交輸?shù)谒恼?橋面構(gòu)造與橋梁支座

新世紀高職高專道路橋梁工程類課程規(guī)劃類教材新世紀高職高專教材編審委員會組編主編彭彥彬第四章橋面構(gòu)造與橋梁支座

本章主要介紹橋面鋪裝層的作用、類型及施工方法；橋面橫坡的設(shè)置要求及方法；橋面的防、排水設(shè)施設(shè)置的要求；橋面伸縮縫的構(gòu)造要求、類型及施工方法；人行道、欄桿、燈柱及防撞欄桿的種類、施工要求；支座的類型構(gòu)造和施工要點。第一節(jié)橋面系統(tǒng)

鋼筋混凝土和預應力混凝土的橋面部分通常包括橋面鋪裝、防水和排水設(shè)施、伸縮縫、人行道（或安全帶）、緣石、欄桿和燈柱等構(gòu)造（圖4-1）。一、橋面鋪裝

功能：一是防止車輛輪胎與履帶直接磨耗行車道板；二是保護主梁免受雨水侵蝕；三是對車輛輪重的集中荷載起分布作用。

形式：如簡易的泥結(jié)碎石、瀝青表面處治、水泥混凝土和瀝青混凝土等。

裝配式鋼筋混凝土、預應力混凝土梁橋通常采用普通水泥混凝土或瀝青混凝土鋪裝?；炷翗颂柌坏陀谛熊嚨腊寤炷恋臉颂?。

（一）橋面鋪裝的類型1．普通水泥混凝土或瀝青混凝土鋪裝

在非嚴寒地區(qū)的小跨徑橋上，通常橋面內(nèi)可不做專門的防水層，而直接在橋面上鋪筑5~8cm厚的普通水泥混凝土或瀝青混凝土鋪裝層。2．防水混凝土鋪裝

對位于非冰凍地區(qū)的橋梁需做適當?shù)姆浪畷r，可在橋面板上鋪筑8~10cm厚的防水混凝土作為鋪裝層。3．具有貼式防水層的水泥混凝土或瀝青混凝土鋪裝

在防水程度要求高，或在橋面板位于結(jié)構(gòu)受拉區(qū)而可能出現(xiàn)裂紋的橋梁上，往往采用柔性的貼式防水層。（一）橋面鋪裝的類型圖４－２橋面鋪裝構(gòu)造（二）橋面鋪裝層施工1．鋼筋混凝土橋面鋪裝層施工（1）梁頂標高的測定和調(diào)整（2）梁頂處理（3）綁扎布設(shè)橋面鋼筋網(wǎng)（4）混凝土澆注2．瀝青混凝土面層施工橋面瀝青混凝土與同等級公路瀝青混凝土路面的材料、工藝、施工方法相同，一般與路面同時施工。注意鋪裝后橋面的泄水孔的進水口應略低于橋面面層，保證排水暢通。

（1）對于橋板或就地澆注的肋梁橋，為了節(jié)省鋪裝材料，并減輕恒載重量，也可將橫坡設(shè)在墩臺頂部而做成傾斜的橋面板，如圖4-3a所示。

（2）對于裝配式肋箱橋，為架設(shè)和拼裝的方便，通常都采用不等厚的鋪裝層（包括混凝土的三角墊層和等厚的路面鋪裝層）以構(gòu)成橋面橫坡，如圖4-3b所示。

（3）在較寬的橋梁（如城市橋梁）中，用三角墊層設(shè)置橫坡將混凝土用量與恒載重量增加過多。在此情況下也可直接將行車道板做成雙向傾斜的橫坡，如圖4-3c所示。圖４－３橋面橫坡形式2．瀝青混凝土面層施工三、橋面排水設(shè)施

1.通常當橋面縱坡大于2%而橋長小于50m時，雨水可流至橋頭從引道上排除，橋上就不必設(shè)置專門的泄水孔道。為防止雨水沖刷引道路基，應在橋頭引道的兩側(cè)設(shè)置流水槽。

