第三章 桥面结构

KunquanMaTongjiUniversity,Shanghai,China第三章桥面结构2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa1第一节概述钢桥桥面结构(floorsystem)组成:桥面梁格(floorbeamsorstringers)桥面板(floorslab)桥面铺装(pavement)排水防水系统(drainagesystem)人行道（sidewalk）或护轮带(curb)栏杆(railing)照明灯具(spotlight)伸缩缝(expansion)2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa2第一节概述——桥面分类按桥面系承受的荷载和功能不同可分为：公路桥桥面铁路桥桥面按照承重结构的主要材料可分为：钢桥面混凝土桥面木桥面等按照桥面系的受力性能可分为：结合桥面桥面板同时参与桥面系梁格或者主梁工作。结合梁桥和钢桥面板梁桥的桥面系均属于结合桥面。非结合桥面桥面系结构容易产生疲劳破坏、桥面板容易受到冲击作用。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa3第一节概述——桥面分类桥面系结构形式的选择必须注意以下事项：(1)公路桥的桥面系必须耐久性强、抗滑性好，表面平滑，通常采用混凝土桥面和钢桥面。(2)铁路桥则需采用轨道稳定性好、振动和噪音小、容易养护和维修的桥面系。通常采用有道碴的混凝土或正交异性钢桥面以及无道碴的梁格系明桥面。(3)结合桥面结构，桥面板作为主梁的一部分，有助于材料的节约。但是，桥面结构承受很大的活载和集中荷载作用，容易受到不同程度的损伤，往往需要维修；桥面维修时会影响桥梁主体受力结构。(4)桥面结构自重往往在钢桥的总设计恒载中占有很大的比重，减轻桥面结构重量对于减轻钢桥恒载、提高跨越能力和经济效益有很大的意义。在大跨度桥梁中，通常采用钢桥面等轻型桥面系结构。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa4第一节概述——公路钢桥桥面

公路钢桥桥面主要由桥面板和桥面铺装组成，是直接承受桥上车轮荷载并且把它传递到桥道梁或主梁的主要结构。公路钢桥桥面铺装通常采用：①沥青混凝土铺装适合于较大跨径桥梁；②水泥混凝土铺装仅适合于重载交通的小跨径桥梁。公路钢桥桥面板通常采用：①钢筋混凝土桥面板(RC桥面板,reinforcedconcreteslab)；②预应力混凝土桥面板(PC桥面板,prestressedconcreteslab)；③钢桥面板(正交异性钢桥面板,steeldeckslab,orthotropicsteelplatedeck)。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa5第一节概述——公路钢桥桥面

钢桥面板特点：钢桥面板自重轻，同时可以提高主梁的刚度，减小主梁高度。是大跨度桥梁和主梁高度受到限制时常采用的结构形式。钢桥面板2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa6第一节概述——公路钢桥桥面

RC及PC桥面板特点：整体性好、经济、受力可靠RC及PC桥面板通常采用现场浇注，为缩短工期，PC桥面板也有采用预制装配方式。RC及PC桥面板造价低，施工较容易，是中小跨径钢桥采用最多的结构形式。钢筋混凝土桥面板2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa7第一节概述——公路钢桥桥面桥面铺装：桥面铺装的作用在于提供车轮足够的摩擦力、防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板，保护主梁免受雨水侵蚀，对车辆轮重的集中荷载起分布作用。因此，桥面铺装要求有足够的磨阻系数和强度、防止开裂，并保证耐磨。钢桥桥面铺装：水泥混凝土沥青混凝土普通热伴混合沥青(hot)

改质沥青乳态沥青(masticasphalt)

环氧沥青透水性沥青混凝土2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa8第一节概述——公路钢桥桥面钢桥面板喷砂除锈喷涂防腐材料（环氧富锌漆）刮涂第一层环氧粘结层（撒布玄武岩小碎石）2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa9第一节概述——公路钢桥桥面滚涂溶剂型沥青橡胶粘结剂橡胶沥青砂胶施工

