第三章 橋面結(jié)構(gòu)

KunquanMaTongjiUniversity,Shanghai,China第三章橋面結(jié)構(gòu)2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa1第一節(jié)概述鋼橋橋面結(jié)構(gòu)(floorsystem)組成:橋面梁格(floorbeamsorstringers)橋面板(floorslab)橋面鋪裝(pavement)排水防水系統(tǒng)(drainagesystem)人行道（sidewalk）或護輪帶(curb)欄桿(railing)照明燈具(spotlight)伸縮縫(expansion)2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa2第一節(jié)概述——橋面分類按橋面系承受的荷載和功能不同可分為：公路橋橋面鐵路橋橋面按照承重結(jié)構(gòu)的主要材料可分為：鋼橋面混凝土橋面木橋面等按照橋面系的受力性能可分為：結(jié)合橋面橋面板同時參與橋面系梁格或者主梁工作。結(jié)合梁橋和鋼橋面板梁橋的橋面系均屬于結(jié)合橋面。非結(jié)合橋面橋面系結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生疲勞破壞、橋面板容易受到?jīng)_擊作用。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa3第一節(jié)概述——橋面分類橋面系結(jié)構(gòu)形式的選擇必須注意以下事項：(1)公路橋的橋面系必須耐久性強、抗滑性好，表面平滑，通常采用混凝土橋面和鋼橋面。(2)鐵路橋則需采用軌道穩(wěn)定性好、振動和噪音小、容易養(yǎng)護和維修的橋面系。通常采用有道碴的混凝土或正交異性鋼橋面以及無道碴的梁格系明橋面。(3)結(jié)合橋面結(jié)構(gòu)，橋面板作為主梁的一部分，有助于材料的節(jié)約。但是，橋面結(jié)構(gòu)承受很大的活載和集中荷載作用，容易受到不同程度的損傷，往往需要維修；橋面維修時會影響橋梁主體受力結(jié)構(gòu)。(4)橋面結(jié)構(gòu)自重往往在鋼橋的總設計恒載中占有很大的比重，減輕橋面結(jié)構(gòu)重量對于減輕鋼橋恒載、提高跨越能力和經(jīng)濟效益有很大的意義。在大跨度橋梁中，通常采用鋼橋面等輕型橋面系結(jié)構(gòu)。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa4第一節(jié)概述——公路鋼橋橋面

公路鋼橋橋面主要由橋面板和橋面鋪裝組成，是直接承受橋上車輪荷載并且把它傳遞到橋道梁或主梁的主要結(jié)構(gòu)。公路鋼橋橋面鋪裝通常采用：①瀝青混凝土鋪裝適合于較大跨徑橋梁；②水泥混凝土鋪裝僅適合于重載交通的小跨徑橋梁。公路鋼橋橋面板通常采用：①鋼筋混凝土橋面板(RC橋面板,reinforcedconcreteslab)；②預應力混凝土橋面板(PC橋面板,prestressedconcreteslab)；③鋼橋面板(正交異性鋼橋面板,steeldeckslab,orthotropicsteelplatedeck)。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa5第一節(jié)概述——公路鋼橋橋面

鋼橋面板特點：鋼橋面板自重輕，同時可以提高主梁的剛度，減小主梁高度。是大跨度橋梁和主梁高度受到限制時常采用的結(jié)構(gòu)形式。鋼橋面板2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa6第一節(jié)概述——公路鋼橋橋面

RC及PC橋面板特點：整體性好、經(jīng)濟、受力可靠RC及PC橋面板通常采用現(xiàn)場澆注，為縮短工期，PC橋面板也有采用預制裝配方式。RC及PC橋面板造價低，施工較容易，是中小跨徑鋼橋采用最多的結(jié)構(gòu)形式。鋼筋混凝土橋面板2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa7第一節(jié)概述——公路鋼橋橋面橋面鋪裝：橋面鋪裝的作用在于提供車輪足夠的摩擦力、防止車輛輪胎或履帶直接磨耗行車道板，保護主梁免受雨水侵蝕，對車輛輪重的集中荷載起分布作用。因此，橋面鋪裝要求有足夠的磨阻系數(shù)和強度、防止開裂，并保證耐磨。鋼橋橋面鋪裝：水泥混凝土瀝青混凝土普通熱伴混合瀝青(hot)