2.當縱坡大于2%，但橋長超過50m時，宜在橋上每隔12～15m設(shè)置一個泄水管。

3.如橋面縱坡小于2%則應每隔6～8m設(shè)置一個泄水管。泄水管的過水面積通常使每平米橋面上不少于2～3cm2，泄水管可以沿行車道兩側(cè)左右對稱排列，也可以交錯排列，其離緣石的距離為20～50cm。

4.對于跨線橋和城市橋梁最好像建筑物那樣設(shè)置完善的落水管道，將雨水排至地面陰溝或下水道內(nèi)。

泄水管也可布置在人行道下面（圖4-4），為此需要在人行道塊件（或路緣石部分）上留出橫向進水孔，并在泄水孔周圍（除了朝向橋面的一方外）設(shè)置相應的泄水槽。三、橋面排水設(shè)施（一）金屬泄水管（二）鋼筋混凝土泄水管（三）橫向排水管道（四）封閉式排水（一）金屬泄水管（二）鋼筋混凝土泄水管（三）橫向排水管道（四）封閉式排水泄水管有下列幾種形式（一）金屬泄水管（二）鋼筋混凝土泄水管（三）橫向排水管道（四）封閉式排水第二節(jié)橋面伸縮縫一、伸縮縫構(gòu)造要求作用：不但要保證梁能自由變形，而且要使車輛在設(shè)縫處能平順的通過和防止雨水、垃圾泥土等滲入阻塞。對于城市橋梁還應使縫的結(jié)構(gòu)在車輛通過時減少噪聲。要求：伸縮縫構(gòu)造應使施工和安裝方便，其部件除本身要有足夠的強度外，還應與橋面鋪裝部分牢固連接。對于敞露式的伸縮縫要便于檢查而后清除縫下溝槽的污物。特別要注意，在伸縮縫附近的欄桿、人行道結(jié)構(gòu)也應斷開，以滿足梁體的自由變形。二、伸縮縫的分類及施工方法

（一）伸縮縫的類型

按其傳力方式及構(gòu)造特點可以分為無縫式（暗縫式）、對接式、跨搭鋼板式、板式橡膠伸縮縫等。（二）伸縮裝置的構(gòu)造與施工1．無縫式（暗縫式）伸縮裝置

此類伸縮縫裝置的特點是橋面鋪裝為整體形，它使用于伸縮量小于5mm的橋梁，只能用于橋面是瀝青混凝土的情況。2．對接式伸縮裝置1）填塞對接式伸縮裝置

該類伸縮縫的伸縮體所用材料主要有矩形橡膠條、組合式橡膠條、管型橡膠條、m型橡膠條、u形鋅鐵皮。2）嵌固對接式伸縮裝置

此類型如rg型、fv型、cng型、sd型、cqf-c型等，它的特點是將不同形狀的橡膠條用不同形狀的鋼構(gòu)件嵌固起來，然后通過錨固系統(tǒng)將它們與接縫處梁體錨固成整體，如圖4-8所示。此類伸縮裝置適用于伸縮量小于60mm的橋梁結(jié)構(gòu)，即接縫寬為20~80mm。二、伸縮縫的分類及施工方法

二、伸縮縫的分類及施工方法

圖４－７Ｕ形新特批式伸縮縫圖4-8嵌固對接型錨固系統(tǒng)示意圖（尺寸單位：mm）（a）rg型；（b）fv型1－異型鋼；2－密封橡膠帶；3－錨板；4－錨筋；5－預埋筋；6－連接鋼板；7－橋面鋪裝；8－鋼筋網(wǎng)；9－梁（墩臺）；10－梁；11－f形鋼件；12－填料；13－梁主筋；14－行車道板；15－橫向水平筋二、伸縮縫的分類及施工方法

