桥面构造与桥梁支座.ppt

新世纪高职高专道路桥梁工程类课程规划类教材,新世纪高职高专教材编审委员会组编主编彭彦彬,第四章 桥面构造与桥梁支座,本章主要介绍桥面铺装层的作用、类型及施工方法；桥面横坡的设置要求及方法；桥面的防、排水设施设置的要求；桥面伸缩缝的构造要求、类型及施工方法；人行道、栏杆、灯柱及防撞栏杆的种类、施工要求；支座的类型构造和施工要点。,第一节 桥面系统,钢筋混凝土和预应力混凝土的桥面部分通常包括桥面铺装、防水和排水设施、伸缩缝、人行道（或安全带）、缘石、栏杆和灯柱等构造（图4-1）。一、桥面铺装 功能：一是防止车辆轮胎与履带直接磨耗行车道板；二是保护主梁免受雨水侵蚀；三是对车辆轮重的集中荷载起分布作用。形式：如简易的泥结碎石、沥青表面处治、水泥混凝土和沥青混凝土等。装配式钢筋混凝土、预应力混凝土梁桥通常采用普通水泥混凝土或沥青混凝土铺装。混凝土标号不低于行车道板混凝土的标号。,（一）桥面铺装的类型,1普通水泥混凝土或沥青混凝土铺装 在非严寒地区的小跨径桥上，通常桥面内可不做专门的防水层，而直接在桥面上铺筑58cm厚的普通水泥混凝土或沥青混凝土铺装层。2防水混凝土铺装 对位于非冰冻地区的桥梁需做 适当的防水时，可在桥面板上 铺筑810cm厚的防水混凝土作为铺装层。3具有贴式防水层的水泥混凝土或沥青混凝土铺装 在防水程度要求高，或在桥面板位于结构受拉区而可能出现裂纹的桥梁上，往往采用柔性的贴式防水层。,（一）桥面铺装的类型,图 桥面铺装构造,（二）桥面铺装层施工,1钢筋混凝土桥面铺装层施工（1）梁顶标高的测定和调整（2）梁顶处理（3）绑扎布设桥面钢筋网（4）混凝土浇注,2沥青混凝土面层施工,桥面沥青混凝土与同等级公路沥青混凝土路面的材料、工艺、施工方法相同，一般与路面同时施工。注意铺装后桥面的泄水孔的进水口应略低于桥面面层，保证排水畅通。（1）对于桥板或就地浇注的肋梁桥，为了节省铺装材料，并减轻恒载重量，也可将横坡设在墩台顶部而做成倾斜的桥面板，如图4-3a所示。（2）对于装配式肋箱桥，为架设和拼装的方便，通常都采用不等厚的铺装层（包括混凝土的三角垫层和等厚的路面铺装层）以构成桥面横坡，如图4-3b所示。（3）在较宽的桥梁（如城市桥梁）中，用三角垫层设置横坡将混凝土用量与恒载重量增加过多。在此情况下也可直接将行车道板做成双向倾斜的横坡，如图4-3c所示。,图 桥面横坡形式,2沥青混凝土面层施工,三、桥面排水设施,1.通常当桥面纵坡大于2%而桥长小于50m时，雨水可流至桥头从引道上排除，桥上就不必设置专门的泄水孔道。为防止雨水冲刷引道路基，应在桥头引道的两侧设置流水槽。2.当纵坡大于2%，但桥长超过50m时，宜在桥上每隔1215m设置一个泄水管。3.如桥面纵坡小于2%则应每隔68m设置一个泄水管。泄水管的过水面积通常使每平米桥面上不少于23cm2，泄水管可以沿行车道两侧左右对称排列，也可以交错排列，其离缘石的距离为2050cm。4.对于跨线桥和城市桥梁最好像建筑物那样设置完善的落水管道，将雨水排至地面阴沟或下水道内。泄水管也可布置在人行道下面（图4-4），为此需要在人行道块件（或路缘石部分）上留出横向进水孔，并在泄水孔周围（除了朝向桥面的一方外）设置相应的泄水槽。,三、桥面排水设施,（一）金属泄水管,（二）钢筋混凝土泄水管,（三）横向排水管道,（四）封闭式排水,（一）金属泄水管,（二）钢筋混凝土泄水管,（三）横向排水管道,（四）封闭式排水,（一）金属泄水管,（二）钢筋混凝土泄水管,（三）横向排水管道,（四）封闭式排水,第二节 桥面伸缩缝,一、伸缩缝构造要求 作用：不但要保证梁能自由变形，而且要使车辆在设缝处能平顺的通过和防止雨水、垃圾泥土等渗入阻塞。