改質(zhì)瀝青乳態(tài)瀝青(masticasphalt)

環(huán)氧瀝青透水性瀝青混凝土2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa8第一節(jié)概述——公路鋼橋橋面鋼橋面板噴砂除銹噴涂防腐材料（環(huán)氧富鋅漆）刮涂第一層環(huán)氧粘結(jié)層（撒布玄武巖小碎石）2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa9第一節(jié)概述——公路鋼橋橋面滾涂溶劑型瀝青橡膠粘結(jié)劑橡膠瀝青砂膠施工

SMA（改性瀝青）攤鋪2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa10第一節(jié)概述——公路鋼橋橋面橋面鋪狀厚度規(guī)定鋼橋RC或PC橋面板的鋪裝層厚度熱伴混合瀝青混凝土通常為5～8cm；乳態(tài)瀝青混凝土為5～6cm；透水性瀝青混凝土為7～9cm。鋼橋面通常采用乳態(tài)瀝青或環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝（造價高，但其粘結(jié)性和韌性好），當鋼橋面為焊接時鋪裝層厚度通常為5～6cm，鋼橋面為螺栓連接時鋪裝層厚度要加厚到為7～8cm。而且，為了保證鋼橋面板和橋面鋪裝形成一個整體，鋼橋面板通常要進行表面處理或采取其他措施。人行道可以采用瀝青表面處理或鋪裝層厚為2～3cm的瀝青混凝土。對于鋼橋面人行道板，可以采用厚度為2～5mm的彩色環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa11第一節(jié)概述——鐵路鋼橋橋面鐵路橋橋面明橋面(openfloor)

沒有道碴，主要由橋枕、護木、正軌及護軌等組成。道碴橋面(solidfloor)