3．跨搭鋼板式伸縮裝置

對于梁端變形量較大(40～60mm以上)的情況，可采用以鋼板為跨縫材料的伸縮縫構(gòu)造。4．板式橡膠伸縮裝置

按其伸縮體的受力變化機理把它分為剪切型板式橡膠伸縮裝置與對接組合型板式橡膠伸縮裝置兩種。

二、伸縮縫的分類及施工方法

圖4-9跨搭鋼板式伸縮裝置(尺寸單位：mm)二、伸縮縫的分類及施工方法

圖4－11對接組合型板式橡膠伸縮裝置構(gòu)造圖（尺寸單位：mm）圖４－１０剪切型板式橡膠伸縮裝置錨固系統(tǒng)（單位：ｍｍ）二、伸縮縫的分類及施工方法

第三節(jié)橋梁人行道及其他

橋面其他附屬工程：包括人行道、橋面防護（欄桿、防撞護欄）、泄水管、燈柱支座、橋面防水、橋頭搭板等。高等級公路以及二、三級公路上的的橋梁通常采用防撞護欄，而城市立交橋、城鎮(zhèn)公路橋及低等級公路橋往往要考慮人群通行而設(shè)立人行道。燈柱一般只在城鎮(zhèn)橋梁上設(shè)置一、人行道及安全帶

位于城鎮(zhèn)和近郊的橋梁均應設(shè)置人行道，其寬度和高度應根據(jù)行人的交通量和周圍環(huán)境來確定。人行道的寬度為0.75m或1m，當寬度要求大于1m時按0.5m的倍數(shù)增加。在城市快速路、主干路、次干路上的橋梁或行人稀少地區(qū)的橋梁，若兩側(cè)無人行道，則兩側(cè)應設(shè)安全帶。圖4－12人行道一般構(gòu)造二、伸縮縫的分類及施工方法

圖4-13預制裝配懸臂式人行道的構(gòu)造(尺寸單位：m)二、欄桿與燈柱

欄桿是橋梁工程的重要組成部分，對橋梁工程的評價起著直觀的作用。欄桿不僅要求牢固，滿足功能要求還要顧及藝術(shù)效果并與橋梁風格相協(xié)調(diào)。

欄桿常用混凝土、鋼筋混凝土、金屬或金屬與混凝土混合材料制作也有的用料石制作。

城市及近郊的橋梁往往需要設(shè)置夜間照明。燈柱可以設(shè)在人行道靠行車道一側(cè)或設(shè)在欄桿的位置。行車道上燈具距路面的高度應不小于5m。三、防撞護欄

邊板（梁）頂制時應在翼板上按設(shè)計位置預埋防撞護欄錨固鋼筋，支設(shè)護欄模板時應先進行測量放線，確保位置準確。特別是位于曲線上的橋梁應首先計算出護欄各控制點坐標，用全站儀逐點放線控制，使其滿足線形要求。綁扎鋼筋時注意預埋防護鋼管支撐鋼板的固定螺栓。保證其牢固可靠。在有伸縮縫處，防撞護欄應斷開，依據(jù)選用的伸縮縫形式，安裝相應的伸縮裝置。圖4-17鋼筋混凝土防撞護欄基本形狀(尺寸單位：cm)三、防撞護欄第四節(jié)橋梁支座一、支座的類型和構(gòu)造

支座的作用：是將上部結(jié)構(gòu)的各種荷載傳遞到墩臺上，并適應活載、溫度變化、混凝土收縮和徐變等因素所產(chǎn)生的位移，使橋梁的實際受力情況符合結(jié)構(gòu)計算圖式。

橋梁支座必須滿足以下功能要求：首先橋梁支座必須具有足夠的承載能力，以保證安全可靠地傳遞支座反力；其次支座對橋梁變形的約束盡可能的小，以適應梁體自由伸縮及轉(zhuǎn)動的需要。此外支座應便于安裝、養(yǎng)護和維修，并在必要時進行更換。一、支座的類型和構(gòu)造支座的類型