对于城市桥梁还应使缝的结构在车辆通过时减少噪声。要求：伸缩缝构造应使施工和安装方便，其部件除本身要有足够的强度外，还应与桥面铺装部分牢固连接。对于敞露式的伸缩缝要便于检查而后清除缝下沟槽的污物。特别要注意，在伸缩缝附近的栏杆、人行道结构也应断开，以满足梁体的自由变形。,二、伸缩缝的分类及施工方法,（一）伸缩缝的类型按其传力方式及构造特点可以分为无缝式（暗缝式）、对接式、跨搭钢板式、板式橡胶伸缩缝等。（二）伸缩装置的构造与施工 1无缝式（暗缝式）伸缩装置此类伸缩缝装置的特点是桥面铺装为整体形，它使用于伸缩量小于5mm的桥梁，只能用于桥面是沥青混凝土的情况。,2对接式伸缩装置1）填塞对接式伸缩装置该类伸缩缝的伸缩体所用材料主要有矩形橡胶条、组合式橡胶条、管型橡胶条、M型橡胶条、U形锌铁皮。2）嵌固对接式伸缩装置此类型如RG型、FV型、CNG型、SD型、CQF-C型等，它的特点是将不同形状的橡胶条用不同形状的钢构件嵌固起来，然后通过锚固系统将它们与接缝处梁体锚固成整体，如图4-8 所示。此类伸缩装置适用于伸缩量小于60mm的桥梁结构，即接缝宽为2080mm。,二、伸缩缝的分类及施工方法,二、伸缩缝的分类及施工方法,图 形新特批式伸缩缝,图4-8 嵌固对接型锚固系统示意图（尺寸单位：mm）（a）RG型；（b）FV型1异型钢；2密封橡胶带；3锚板；4锚筋；5预埋筋；6连接钢板；7桥面铺装；8钢筋网；9梁（墩台）；10梁；11F形钢件；12填料；13梁主筋；14行车道板；15横向水平筋,二、伸缩缝的分类及施工方法,3跨搭钢板式伸缩装置对于梁端变形量较大(4060mm以上)的情况，可采用以钢板为跨缝材料的伸缩缝构造。4板式橡胶伸缩装置按其伸缩体的受力变化机理把它分为剪切型板式橡胶伸缩装置与对接组合型板式橡胶伸缩装置两种。,二、伸缩缝的分类及施工方法,图4-9 跨搭钢板式伸缩装置(尺寸单位：mm),二、伸缩缝的分类及施工方法,图411 对接组合型板式橡胶伸缩装置构造图（尺寸单位：mm）,图剪切型板式橡胶伸缩装置锚固系统（单位：）,二、伸缩缝的分类及施工方法,第三节 桥梁人行道及其他,桥面其他附属工程：包括人行道、桥面防护（栏杆、防撞护栏）、泄水管、灯柱支座、桥面防水、桥头搭板等。高等级公路以及二、三级公路上的的桥梁通常采用防撞护栏，而城市立交桥、城镇公路桥及低等级公路桥往往要考虑人群通行而设立人行道。灯柱一般只在城镇桥梁上设置一、人行道及安全带 位于城镇和近郊的桥梁均应设置人行道，其宽度和高度应根据行人的交通量和周围环境来确定。人行道的宽度为0.75m或1m，当宽度要求大于1m时按0.5m的倍数增加。在城市快速路、主干路、次干路上的桥梁或行人稀少地区的桥梁，若两侧无人行道，则两侧应设安全带。,二、伸缩缝的分类及施工方法,二、栏杆与灯柱,栏杆是桥梁工程的重要组成部分，对桥梁工程的评价起着直观的作用。栏杆不仅要求牢固，满足功能要求还要顾及艺术效果并与桥梁风格相协调。栏杆常用混凝土、钢筋混凝土、金属或金属与混凝土混合材料制作也有的用料石制作。城市及近郊的桥梁往往需要设置夜间照明。灯柱可以设在人行道靠行车道一侧或设在栏杆的位置。行车道上灯具距路面的高度应不小于5m。,三、防撞护栏,边板（梁）顶制时应在翼板上按设计位置预埋防撞护栏锚固钢筋，支设护栏模板时应先进行测量放线，确保位置准确。特别是位于曲线上的桥梁应首先计算出护栏各控制点坐标，用全站仪逐点放线控制，使其满足线形要求。绑扎钢筋时注意预埋防护钢管支撑钢板的固定螺栓。保证其牢固可靠。在有伸缩缝处，防撞护栏应断开，依据选用的伸缩缝形式，安装相应的伸缩装置。