SMA（改性沥青）摊铺2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa10第一节概述——公路钢桥桥面桥面铺状厚度规定钢桥RC或PC桥面板的铺装层厚度热伴混合沥青混凝土通常为5～8cm；乳态沥青混凝土为5～6cm；透水性沥青混凝土为7～9cm。钢桥面通常采用乳态沥青或环氧沥青混凝土铺装（造价高，但其粘结性和韧性好），当钢桥面为焊接时铺装层厚度通常为5～6cm，钢桥面为螺栓连接时铺装层厚度要加厚到为7～8cm。而且，为了保证钢桥面板和桥面铺装形成一个整体，钢桥面板通常要进行表面处理或采取其他措施。人行道可以采用沥青表面处理或铺装层厚为2～3cm的沥青混凝土。对于钢桥面人行道板，可以采用厚度为2～5mm的彩色环氧沥青混凝土铺装。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa11第一节概述——铁路钢桥桥面铁路桥桥面明桥面(openfloor)

没有道碴，主要由桥枕、护木、正轨及护轨等组成。道碴桥面(solidfloor)

第一节概述——铁路钢桥桥面明桥面定义：钢桥桥面不铺道碴，而将轨枕(大多为木枕）直接铺在纵梁上（桥枕下刻槽），称为明桥面（opendeck）。组成：主轨、护轨、桥枕和护木，其中，在主轨和护轨下方设置垫板，用螺纹道钉或螺栓将垫板固定在桥枕上；护木的作用是固定轨枕的相对位置，应用螺栓与轨枕连接牢固。第一节概述——铁路钢桥桥面明桥面特点：二期恒载小。长期运营后发现存在着一些缺点，木材用量大，每延长米桥面约需木材0.4~0.5立方米（不包括人行道和轨道中心步板），而且由于木材腐朽，使用寿命很短。需要联结的部位繁多，联结的方式和作业项目比较繁琐，维修周期很短，不便实现机械化作业。据不完全统计，桥面养护工作量占钢桥养护总作业量的比例较高，因此钢桥养护效率低，养护成本高。钢轨接头处的四根桥枕，因受到比正常情况下传来的较大冲击力，即受到的破坏力也大，造成桥枕下切、劈裂、折断，使用周期缩短(由原来的18年，缩短为2-3年)。长期下去会造成螺纹道钉齐头磨断、T型螺栓松动脱落、K型铁垫板折断等现象。第一节概述——铁路钢桥桥面明桥面特点：明桥面系的纵横梁直接承受列车的冲击作用，影响线短，加载频繁。日本东海道新干线(运行速度210km/h)在运营10年后明桥面出现裂纹的现象显著增多。如美国PrairieDuChien桥、WaltWhitman桥，我国京津线杨村桥、京山线饮马河桥、京广线渠马河桥疲劳开裂以及京山线北运河7孔31.68m下承桁梁的纵梁腹板加劲肋下端水平裂纹、湘桂线浪江桥纵梁水平裂纹。桥面上经常有人作业，无法适应高速行车的要求。噪声大、污染环境、整体性差，在铁路提速中出现了横向振幅超限、桥面稳定性差等问题，高速铁路不宜采用。一般车速不高于160km/h，经加固桥枕与纵梁的连接后车速可提高至200km/h（如广深线石滩桥）。平曲线、竖曲线、缓和曲线、大于4‰的陡坡、变坡点在一般情况下均不能设在桥上。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa15第一节概述——铁路钢桥桥面2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa16第一节概述——铁路钢桥桥面第一节概述——铁路钢桥桥面道碴桥面定义与组成：铺设道碴的桥面称为道碴桥面（ballasteddeck），包括钢轨、护轨、轨枕（一般为预应力混凝土枕）、道碴、挡碴墙等。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3～4m，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（4.2m或更大），枕木应高出挡碴墙顶面。枕木底下道碴厚度一般不得小于25cm，以适应机械化养护操作。概述——铁路钢桥桥面道碴桥面特点：二期恒载大。提高钢梁的重量和整体性，在桥面系上设置混凝土桥面板或钢桥面板，桥面板上设有碴轨道，可大大增加桥梁的横向刚度，改善桥梁动力性能，减少维修工作量，减少噪声。高速列车要求承轨结构具有较高的平顺性。为保证线路的平顺性，设计时力求降低梁体的徐变拱度。