1.按容許變位方式分為固定支座與活動支座

固定支座：是容許橋梁上部結(jié)構(gòu)支承處能在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，而不能在水平方向移動的支座。除承受豎向壓力外，還能承受因車輛制動力、風力、支座摩阻力等引起的水平力。

活動支座：是容許橋梁上部結(jié)構(gòu)支承處既能在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，又能沿橋縱向水平移動的支座。容許水平移動的目的是不使橋梁因受活載、溫度變化等因素而產(chǎn)生過大的附加水平反力。按其活動方式可分為滑動支座、滾動支座和擺動支座?；顒又ё址譃閱蜗蚧顒又ёc多向活動支座(見圖4-16、圖4-17)。

2.支座按制作材料分為鋼支座、橡膠支座、混凝土支座（混凝土鉸支座、鋼筋混凝土擺柱式支座）等。3.按構(gòu)造形式分為平板支座、弧形支座、輥軸支座、搖軸支座、板式橡膠支座、鉛芯橡膠支座、盆式橡膠支座和球形支座等。固定與活動支座的表示方法：一、支座的類型和構(gòu)造圖4-17支座立面圖示圖4-16支座平面圖示（一）鋼支座鐵路橋常用的鋼支座及其適用范圍見表4-1。表4-1常用支座的適用范圍表（單位m）支座類型平板支座弧形支座揺軸支座輥軸支座鋼筋混凝土橋l≤88＜l＜20l≥20l≥20鋼橋l＜1010≤l≤24l＞24l＞24

1.我國跨度l≤6m的鋼筋混凝土板式橋標準設(shè)計不設(shè)支座，僅在梁底與墩臺頂墊石面間墊一層石棉板或油毛氈。

2.平板支座由上、下平板及銷釘組成，如圖4-20(a)。上、下平板都由兩層鋼板焊接而成。固定支座的上、下平板間用鋼銷固定?；顒又ё粚⑸掀桨邃N孔改成長圓形。這種支座構(gòu)造簡單，但梁端轉(zhuǎn)動困難，伸縮時阻力很大。

3.弧形支座也由上、下平板及銷釘組成。如圖4-20(b)，但下平板頂面改為孤面，因而，梁端能自由轉(zhuǎn)動，但伸縮時阻力仍較大。（一）鋼支座

4.搖軸支座由上擺、搖軸及座板三部分組成。上擺與梁相連，而座板則固定于墩臺上。搖軸的上下做成半徑相等并且共一圓心的兩個弧形面。有了搖軸、上擺與座板，梁就可以作縱向水平移動。圖4-20(c)為跨度l≥20m的鋼筋混凝土梁所采用的支座。為防止上擺與搖軸間發(fā)生縱向錯動，在上擺底面，有兩條下伸的邊梗套住搖軸的頭部，為了防止橫向錯動，在上擺與搖軸接觸部分中部，有形擺卡嵌入上擺與搖軸相應的槽口內(nèi)，為防止搖軸與座板間發(fā)生錯動，它們的接觸面中部設(shè)有銷釘。固定支座由上擺及下擺兩部分組成。兩支座在與墩臺接觸處，均墊一層干硬性砂漿。（一）鋼支座

輥軸支座由上擺、下擺、輥軸和座板四部分組成。圖4-20(d)為跨度64m簡支鋼桁梁采用的支座。上下擺的構(gòu)造與上述搖軸支座的相似。下擺與座板之間設(shè)置4個輥軸，輥軸作成圓柱形，其兩側(cè)削平，以節(jié)省空間。輥軸兩端各有兩條連接板聯(lián)系全部輥軸，以保證輥軸轉(zhuǎn)動一致。外側(cè)輥軸兩端各附一個牙板，其上下牙分別伸入下擺底和座板上的缺口中。為防止下擺、輥軸、底板發(fā)生橫向錯動，每個輥軸中段上下均開有槽口，分別咬住下擺底部和底板頂部凸出的梗條。輥軸支座固定端的構(gòu)造與搖軸支座的相似。（一）鋼支座（一）鋼支座圖4-16鋼支座（單位：mm）