第一節(jié)概述——鐵路鋼橋橋面明橋面定義：鋼橋橋面不鋪道碴，而將軌枕(大多為木枕）直接鋪在縱梁上（橋枕下刻槽），稱為明橋面（opendeck）。組成：主軌、護軌、橋枕和護木，其中，在主軌和護軌下方設置墊板，用螺紋道釘或螺栓將墊板固定在橋枕上；護木的作用是固定軌枕的相對位置，應用螺栓與軌枕連接牢固。第一節(jié)概述——鐵路鋼橋橋面明橋面特點：二期恒載小。長期運營后發(fā)現(xiàn)存在著一些缺點，木材用量大，每延長米橋面約需木材0.4~0.5立方米（不包括人行道和軌道中心步板），而且由于木材腐朽，使用壽命很短。需要聯(lián)結(jié)的部位繁多，聯(lián)結(jié)的方式和作業(yè)項目比較繁瑣，維修周期很短，不便實現(xiàn)機械化作業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計，橋面養(yǎng)護工作量占鋼橋養(yǎng)護總作業(yè)量的比例較高，因此鋼橋養(yǎng)護效率低，養(yǎng)護成本高。鋼軌接頭處的四根橋枕，因受到比正常情況下傳來的較大沖擊力，即受到的破壞力也大，造成橋枕下切、劈裂、折斷，使用周期縮短(由原來的18年，縮短為2-3年)。長期下去會造成螺紋道釘齊頭磨斷、T型螺栓松動脫落、K型鐵墊板折斷等現(xiàn)象。第一節(jié)概述——鐵路鋼橋橋面明橋面特點：明橋面系的縱橫梁直接承受列車的沖擊作用，影響線短，加載頻繁。日本東海道新干線(運行速度210km/h)在運營10年后明橋面出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象顯著增多。如美國PrairieDuChien橋、WaltWhitman橋，我國京津線楊村橋、京山線飲馬河橋、京廣線渠馬河橋疲勞開裂以及京山線北運河7孔31.68m下承桁梁的縱梁腹板加勁肋下端水平裂紋、湘桂線浪江橋縱梁水平裂紋。橋面上經(jīng)常有人作業(yè)，無法適應高速行車的要求。噪聲大、污染環(huán)境、整體性差，在鐵路提速中出現(xiàn)了橫向振幅超限、橋面穩(wěn)定性差等問題，高速鐵路不宜采用。一般車速不高于160km/h，經(jīng)加固橋枕與縱梁的連接后車速可提高至200km/h（如廣深線石灘橋）。平曲線、豎曲線、緩和曲線、大于4‰的陡坡、變坡點在一般情況下均不能設在橋上。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa15第一節(jié)概述——鐵路鋼橋橋面2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa16第一節(jié)概述——鐵路鋼橋橋面第一節(jié)概述——鐵路鋼橋橋面道碴橋面定義與組成：鋪設道碴的橋面稱為道碴橋面（ballasteddeck），包括鋼軌、護軌、軌枕（一般為預應力混凝土枕）、道碴、擋碴墻等。道床作用：減弱對橋的沖擊；緩和列車的振動；防止枕木移位；將車輪集中荷載分布到梁頂面；調(diào)整軌底標高。擋碴墻作用：擋住道碴。為使其不參與主梁的受力，沿縱向每隔3～4m，設橫向斷縫（包括其縱向鋼筋），縫內(nèi)填塞防水材料。單線鐵路橋道碴槽寬不得小于3.9m（4.2m或更大），枕木應高出擋碴墻頂面。枕木底下道碴厚度一般不得小于25cm，以適應機械化養(yǎng)護操作。概述——鐵路鋼橋橋面道碴橋面特點：二期恒載大。提高鋼梁的重量和整體性，在橋面系上設置混凝土橋面板或鋼橋面板，橋面板上設有碴軌道，可大大增加橋梁的橫向剛度，改善橋梁動力性能，減少維修工作量，減少噪聲。高速列車要求承軌結(jié)構(gòu)具有較高的平順性。為保證線路的平順性，設計時力求降低梁體的徐變拱度?？梢酝ㄟ^鋪設道碴調(diào)節(jié)軌道標高，使軌道平順，滿足結(jié)構(gòu)要求。歐洲高速鐵路采用較多。