,三、防撞护栏,第四节 桥梁支座,一、支座的类型和构造支座的作用：是将上部结构的各种荷载传递到墩台上，并适应活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素所产生的位移，使桥梁的实际受力情况符合结构计算图式。桥梁支座必须满足以下功能要求：首先桥梁支座必须具有足够的承载能力，以保证安全可靠地传递支座反力；其次支座对桥梁变形的约束尽可能的小，以适应梁体自由伸缩及转动的需要。此外支座应便于安装、养护和维修，并在必要时进行更换。,一、支座的类型和构造,支座的类型 1.按容许变位方式分为固定支座与活动支座 固定支座：是容许桥梁上部结构支承处能在竖直平面内转动，而不能在水平方向移动的支座。除承受竖向压力外，还能承受因车辆制动力、风力、支座摩阻力等引起的水平力。活动支座：是容许桥梁上部结构支承处既能在竖直平面内转动，又能沿桥纵向水平移动的支座。容许水平移动的目的是不使桥梁因受活载、温度变化等因素而产生过大的附加水平反力。按其活动方式可分为滑动支座、滚动支座和摆动支座。活动支座又分为单向活动支座与多向活动支座(见图4-16、图4-17)。2.支座按制作材料分为钢支座、橡胶支座、混凝土支座（混凝土铰支座、钢筋混凝土摆柱式支座）等。3.按构造形式分为平板支座、弧形支座、辊轴支座、摇轴支座、板式橡胶支座、铅芯橡胶支座、盆式橡胶支座和球形支座等。,固定与活动支座的表示方法：,一、支座的类型和构造,图4-17 支座立面图示,图4-16 支座平面图示,（一）钢支座,铁路桥常用的钢支座及其适用范围见表4-1。,表4-1 常用支座的适用范围表（单位m）,1.我国跨度L6m的钢筋混凝土板式桥标准设计不设支座，仅在梁底与墩台顶垫石面间垫一层石棉板或油毛毡。2.平板支座由上、下平板及销钉组成，如图4-20(a)。上、下平板都由两层钢板焊接而成。固定支座的上、下平板间用钢销固定。活动支座只将上平板销孔改成长圆形。这种支座构造简单，但梁端转动困难，伸缩时阻力很大。3.弧形支座也由上、下平板及销钉组成。如图4-20(b)，但下平板顶面改为孤面，因而，梁端能自由转动，但伸缩时阻力仍较大。,（一）钢支座,4.摇轴支座由上摆、摇轴及座板三部分组成。上摆与梁相连，而座板则固定于墩台上。摇轴的上下做成半径相等并且共一圆心的两个弧形面。有了摇轴、上摆与座板，梁就可以作纵向水平移动。图4-20(c)为跨度L20m的钢筋混凝土梁所采用的支座。为防止上摆与摇轴间发生纵向错动，在上摆底面，有两条下伸的边梗套住摇轴的头部，为了防止横向错动，在上摆与摇轴接触部分中部，有形摆卡嵌入上摆与摇轴相应的槽口内，为防止摇轴与座板间发生错动，它们的接触面中部设有销钉。固定支座由上摆及下摆两部分组成。两支座在与墩台接触处，均垫一层干硬性砂浆。,（一）钢支座,辊轴支座由上摆、下摆、辊轴和座板四部分组成。图4-20(d)为跨度64m简支钢桁梁采用的支座。上下摆的构造与上述摇轴支座的相似。下摆与座板之间设置4个辊轴，辊轴作成圆柱形，其两侧削平，以节省空间。辊轴两端各有两条连接板联系全部辊轴，以保证辊轴转动一致。外侧辊轴两端各附一个牙板，其上下牙分别伸入下摆底和座板上的缺口中。为防止下摆、辊轴、底板发生横向错动，每个辊轴中段上下均开有槽口，分别咬住下摆底部和底板顶部凸出的梗条。辊轴支座固定端的构造与摇轴支座的相似。,（一）钢支座,（一）钢支座,图4-16 钢支座（单位：mm）1-上平板；2-销钉；3-下平板；4-上摆；5-摇轴；6-座板；7-下摆；8-干硬性砂浆垫层；9-辊轴,（二）板式橡胶支座,板式橡胶支座构造简单，从外形上看它就是一块放置在上下部结构之间的黑色橡胶板，如图4-21所示。