可以通过铺设道碴调节轨道标高，使轨道平顺，满足结构要求。欧洲高速铁路采用较多。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa19第一节概述——铁路钢桥桥面铁路桥道碴桥面结构示意图2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa20第一节概述——铁路钢桥桥面铁路桥钢筋混凝土道碴桥面结构示意图2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa21第一节概述——铁路钢桥桥面宁波铁路枢纽新建北环线上甬江左线特大桥主桥，主桥设计桥型为钢-混结合梁斜拉桥，全长909m，主跨以468m钢-混结合梁跨越甬江，中跨419m为钢箱梁，边跨采用预应力混凝土箱梁，孔跨布置为（54+50+50+66+468+66+50+50+54）m。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa22第一节概述——铁路钢桥桥面合肥枢纽南环线工程某桥为连续钢桁梁柔性拱结构，孔跨为(114.75+229.5+114.75)m，采用有竖杆N型三角桁式，节间长度12.75m，其中边跨9个节间，中跨18个节间；桁高15m，斜腹杆倾角40.36°；拱肋采用圆曲线，矢高(上弦以上)45m，矢跨比为1/4.5，钢梁全长461m，梁端距支座中心1.0m。结构采用两片主桁，主桁中心距15m，双线铁路间距4.6m，道砟槽内宽9.0m，两侧人行道宽各1.35m；上弦及拱肋设纵向平联，交叉形布置；每两个节间设置一道横联(桥门)；吊杆为箱型截面，中间不设置横撑。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa23第一节概述——铁路钢桥桥面钢桥面系与下弦联接，由桥面板、横梁、次横梁、纵向U肋、I肋共五部分组成；道碴范围内采用(14+3)mm复合钢板，其余部分采用16mm普通钢板，全桥纵横向连续，纵向与下弦顶板伸出肢焊接，横向分段焊接。本桥U肋设置在道碴槽范围内，其他位置设置I肋。U肋高度260mm，厚8mm，间距600～700mm，I肋高度150mm，厚12mm。U肋、I肋全桥连续，遇横梁、横肋腹板则开孔穿过。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa24第一节概述——铁路钢桥桥面武汉天兴洲长江大桥是世界上第一座按四线铁路修建的双塔三索面三主桁公铁两用斜拉桥，其正桥全长4657米，全桥共91个桥墩，其中公铁合建部分长2842米。上层公路为六车道，宽27米。下层铁路为四线，其中两线一级干线、两线客运专线。南汊主桥为（98+196+504+196+98）米双塔三索面公铁两用钢桁梁斜拉桥。斜拉桥主梁为板桁结合钢桁梁，三片主桁，桁宽2×15米，钢梁全长1092米；主塔采用钢筋混凝土结构，承台以上高度为188.5米；每塔两侧各有3×16根斜拉索。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa25第一节概述——铁路钢桥桥面武汉天兴洲长江大桥公路桥面采用钢正交异性板桥面，桥面板厚16mm，下设U形纵向加劲肋；铁路桥面系采用纵横梁体系，道碴桥面。铁路纵梁上翼缘设剪力钉与混凝土道碴桥面板联为一体。道碴槽板为C50普通钢筋混凝土结构。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa26第一节概述——铁路钢桥桥面京沪高速铁路南京大胜关长江大桥位于既有南京长江大桥上游20km处，是京沪高速铁路和沪汉蓉铁路越江通道，设计时速为300km，同时搭载双线地铁，为六线铁路桥。大桥全长14.789km，跨水面正桥长1615m，采用双孔通航的六跨连续钢桁拱桥（109+192+2×336+192+109）m，采用三桁承重结构，三个主墩基础采用46根Φ3.2m/Φ2.8m的钻孔桩基础，承台平面尺寸为34m×76m，桩长107～112m。通航净高32m，可以确保万吨级巨轮通过。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa27第一节概述——铁路钢桥桥面