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa19第一節(jié)概述——鐵路鋼橋橋面鐵路橋道碴橋面結(jié)構(gòu)示意圖2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa20第一節(jié)概述——鐵路鋼橋橋面鐵路橋鋼筋混凝土道碴橋面結(jié)構(gòu)示意圖2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa21第一節(jié)概述——鐵路鋼橋橋面寧波鐵路樞紐新建北環(huán)線上甬江左線特大橋主橋，主橋設計橋型為鋼-混結(jié)合梁斜拉橋，全長909m，主跨以468m鋼-混結(jié)合梁跨越甬江，中跨419m為鋼箱梁，邊跨采用預應力混凝土箱梁，孔跨布置為（54+50+50+66+468+66+50+50+54）m。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa22第一節(jié)概述——鐵路鋼橋橋面合肥樞紐南環(huán)線工程某橋為連續(xù)鋼桁梁柔性拱結(jié)構(gòu)，孔跨為(114.75+229.5+114.75)m，采用有豎桿N型三角桁式，節(jié)間長度12.75m，其中邊跨9個節(jié)間，中跨18個節(jié)間；桁高15m，斜腹桿傾角40.36°；拱肋采用圓曲線，矢高(上弦以上)45m，矢跨比為1/4.5，鋼梁全長461m，梁端距支座中心1.0m。結(jié)構(gòu)采用兩片主桁，主桁中心距15m，雙線鐵路間距4.6m，道砟槽內(nèi)寬9.0m，兩側(cè)人行道寬各1.35m；上弦及拱肋設縱向平聯(lián)，交叉形布置；每兩個節(jié)間設置一道橫聯(lián)(橋門)；吊桿為箱型截面，中間不設置橫撐。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa23第一節(jié)概述——鐵路鋼橋橋面鋼橋面系與下弦聯(lián)接，由橋面板、橫梁、次橫梁、縱向U肋、I肋共五部分組成；道碴范圍內(nèi)采用(14+3)mm復合鋼板，其余部分采用16mm普通鋼板，全橋縱橫向連續(xù)，縱向與下弦頂板伸出肢焊接，橫向分段焊接。本橋U肋設置在道碴槽范圍內(nèi)，其他位置設置I肋。U肋高度260mm，厚8mm，間距600～700mm，I肋高度150mm，厚12mm。U肋、I肋全橋連續(xù)，遇橫梁、橫肋腹板則開孔穿過。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa24第一節(jié)概述——鐵路鋼橋橋面武漢天興洲長江大橋是世界上第一座按四線鐵路修建的雙塔三索面三主桁公鐵兩用斜拉橋，其正橋全長4657米，全橋共91個橋墩，其中公鐵合建部分長2842米。上層公路為六車道，寬27米。下層鐵路為四線，其中兩線一級干線、兩線客運專線。南汊主橋為（98+196+504+196+98）米雙塔三索面公鐵兩用鋼桁梁斜拉橋。斜拉橋主梁為板桁結(jié)合鋼桁梁，三片主桁，桁寬2×15米，鋼梁全長1092米；主塔采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，承臺以上高度為188.5米；每塔兩側(cè)各有3×16根斜拉索。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa25第一節(jié)概述——鐵路鋼橋橋面武漢天興洲長江大橋公路橋面采用鋼正交異性板橋面，橋面板厚16mm，下設U形縱向加勁肋；鐵路橋面系采用縱橫梁體系，道碴橋面。鐵路縱梁上翼緣設剪力釘與混凝土道碴橋面板聯(lián)為一體。道碴槽板為C50普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa26第一節(jié)概述——鐵路鋼橋橋面京滬高速鐵路南京大勝關長江大橋位于既有南京長江大橋上游20km處，是京滬高速鐵路和滬漢蓉鐵路越江通道，設計時速為300km，同時搭載雙線地鐵，為六線鐵路橋。大橋全長14.789km，跨水面正橋長1615m，采用雙孔通航的六跨連續(xù)鋼桁拱橋（109+192+2×336+192+109）m，采用三桁承重結(jié)構(gòu)，三個主墩基礎采用46根Φ3.2m/Φ2.8m的鉆孔樁基礎，承臺平面尺寸為34m×76m，樁長107～112m。通航凈高32m，可以確保萬噸級巨輪通過。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa27第一節(jié)概述——鐵路鋼橋橋面

