不落桥，不能防桥上车辆冲撞 护栏：既保护行人不落桥，又防桥上车辆冲撞1.5.4 人行道、安全带、栏杆及护栏、照明灯柱防撞设计栏杆 高度：标准设计1.0m，一般0.81.2m 按材料分类：钢筋混凝土、钢、混合、砖石、木、塑料 按形式分类：节间式（每节1.62.7m设立柱）、连续式 按高低分类：高栏、中栏、低栏 强度：只考虑人依靠栏杆产生的力 栏杆立柱顶上水平推力取0.75kN/m（公路规范） 栏杆扶手上的竖向力取1.0kN/m（