京沪高速铁路南京大胜关长江大桥桥面结构采用了刚度较高、整体性较好的正交异性板整体钢桥面。由纵肋（梁）、横肋（梁）及其加劲的钢桥面板组成。钢桥面板和下弦杆焊接形成板桁组合结构，桥面板直接与下弦杆共同受力。桥面板上铺混凝土道碴槽，承载道碴轨道结构，道碴槽板和钢桥面板通过栓钉剪力连接件结合。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa28第一节概述——桥面系梁格定义：横梁和纵梁在平面上通常布置成梁格的形式，称为桥面系梁格，支承桥面板。应用：桁架桥、拱桥和下承式梁桥等，通常设置横梁(floorbeam)和纵梁(stringer)，把桥面板荷载传递到桁架节点或拱肋及系梁节点。(a)纵梁连接于横梁上的结构形式2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa29第一节概述——桥面系梁格

横梁：横梁除了与纵梁共同承受桥面板荷载外，还作为主梁的横向联系起到荷载横向分配的作用，要求横梁有足够的刚度；中横梁：横梁对纵梁起到支点作用，横梁梁高通常比纵梁梁高大；端横梁：在主梁支点处，为了保证桥梁的整体刚度和很好地分配支点处的剪力，要求设置刚度较大的端横梁。(b)纵梁支承于横梁顶板上的结构形式2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa30第一节概述——桥面系梁格纵梁与横梁的连接有以下两种形式

1、纵梁连接于横梁上的结构形式

(如图(a))纵梁在横梁处断开，梁端与横梁连接。其中，公路桥的纵梁顶面一般与横梁同高，铁路桥桥面也可以将纵梁顶面做得比横梁低，将枕木固定在纵梁上。该形式结构连接比较复杂，但主梁、横梁和纵梁顶面在同一高度，与桥面板共同作用较好，可以提高桥梁的整体刚度。2、纵梁支承于横梁顶板上的结构形式

(如图(b))该结构形式需要设置保证纵梁横向稳定性的装置，而且纵梁最好不间断联系通过三根以上的横梁。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa31第一节概述——桥面系梁格斜交桥的端横梁通常与支座的支承线平行，中间横梁有平行于端横梁布置或垂直于主梁布置两种布置方式。横梁与主梁的连接有以下几种方式：横梁直接支承于主梁上（上承式）；横梁位于主梁中间；横梁设置于主梁下端（下承式）；横梁由吊杆直接悬吊于主梁之下（下承式拱桥）；由立柱把横梁支承于主梁之上。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa32第二节钢筋混凝土桥面——钢筋混凝土桥面的构造钢筋混凝土桥面板，经济、整体性好、受力可靠，而且设计与施工简单，是中小跨径公路钢桥中采用最多的桥面形式。钢筋混凝土桥面板一般做成两端悬臂的连续板，支承于钢梁腹板处的顶板或桥面系梁格上。桥面板在腹板处的顶板或桥面系梁格上设置倒梯形梗肋，桥面板在梗肋之间一般做成等截面，在悬臂部分做成变截面的形式。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa33第二节钢筋混凝土桥面——钢筋混凝土桥面的构造（一）桥梁横截面标高的调整（设置桥面横坡或超高需要）调整墩台顶面标高：该方法结构简单，比较适合于桥面横坡不变的情况，但采用这种方法时，主梁腹板与横梁的连接会出现倾斜或各主梁的横梁设置位置高度不同，会给钢结构的制作和安装带来一定的困难。钢梁腹板采用不同的截面高度：该方法钢结构构造复杂，制作和安装都有较大的困难，一般较少采用。采用变厚度桥面板或设置三角垫层：该方法钢桥的自重增加较多，一般也很少采用。根据桥面标高需要桥面板设置不同高度的倒梯形梗肋：该方法构造简单，桥面板可以做成等厚度结构，自重增加较小，同时可以适应翼缘板顶面不平整和桥面横坡或超高的变化，该方法还可以增加桥面板支承处的截面高度和满足梁端桥面板变厚度的需要，是钢筋混凝土桥面板中采用最多的结构形式。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa34第二节钢筋混凝土桥面——钢筋混凝土桥面的构造钢筋混凝土桥面板，由于以下原因，一般采用现浇。钢桥施工一般先架设钢梁和桥面系梁格，利用架设好钢梁和桥面系梁格作为浇注桥面板混凝土的支架，可以节省材料提高经济效益。通过调整桥面板梗肋高度，便于调整钢梁和桥面系梁格的顶面标高、桥面横坡和超高。有利于提高钢桥的整体工作性能和整体刚度。便于通过调整桥面板宽度和悬臂长度等，适应桥梁宽度变化和平面线性的变化，简化钢结构的设计。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa35第二节钢筋混凝土桥面——桥面板截面形状钢筋混凝土桥面板倒梯形梗肋一般构造通常要满足以下条件：为了减小桥面板截面变化处的应力集中，梗肋的坡度宜小于1:3；梗肋的总高度满足桥面标高的需要；梗肋的最小高度应满足下图所示的高度要求。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa36第二节钢筋混凝土桥面——桥面板截面形状桥面板倒梯形梗肋钢箱梁桥砼桥面板的梗肋工字型钢板梁桥钢筋混凝土桥面板倒梯形梗肋2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa37第二节钢筋混凝土桥面——桥面板截面形状钢筋混凝土桥面悬臂部分的截面