1-上平板；2-銷釘；3-下平板；4-上擺；5-搖軸；6-座板；7-下擺；8-干硬性砂漿墊層；9-輥軸（二）板式橡膠支座

板式橡膠支座構(gòu)造簡單，從外形上看它就是一塊放置在上下部結(jié)構(gòu)之間的黑色橡膠板，如圖4-21所示。它的作用機理是：利用橡膠的不均勻彈性壓縮實現(xiàn)轉(zhuǎn)角θ，利用其剪切變形實現(xiàn)水平位移Δ。圖4-21板式橡膠支座

板式橡膠支座一般分為無加勁支座和加勁支座兩種。

1.無加勁支座：只有一層純橡膠板，其容許承壓應力約為3000kpa，故只適用于小跨徑橋梁。

2.加勁支座：在幾層橡膠片內(nèi)嵌入剛性加勁物質(zhì)組成，常用薄鋼板作為剛性加勁物。橋梁上常用的板式橡膠支座內(nèi)層每層橡膠片厚5mm，外層橡膠片厚2.5mm，橡膠片間嵌入2mm厚的薄鋼板。由于鋼板的加勁，阻止橡膠片的側(cè)向膨脹，從而提高了橡膠片的抗壓能力，支承反力達7000kn，適用于中等跨徑橋梁。（二）板式橡膠支座3.聚四氟乙烯板式橡膠支座：

為滿足較大位移量的需要，通常采用聚四氟乙烯板式橡膠支座。它是在普通板式橡膠支座上按照支座尺寸大小粘貼一層厚2～4mm的聚四氟乙烯板，能利用聚四氟乙烯板與梁底不銹鋼板間的低摩阻系數(shù)（聚四氟乙烯板與不銹鋼板間摩擦系數(shù)為0.06），使橋梁上部結(jié)構(gòu)水平位移不受限制。聚四氟乙烯板式橡膠支座適用于橋面連續(xù)的結(jié)構(gòu)及由簡支安裝再轉(zhuǎn)為連續(xù)體系的連續(xù)梁，還可在頂推、橫移等施工中作滑板使用。

平面形狀有矩形和圓形一般情況下，正交橋梁采用矩形支座，曲線橋、斜交橋及圓樁墩宜用圓形支座。（二）板式橡膠支座（三）盆式橡膠支座

工作原理：利用底鋼盆對橡膠塊的三向約束來獲得較大的承載能力；利用中間襯板上的聚四氟乙烯板與頂板上不銹鋼板的低摩擦系數(shù)獲得大的水平位移；利用鋼盆中三向受力的彈性橡膠塊的不均勻壓縮獲得大的轉(zhuǎn)角。(見圖4-22)。

盆式橡膠支座按其工作特征可分為固定支座、多向活動支座和單向活動支座三種。圖4-22盆式橡膠支座（單位：mm）（三）盆式橡膠支座（四）球形支座

圖4-23為球形支座的構(gòu)造示意圖。它由下支座、球冠襯板、上支座滑板、聚四氟乙烯滑板（平面和球面各一塊，以下簡稱四氟板）及橡膠密封圈和防塵罩等部件組成。圖4-19球形支座構(gòu)造示意圖1-上支座板；2-下支座板；3-鋼襯板；4-鋼擋圈；5-平面聚四氟乙烯板；6-球面聚四氟乙烯板；7-錨固螺栓；8-連接螺栓；9-橡膠防塵條；10-上支座連接板；11-下支座連接板；

球冠襯板是球型支座的核心，它的平面部分開有鑲嵌四氟板的凹槽，用以固定平面四氟板。球面部分必須保證球面半徑及球面度符合設(shè)計要求，球面表面鍍以工作性鉻層，其厚度約為80～00μm。支座的轉(zhuǎn)角通過球冠襯板與球面四氟板之間的滑動來實現(xiàn)。