它的作用机理是：利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角，利用其剪切变形实现水平位移。,图4-21 板式橡胶支座,板式橡胶支座一般分为无加劲支座和加劲支座两种。1.无加劲支座：只有一层纯橡胶板，其容许承压应力约为3000kPa，故只适用于小跨径桥梁。2.加劲支座：在几层橡胶片内嵌入刚性加劲物质组成，常用薄钢板作为刚性加劲物。桥梁上常用的板式橡胶支座内层每层橡胶片厚5mm，外层橡胶片厚2.5mm，橡胶片间嵌入2mm厚的薄钢板。由于钢板的加劲，阻止橡胶片的侧向膨胀，从而提高了橡胶片的抗压能力，支承反力达7000kN，适用于中等跨径桥梁。,（二）板式橡胶支座,3.聚四氟乙烯板式橡胶支座：为满足较大位移量的需要，通常采用聚四氟乙烯板式橡胶支座。它是在普通板式橡胶支座上按照支座尺寸大小粘贴一层厚24 mm的聚四氟乙烯板，能利用聚四氟乙烯板与梁底不锈钢板间的低摩阻系数（聚四氟乙烯板与不锈钢板间摩擦系数为0.06），使桥梁上部结构水平位移不受限制。聚四氟乙烯板式橡胶支座适用于桥面连续的结构及由简支安装再转为连续体系的连续梁，还可在顶推、横移等施工中作滑板使用。平面形状有矩形和圆形一般情况下，正交桥梁采用矩形支座，曲线桥、斜交桥及圆桩墩宜用圆形支座。,（二）板式橡胶支座,（三）盆式橡胶支座,工作原理：利用底钢盆对橡胶块的三向约束来获得较大的承载能力；利用中间衬板上的聚四氟乙烯板与顶板上不锈钢板的低摩擦系数获得大的水平位移；利用钢盆中三向受力的弹性橡胶块的不均匀压缩获得大的转角。(见图4-22)。盆式橡胶支座按其工作特征可分为固定支座、多向活动支座和单向活动支座三种。,图4-22 盆式橡胶支座（单位：mm）,（三）盆式橡胶支座,（四）球形支座,图4-23为球形支座的构造示意图。它由下支座、球冠衬板、上支座滑板、聚四氟乙烯滑板（平面和球面各一块，以下简称四氟板）及橡胶密封圈和防尘罩等部件组成。,图4-19 球形支座构造示意图1-上支座板；2-下支座板；3-钢衬板；4-钢挡圈；5-平面聚四氟乙烯板；6-球面聚四氟乙烯板；7-锚固螺栓；8-连接螺栓；9-橡胶防尘条；10-上支座连接板；11-下支座连接板；,球冠衬板是球型支座的核心，它的平面部分开有镶嵌四氟板的凹槽，用以固定平面四氟板。球面部分必须保证球面半径及球面度符合设计要求，球面表面镀以工作性铬层，其厚度约为8000m。支座的转角通过球冠衬板与球面四氟板之间的滑动来实现。下支座凹板由钢板或铸件制成，主要起固定球面四氟板的作用，并将支座反力分散传递到桥墩、桥台上。平面四氟板和球面四氟板是支座的主要滑动部件，在四氟板表面用专用模具压制成硅脂贮油坑，并涂以295硅脂，以减小四氟板的滑动摩擦及磨耗。平面四氟板与上支座板的不锈钢之间的滑动能满足支座的位移需要，其工作原理与盆式橡胶支座完全一致。上支座板用普通钢板或铸钢制成，上支座板与四氟板接触面处，焊一块精轧不锈钢板，并要求不锈板表面平面度不大于四氟板直径的0.3，以保证支座的摩擦系数不超过0.03。为了防止灰尘侵入四氟板表面，影响支座的滑动性能，球型支座设有橡胶密封圈及防尘罩。,（四）球形支座,球型支座与盆式橡胶支座的主要区别：盆式橡胶支座通过钢盆中橡胶的转动来满足梁体转角的需要，球型支座通过球冠衬板与球面四氟板之间的滑动来满足支座转角的需要。球型支座的优点及适用范围：（1）球型支座通过球面传力，因而作用到支承混凝土上的反力比较均匀。（2）球型支座的转动力矩小。