（尽可能做成（a)形式，当桥面板的悬臂部分较大，设置托梁及边纵梁，采用（c）～（f）形式)2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa38第二节钢筋混凝土桥面——梁端桥面板梁端桥面板：梁端桥面板必须加厚并加强配筋（梁端由于伸缩缝、桥面高差和梁端转角等原因，车轮荷载容易产生冲击作用。）

当梁端桥面板悬出部分

过大，增加桥面板板厚不

能满足要求时，可以用设

置端托架方法减小梁端桥

面板的受力。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa39第二节钢筋混凝土桥面——桥面板板厚钢桥的钢筋混凝土桥面板的强度和裂缝宽度限制都要求比钢筋混凝土桥梁更高，原因如下：桥面板直接承受车轮荷载作用和车轮荷载的冲击作用，桥面板的活载占总设计荷载的比例较大，容易产生疲劳破坏；钢桥的刚度一般比钢筋混凝土桥梁的刚度小，桥面板的受力较复杂。特别是为了减小桥面板跨径在主梁与主梁之间设置刚度较小的纵梁时，主梁与纵梁形成刚度差，桥面板受力不均匀；桥面板厚度与钢筋混凝土主梁梁高等相比很小，截面尺寸的误差对桥面板承载能力的影响较大；桥面板直接承受超重车辆的车轮集中荷载，使得桥面板承受的实际荷载大于设计荷载；桥面板容易受到桥面上雨水等的侵蚀，钢筋容易被腐蚀。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa40第二节钢筋混凝土桥面——桥面板板厚为了提高桥面板的承载能力和耐久性，采取增加混凝土板厚的方法。例如日本《道路桥示方书》规定的混凝土板厚方法车行道部分的桥面板厚度不得小于160mm

2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa41第二节钢筋混凝土桥面——桥面板板厚为了提高桥面板的承载能力和耐久性，限制桥面板主筋使用应力的方法：对于钢筋混凝土桥面板的钢筋最大使用应力要小于普通钢筋混凝土结构钢筋容许应力的80％左右；对于结合梁等维修困难的桥梁，钢筋最大使用应力一般控制在普通钢筋混凝土结构钢筋容许应力的67%以内。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa42第二节钢筋混凝土桥面——配筋特点

(a)配筋示意图(b)梗肋部分配筋钢筋混凝土桥面板配筋包括主筋、分布筋、梗肋加强筋和梁端桥面板加强筋等组成

2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa43第二节钢筋混凝土桥面——配筋特点日本《道路桥示方书》对钢桥的钢筋混凝土桥面板配筋作了如下详细规定，可作为参考。应该采用螺纹钢筋，钢筋直径原则上采用13、16或19mm；钢筋保护层厚3cm以上；钢筋中心间距10cm以上30cm以下，并且受拉主筋间距不得超过桥面板的总厚度；截面内受压侧钢筋原则上不得少于受拉主筋的1/2；连续板的主筋可以在距支点L/6处（L为桥面板计算跨径）弯起，跨中断面受拉主筋的80％和支点断面受拉主筋的50％以上的主筋必须连续通过不得弯起；桥面板梗肋高度大于8cm时，需设置直径不小于13mm的构造钢筋，钢筋间距不得大于桥面板下缘钢筋间距的2倍；梁端桥面板没有端横梁等支承时，从梁端到1/2桥面板跨度范围内，桥面板横桥向钢筋用量，应为同等跨径连续板或简支板所需主筋用量的2倍；梁端悬臂部分的桥面没有端横梁或端托架等支承时，梁端悬臂板的钢筋用量，应为普通悬臂板所需钢筋用量的2倍。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa44第二节钢筋混凝土桥面——钢筋混凝土桥面板的受力特性根据支承条件和受力不同，分为单向板、双向板和悬臂板

钢桥的钢筋混凝土桥面板是支承于主梁或桥道梁上的板结构，在荷载作用下，由于主梁或桥道梁的变形，桥面板的受力特性为弹性支承的连续板。要精确分析钢筋混凝土桥面板的受力比较复杂。在工程设计中通常采用一些近似的简化计算方法。目前，钢筋混凝土桥面板的设计主要有以下两种简化计算方法：假设钢筋混凝土桥面板为刚性支承于主梁或桥道梁上，同时利用“荷载有效分布宽度的概念”把桥面板进一步简化为梁计算，然后考虑主梁的约束作用对计算结果进行修正的方法；第二种是采用经验公式的设计计算方法。例如，美国ASSHTO中有钢筋混凝土桥面板设计计算方法规定和日本《道路桥示方书》中对钢桥钢筋混凝土桥面板设计计算的规定，都是采用经验公式的计算方法。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa45第二节钢筋混凝土桥面——钢筋混凝土桥面板的受力特性日本《道路桥示方书》中对钢桥钢筋混凝土桥面板设计计算的规定

