07桥面板

2014上海钢桥与组合结构桥梁第三章桥面结构吴冲同济大学桥梁工程系[e-mail]同济大学桥梁系本科课程2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong1第一节概述钢桥桥面系结构(floorsystem)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)2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong2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共同工作的桥面。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2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong3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桥面板：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，要求有足够的强度、刚度和抗疲劳性能。桥面铺装：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。公路钢桥桥面板通常采用：混凝土桥面板(concreteslab)；钢筋混凝土桥面板(RC桥面板,reinforcedconcreteslab)；预应力混凝土桥面板(PC桥面板,prestressedconcreteslab)；钢桥面板(正交异性钢桥面板,steeldeckslab,orthotropicsteelplatedeck)。2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong4第一节概述——公路钢桥桥面混凝土桥面板铺装厚度：70~100mm铺装结构：AC体系或SMA体系等钢桥面铺装：环氧沥青混凝土体系厚度50~70mm，单层或双层，造价1600~2200元/m2刚度大，施工温度130~140℃，施工要求高，开裂后修复困难浇注式沥青混凝土体系厚度50~70mm，GA+SMA结构，造价1400~1600元/m2刚度小，施工温度200~220℃，施工要求高，抗高温性能较差ERS体系厚度60~80mm，EBCL+RA+SMA（或AC），造价800~1000元/m2刚度较大，常温施工2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong5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）2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong6第一节概述——公路钢桥桥面滚涂溶剂型沥青橡胶黏结剂橡胶沥青砂胶施工SMA摊铺2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong7第一节概述——铁路钢桥桥面铁路桥桥面两种：明桥面(openfloor)没有道砟，主要由桥枕、护木、正轨及护轨等组成。道砟桥面(solidfloor)2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong8第一节概述——铁路钢桥桥面2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong9第一节概述——铁路钢桥桥面2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong10第一节概述——铁路钢桥桥面铁路桥道渣桥面结构示意图2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong11铁路桥钢筋混凝土道渣桥面结构示意图2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong12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，成为桥面系梁格，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。2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong13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。2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong14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：纵梁连接于横梁上的结构形式纵梁支承于横梁上的结构形式2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong15第二节钢筋混凝土桥面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，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。2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong16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。2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong17第二节钢筋混凝土桥面——桥面板截面形状梗肋的最小高度钢箱梁的梗肋2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong18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：2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong19第二节钢筋混凝土桥面——梁端桥面板梁端桥面板：梁端桥面板必须加强2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong20第二节钢筋混凝土桥面——钢筋混凝土桥面的构造（一）桥面标高的调整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。2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong21第二节钢筋混凝土桥面提高桥面板的耐久性，增加混凝土板厚、减小钢筋应力如日本《道路桥示方书》规定的混凝土板最小厚度但不得小于160mm，通常板厚为200~280mm钢筋应力140MPa，通常钢筋间距100~150mm，钢筋直径16~22mm2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong22第二节钢筋混凝土桥面板配筋(GB50917)负弯矩区钢筋混凝土桥面板受拉钢筋截面配筋率不小于1.5%板下层钢筋截面积不宜小于截面总钢筋截面积的50%沿梁单位长度桥面板内横向钢筋横截面面积≥0.5hc1ftd/fsd；hc1是组合桥梁翼缘的混凝土桥面板厚度(mm)长跨方向短跨方向长跨方向短跨方向主梁端部主梁顶部主筋与分布筋2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong23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。2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong24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“荷载有效分布跨度的概念”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；参照《桥梁工程》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，就是采用经验公式的计算方法。2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong25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，例如美国ASSHTO中的设计计算方法（活载部分），例如2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong26第三节钢桥面由纵、横加劲肋和顶板共同承受荷载的桥面结构，与主梁共同工作传力路径：车轮→铺装→顶板→纵肋→横肋（横隔板）→主梁腹板特点自重小（顶板厚14～18mm、U肋厚8mm时：190～230kg/m2）焊缝多、构造复杂，直接承受车轮荷载，易疲劳铺装造价高、易损坏主梁铺装横肋盖板纵肋主梁铺装横肋盖板纵肋2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong27第三节钢桥面钢梁分段：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。2014上海同济大学吴冲TongjiUniversity,WuChong28第三节钢桥面钢桥面顶板最小厚度欧洲规范(Eurocode-3)车行道►沥青铺装厚度≥70mm时：t≥14mm►沥青铺装厚度40~70mm时：t≥16mm人行道►t≥10mm日本《道路桥示方书》(2001年)车行道►t≥max{12mm,0.37a)，a为加劲肋腹板间距