京滬高速鐵路南京大勝關長江大橋橋面結(jié)構(gòu)采用了剛度較高、整體性較好的正交異性板整體鋼橋面。由縱肋（梁）、橫肋（梁）及其加勁的鋼橋面板組成。鋼橋面板和下弦桿焊接形成板桁組合結(jié)構(gòu)，橋面板直接與下弦桿共同受力。橋面板上鋪混凝土道碴槽，承載道碴軌道結(jié)構(gòu)，道碴槽板和鋼橋面板通過栓釘剪力連接件結(jié)合。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa28第一節(jié)概述——橋面系梁格定義：橫梁和縱梁在平面上通常布置成梁格的形式，稱為橋面系梁格，支承橋面板。應用：桁架橋、拱橋和下承式梁橋等，通常設置橫梁(floorbeam)和縱梁(stringer)，把橋面板荷載傳遞到桁架節(jié)點或拱肋及系梁節(jié)點。(a)縱梁連接于橫梁上的結(jié)構(gòu)形式2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa29第一節(jié)概述——橋面系梁格

橫梁：橫梁除了與縱梁共同承受橋面板荷載外，還作為主梁的橫向聯(lián)系起到荷載橫向分配的作用，要求橫梁有足夠的剛度；中橫梁：橫梁對縱梁起到支點作用，橫梁梁高通常比縱梁梁高大；端橫梁：在主梁支點處，為了保證橋梁的整體剛度和很好地分配支點處的剪力，要求設置剛度較大的端橫梁。(b)縱梁支承于橫梁頂板上的結(jié)構(gòu)形式2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa30第一節(jié)概述——橋面系梁格縱梁與橫梁的連接有以下兩種形式

1、縱梁連接于橫梁上的結(jié)構(gòu)形式

(如圖(a))縱梁在橫梁處斷開，梁端與橫梁連接。其中，公路橋的縱梁頂面一般與橫梁同高，鐵路橋橋面也可以將縱梁頂面做得比橫梁低，將枕木固定在縱梁上。該形式結(jié)構(gòu)連接比較復雜，但主梁、橫梁和縱梁頂面在同一高度，與橋面板共同作用較好，可以提高橋梁的整體剛度。2、縱梁支承于橫梁頂板上的結(jié)構(gòu)形式

(如圖(b))該結(jié)構(gòu)形式需要設置保證縱梁橫向穩(wěn)定性的裝置，而且縱梁最好不間斷聯(lián)系通過三根以上的橫梁。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa31第一節(jié)概述——橋面系梁格斜交橋的端橫梁通常與支座的支承線平行，中間橫梁有平行于端橫梁布置或垂直于主梁布置兩種布置方式。橫梁與主梁的連接有以下幾種方式：橫梁直接支承于主梁上（上承式）；橫梁位于主梁中間；橫梁設置于主梁下端（下承式）；橫梁由吊桿直接懸吊于主梁之下（下承式拱橋）；由立柱把橫梁支承于主梁之上。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa32第二節(jié)鋼筋混凝土橋面——鋼筋混凝土橋面的構(gòu)造鋼筋混凝土橋面板，經(jīng)濟、整體性好、受力可靠，而且設計與施工簡單，是中小跨徑公路鋼橋中采用最多的橋面形式。鋼筋混凝土橋面板一般做成兩端懸臂的連續(xù)板，支承于鋼梁腹板處的頂板或橋面系梁格上。橋面板在腹板處的頂板或橋面系梁格上設置倒梯形梗肋，橋面板在梗肋之間一般做成等截面，在懸臂部分做成變截面的形式。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa33第二節(jié)鋼筋混凝土橋面——鋼筋混凝土橋面的構(gòu)造（一）橋梁橫截面標高的調(diào)整（設置橋面橫坡或超高需要）調(diào)整墩臺頂面標高：該方法結(jié)構(gòu)簡單，比較適合于橋面橫坡不變的情況，但采用這種方法時，主梁腹板與橫梁的連接會出現(xiàn)傾斜或各主梁的橫梁設置位置高度不同，會給鋼結(jié)構(gòu)的制作和安裝帶來一定的困難。鋼梁腹板采用不同的截面高度：該方法鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造復雜，制作和安裝都有較大的困難，一般較少采用。采用變厚度橋面板或設置三角墊層：該方法鋼橋的自重增加較多，一般也很少采用。根據(jù)橋面標高需要橋面板設置不同高度的倒梯形梗肋：該方法構(gòu)造簡單，橋面板可以做成等厚度結(jié)構(gòu)，自重增加較小，同時可以適應翼緣板頂面不平整和橋面橫坡或超高的變化，該方法還可以增加橋面板支承處的截面高度和滿足梁端橋面板變厚度的需要，是鋼筋混凝土橋面板中采用最多的結(jié)構(gòu)形式。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa34第二節(jié)鋼筋混凝土橋面——鋼筋混凝土橋面的構(gòu)造鋼筋混凝土橋面板，由于以下原因，一般采用現(xiàn)澆。鋼橋施工一般先架設鋼梁和橋面系梁格，利用架設好鋼梁和橋面系梁格作為澆注橋面板混凝土的支架，可以節(jié)省材料提高經(jīng)濟效益。通過調(diào)整橋面板梗肋高度，便于調(diào)整鋼梁和橋面系梁格的頂面標高、橋面橫坡和超高。有利于提高鋼橋的整體工作性能和整體剛度。便于通過調(diào)整橋面板寬度和懸臂長度等，適應橋梁寬度變化和平面線性的變化，簡化鋼結(jié)構(gòu)的設計。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa35第二節(jié)鋼筋混凝土橋面——橋面板截面形狀鋼筋混凝土橋面板倒梯形梗肋一般構(gòu)造通常要滿足以下條件：為了減小橋面板截面變化處的應力集中，梗肋的坡度宜小于1:3；梗肋的總高度滿足橋面標高的需要；梗肋的最小高度應滿足下圖所示的高度要求。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa36第二節(jié)鋼筋混凝土橋面——橋面板截面形狀橋面板倒梯形梗肋鋼箱梁橋砼橋面板的梗肋工字型鋼板梁橋鋼筋混凝土橋面板倒梯形梗肋2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa37第二節(jié)鋼筋混凝土橋面——橋面板截面形狀鋼筋混凝土橋面懸臂部分的截面