根据不同跨径的各向同性简支或者悬臂单向板在车辆荷载作用下的理论分析结果，并且考虑10%～20%的富余量而得到的经验公式。

桥面板的单位板宽恒载设计弯矩按表3-2-2所示的公式计算；活载设计弯矩（计入冲击力）按表3-2-3所示计算公式计算；对于简支板和连续板，当计算跨径与行车方向垂直时表3-2-3中的计算结果还应乘以表3-2-4的修正系数。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa46第二节钢筋混凝土桥面——钢筋混凝土桥面板的受力特性日本《道路桥示方书》中对钢桥钢筋混凝土桥面板设计计算的规定2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa47第二节钢筋混凝土桥面——钢筋混凝土桥面板的受力特性美国ASSHTO中的设计计算方法（活载部分）简支板和连续板的单位板宽活载设计弯矩M（不计冲击力）按以下方法计算：2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa48第三节钢桥面结构示意图优点：自重轻、极限承载力大、节省空间、适用范围广；受力：钢桥面板作为主梁上翼板一部分参与主梁共同工作的同时，还要直接承受车轮荷载的作用，受力比较复杂；注意：对每一个细部构造都必须合理设计，防止出现应力集中和不利的受力，导致结构的疲劳破坏或其他形式的脆性破坏；主要内容：叙述钢桥面的构造原理、受力特点、细部构造的设计方法和计算要点。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa49第三节钢桥面——构造结构示意图顶板：行车道部分的钢桥面板顶板板厚不应小于14mm；人行道部分的钢桥面板顶板板厚不应小于10mm。纵肋：开口截面加劲肋和闭口截面加劲肋两种结构形式；加劲肋的最小板厚不应小于8mm。横肋→横梁（截面尺寸和刚度较大横肋）→横隔板（箱型截面钢梁，箱内采用带肋板件将箱梁封闭）：横肋的截面高度比纵肋高，间距比纵肋大。当采用开口截面纵肋时横肋间距要小一些，通常为1.0～2.5m；当采用闭口截面纵肋时横肋间距通常为2.0～4.0mm。横肋的截面尺寸一般由计算确定。横肋一般采用倒T形截面。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa50第三节钢桥面——构造8.2.3纵向加劲肋应满足以下要求：2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa51第三节钢桥面——构造8.2.4横向加劲肋间距应满足以下要求：2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa52第三节钢桥面——构造纵肋结构形式间距在300～400mm左右间距在600～850mm。

开口截面纵肋闭口截面纵肋钢桥面作为主梁的一部分，纵肋与顶板参与主梁共同受力，通常要求纵肋具有较好的连续性，纵肋与横肋交叉处，采用纵肋连续通过的结构形式。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa53第三节钢桥面——构造受压板件的加劲肋几何尺寸（图5.1.5）应满足以下要求：2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa54第三节钢桥面——构造受压板件的加劲肋几何尺寸（图5.1.5）应满足以下要求：2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa55第三节钢桥面——连接连接形式：工厂连接和工地连接纵肋和横肋：不连接及采用角焊缝连接。工厂连接顶板与纵肋及横肋的连接采用角焊缝连接。纵肋与横肋不连接，适用于受拉区的纵横肋交叉结构。