下支座凹板由鋼板或鑄件制成，主要起固定球面四氟板的作用，并將支座反力分散傳遞到橋墩、橋臺上。

平面四氟板和球面四氟板是支座的主要滑動部件，在四氟板表面用專用模具壓制成硅脂貯油坑，并涂以295硅脂，以減小四氟板的滑動摩擦及磨耗。平面四氟板與上支座板的不銹鋼之間的滑動能滿足支座的位移需要，其工作原理與盆式橡膠支座完全一致。

上支座板用普通鋼板或鑄鋼制成，上支座板與四氟板接觸面處，焊一塊精軋不銹鋼板，并要求不銹板表面平面度不大于四氟板直徑的0.3‰，以保證支座的摩擦系數(shù)不超過0.03。

為了防止灰塵侵入四氟板表面，影響支座的滑動性能，球型支座設(shè)有橡膠密封圈及防塵罩。（四）球形支座球型支座與盆式橡膠支座的主要區(qū)別：

盆式橡膠支座通過鋼盆中橡膠的轉(zhuǎn)動來滿足梁體轉(zhuǎn)角的需要，球型支座通過球冠襯板與球面四氟板之間的滑動來滿足支座轉(zhuǎn)角的需要。球型支座的優(yōu)點及適用范圍：

（1）球型支座通過球面?zhèn)髁?，因而作用到支承混凝土上的反力比較均勻。

（2）球型支座的轉(zhuǎn)動力矩小。轉(zhuǎn)動力矩只與支座的球面半徑及四氟板的滑動摩擦系數(shù)有關(guān)，與支座轉(zhuǎn)角的大小無關(guān)，因此特別適用于大轉(zhuǎn)角的支座，設(shè)計轉(zhuǎn)角可達0.05rad以上。

（3）球型支座各向轉(zhuǎn)動性能一致，適用于曲線橋和寬橋。

（4）球型支座不再使用橡膠承壓，不存在橡膠變硬或老化等對支座轉(zhuǎn)動性能的影響，特別適用于低溫地區(qū)。

當希望支座只發(fā)生單方向轉(zhuǎn)動時，可將球型支座的球凸板改成圓柱面的一部分，相應的下支座板也改成一塊凹板從而形成柱面支座。（四）球形支座二、支座的布置原則

（1）鐵路橋梁由于橋?qū)捿^小，支座橫向位移很小，一般只須設(shè)置單向活動支座（縱向活動支座）。

（2）公路橋梁由于橋面較寬，因而要考慮支座橫橋向位移的可能性，即在固定墩上設(shè)置一個固定支座，相鄰的支座設(shè)置為橫向可動、縱向固定的單向活動支座，而在活動墩上設(shè)置一個縱向活動支座（與固定支座相對應），其余均設(shè)置多向活動支座。

（3）位于坡道上的橋梁，簡支梁橋固定支座一般設(shè)在下坡方向的前端；連續(xù)梁橋一般設(shè)在下坡方向的橋臺上。平坡上的橋梁，簡支梁橋固定支座設(shè)在主要行車方向的前端；連續(xù)梁橋宜設(shè)在主要行車方向的前端橋臺上。

（4）較長的連續(xù)梁橋的固定支座宜設(shè)在橋跨中間部位的橋墩上，以使其兩側(cè)的自由伸縮長度比較均勻。位于山谷區(qū)時，固定支座宜設(shè)在相對矮壯的橋墩上，并盡量靠中間墩設(shè)置。

（5）固定支座宜設(shè)置在具有較大支座反力的地方，并應避開不良地質(zhì)的橋墩。

（6）寬橋、彎橋，應根據(jù)全橋總布置圖、線形、橋梁受力等情況綜合布設(shè)。當橫向有兩個以上支座時，應考慮橋的橫向變形；當縱向為固定支座時，其相鄰橫向支座為單向活動支座；當縱向為單向活動支座時，其相鄰橫向支座為多向活動支座。

（7）在地震區(qū)要滿足橋梁防震、減震的需要。二、支座的布置原則三、支座的安裝（一）板式橡