转动力矩只与支座的球面半径及四氟板的滑动摩擦系数有关，与支座转角的大小无关，因此特别适用于大转角的支座，设计转角可达0.05rad以上。（3）球型支座各向转动性能一致，适用于曲线桥和宽桥。（4）球型支座不再使用橡胶承压，不存在橡胶变硬或老化等对支座转动性能的影响，特别适用于低温地区。当希望支座只发生单方向转动时，可将球型支座的球凸板改成圆柱面的一部分，相应的下支座板也改成一块凹板从而形成柱面支座。,（四）球形支座,二、支座的布置原则,（1）铁路桥梁由于桥宽较小，支座横向位移很小，一般只须设置单向活动支座（纵向活动支座）。（2）公路桥梁由于桥面较宽，因而要考虑支座横桥向位移的可能性，即在固定墩上设置一个固定支座，相邻的支座设置为横向可动、纵向固定的单向活动支座，而在活动墩上设置一个纵向活动支座（与固定支座相对应），其余均设置多向活动支座。（3）位于坡道上的桥梁，简支梁桥固定支座一般设在下坡方向的前端；连续梁桥一般设在下坡方向的桥台上。平坡上的桥梁，简支梁桥固定支座设在主要行车方向的前端；连续梁桥宜设在主要行车方向的前端桥台上。,（4）较长的连续梁桥的固定支座宜设在桥跨中间部位的桥墩上，以使其两侧的自由伸缩长度比较均匀。位于山谷区时，固定支座宜设在相对矮壮的桥墩上，并尽量靠中间墩设置。（5）固定支座宜设置在具有较大支座反力的地方，并应避开不良地质的桥墩。（6）宽桥、弯桥，应根据全桥总布置图、线形、桥梁受力等情况综合布设。当横向有两个以上支座时，应考虑桥的横向变形；当纵向为固定支座时，其相邻横向支座为单向活动支座；当纵向为单向活动支座时，其相邻横向支座为多向活动支座。（7）在地震区要满足桥梁防震、减震的需要。,二、支座的布置原则,三、支座的安装,（一）板式橡胶支座安装 板式橡胶支座安装时，应注意下列事项：（1）橡胶支座在安装前，应检查产品合格证书中有关技术性能指标，如不符合设计要求时，不得使用。（2）支座下设置的支承垫石，混凝土强度应符合设计要求，顶面要求标高准确，表面平整，在平坡情况下同一片梁两端支承垫石水平面应尽量处于同一平面内，其相对误差不得超过3mm，避免支座发生偏歪、不均匀受力和脱空现象。（3）安装前应将墩、台支承垫石处清理干净，用干硬性水泥砂浆抹平，并使其顶面标高符合设计要求。,（4）将设计图上标明的支座中心位置标在支承垫石及橡胶支座上，橡胶支座准确安放在支承垫石上，要求支座中心线同支承垫石中心线相重合。（5）当墩、台两端标高不同，顺桥向有纵坡时，支座安装方法应按设计规定办理。（6）吊装梁、板前，抹平的水泥砂浆必须干燥并保持清洁和粗糙。梁、板安放时，必须仔细，使梁、板就位准确且与支座密贴，就位不准时，或支座与梁板不密贴时，必须吊起，采取措施如垫钢板，使支座位置限制在允许偏差内，不得用撬棍移动梁、板。,三、支座的安装,（二）盆式橡胶支座安装,支座规格和质量应符合设计要求，支座组装时其底面与顶面(埋置于墩顶和梁底面)的钢垫板，必须埋置密实。垫板与支座间平整密贴，支座四周不得有0.3mm以上的缝隙，严格保持清洁。活动支座的聚四氟乙烯板和不锈钢板不得有刮伤、撞伤。氯丁橡胶板块密封在钢盆内，要排除空气，保持紧密。活动支座安装前用丙酮或酒精仔细擦洗各相对滑移面，擦净后在四氟滑板的储油槽内注满硅脂类润滑剂，并注意硅脂保洁，坡道桥注硅脂应注意防滑。盆式橡胶支座的顶板和底板可用焊接或锚固螺栓栓接在梁体底面和墩台顶面的预埋钢板上。采用焊接时，应防止烧坏混凝土。安装锚固螺栓时，其外露螺杆的高度不得大于螺母的厚度。现浇梁底部预埋的钢板或滑板，应根据浇筑时的温度、预应力张拉、混凝土收缩与徐变对梁长的影响，设置相对于设计支承中心的预偏值。,