受压区的纵横肋交叉结构为了防止纵肋的局部失稳，纵肋的单侧与横肋腹板用角焊缝连接。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa56第三节钢桥面——连接钢梁分段：钢桥面板的划分，要根据制作、运输和施工架设等具体条件确定，在可能的条件下，尽可能减少桥面板的工地连接。纵向接头尽可能避开车轮荷载作用较高的轨迹线，尽可能利用中央隔离带或安全带等设置桥面板纵向接头。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa57第三节钢桥面——力学特性及有效分布宽度钢桥面板的力学特性钢桥面板不仅作为桥面系直接承受车轮荷载作用，而且还作为主梁一部分参与主梁共同受力，其力学行为十分复杂。通常按三个基本结构体系对钢桥面板加以研究。结构系I：由顶板和纵肋组成的结构系看成是主梁（桥梁主要承载构件）的一个组成部分，参与主梁共同受力，称为主梁体系。结构系II：由纵肋、横肋和顶板组成的结构系，顶板被看成纵肋、横肋上翼缘的一部分。结构系II起到了桥面系结构的作用，把桥面上的荷载传递到主梁和刚度较大的横梁，称为桥面体系。结构系III：本结构系把设置在肋上的顶板看成是各向同性的连续板，这个板直接承受作用于肋间的轮荷载，同时把轮荷载传递到肋上，称为盖板体系。在荷载作用下，钢桥面板任何一点的内力可由上述三个基本结构系的内力适当叠加而近似地求出。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa58第三节钢桥面——力学特性及有效分布宽度钢桥面板的力学特性在结构系I中的钢桥面板，通过顶板与腹板的焊接使桥面板成为主梁的一部分而共同工作。如果把参与主梁共同工作的有效宽范围内的加劲板看作主梁截面中的一部分，钢桥面板的内力计算与一般梁桥结构的内力计算相同。因而，结构系I中要解决的仅仅是钢桥面板有效宽度如何确定的问题。对于结构系II，钢桥面板可以看成为支承于主梁和横梁上的桥面系结构，它把桥面板自重和桥面板上的外力传递到主梁和横梁。结构系II的计算转化为桥面系结构的计算。结构系III指的就是直接承受轮重并将轮重传递到加劲肋上的顶板。当顶板上的轮重逐渐加大时，顶板的弯曲应力便逐步地进入薄膜应力状态，平板的承载力变得比用一次弯曲理论求出的计算值大得多，这个问题已被实验所证实。所以，在钢桥面板静力强度计算中，结构系III的应力可以忽略不计；但结构体系III的活载应力对加劲肋与顶板焊缝处的疲劳极为不利，在设计中必须验算它们的疲劳寿命。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa59第三节钢桥面——力学特性及有效分布宽度钢桥面板的有效计算宽度（有效分布宽度）正交异性钢桥面板是由盖板和纵横肋组成的肋板式结构，由于剪力滞的影响，在荷载作用下盖板或翼缘板应力不是均匀分布的，通常腹板附近应力比其它地方大。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa60第三节钢桥面——力学特性及有效分布宽度在工程设计计算中为了简化计算，通常假设顶板或翼缘板应力按最大应力均匀分布，并且按力的等效原则，由下式确定有效分布宽度如果用有效分布宽度代替顶板或翼缘板的实际宽度，可以把肋板式结构简化为由单个或多个梁肋和具有相应有效分布宽度的顶板或翼缘板组成的初等梁或杆系结构，按材料力学中学过的初等梁理论计算。钢桥面板的有效宽度一般与跨度、支承条件以及荷载形式等许多因素有关。主梁体系和桥面体系的传力途径不同，它们的有效宽度也不同。由于钢桥面板的构造和受力均很复杂，精确计算比较困难，实际设计中，通常采用简化的近似计算方法。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa61第三节钢桥面——力学特性及有效分布宽度主梁体系（结构系I）有效分布宽度（日本）跨中断面中间支点断面简支梁连续梁悬臂梁2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa62第三节钢桥面——力学特性及有效分布宽度桥面板体系（结构系II）有效分布宽度（日本）纵肋的有效宽度CL沿桥跨不变，等效跨径l按相邻横肋（横梁）间距的0.6倍计算。开口纵肋计算跨径闭口纵肋式中：2b为纵肋的相邻腹板中心间距；l为换算跨径。纵肋可以看作弹性支承于横肋，横肋由主梁腹板支承；主梁腹板和横梁可以近似假设为刚性支承。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa63第三节钢桥面——力学特性及有效分布宽度桥面板体系（结构系II）有效分布宽度（日本）横肋的有效宽度的变化规律根据不同支承条件确定，变化形式与主梁体系类似，但是横肋的跨径为主梁相邻腹板间距离或主梁腹板到悬臂边缘的距离，等效跨径的计算方法与主梁体系类似。简支横向加劲肋计算跨径式中：2b为横肋（横梁）的相邻腹板中心间距

；l为换算跨径。

连续横向加劲肋悬臂横向加劲肋2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa64第三节钢桥面——计算方法方法一：整体计算法——将桥面和主梁共同作为一个整体计算，同时考虑主梁体系的整