（盡可能做成（a)形式，當橋面板的懸臂部分較大，設置托梁及邊縱梁，采用（c）～（f）形式)2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa38第二節(jié)鋼筋混凝土橋面——梁端橋面板梁端橋面板：梁端橋面板必須加厚并加強配筋（梁端由于伸縮縫、橋面高差和梁端轉(zhuǎn)角等原因，車輪荷載容易產(chǎn)生沖擊作用。）

當梁端橋面板懸出部分

過大，增加橋面板板厚不

能滿足要求時，可以用設

置端托架方法減小梁端橋

面板的受力。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa39第二節(jié)鋼筋混凝土橋面——橋面板板厚鋼橋的鋼筋混凝土橋面板的強度和裂縫寬度限制都要求比鋼筋混凝土橋梁更高，原因如下：橋面板直接承受車輪荷載作用和車輪荷載的沖擊作用，橋面板的活載占總設計荷載的比例較大，容易產(chǎn)生疲勞破壞；鋼橋的剛度一般比鋼筋混凝土橋梁的剛度小，橋面板的受力較復雜。特別是為了減小橋面板跨徑在主梁與主梁之間設置剛度較小的縱梁時，主梁與縱梁形成剛度差，橋面板受力不均勻；橋面板厚度與鋼筋混凝土主梁梁高等相比很小，截面尺寸的誤差對橋面板承載能力的影響較大；橋面板直接承受超重車輛的車輪集中荷載，使得橋面板承受的實際荷載大于設計荷載；橋面板容易受到橋面上雨水等的侵蝕，鋼筋容易被腐蝕。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa40第二節(jié)鋼筋混凝土橋面——橋面板板厚為了提高橋面板的承載能力和耐久性，采取增加混凝土板厚的方法。例如日本《道路橋示方書》規(guī)定的混凝土板厚方法車行道部分的橋面板厚度不得小于160mm

2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa41第二節(jié)鋼筋混凝土橋面——橋面板板厚為了提高橋面板的承載能力和耐久性，限制橋面板主筋使用應力的方法：對于鋼筋混凝土橋面板的鋼筋最大使用應力要小于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋容許應力的80％左右；對于結(jié)合梁等維修困難的橋梁，鋼筋最大使用應力一般控制在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋容許應力的67%以內(nèi)。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa42第二節(jié)鋼筋混凝土橋面——配筋特點

(a)配筋示意圖(b)梗肋部分配筋鋼筋混凝土橋面板配筋包括主筋、分布筋、梗肋加強筋和梁端橋面板加強筋等組成

2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa43第二節(jié)鋼筋混凝土橋面——配筋特點日本《道路橋示方書》對鋼橋的鋼筋混凝土橋面板配筋作了如下詳細規(guī)定，可作為參考。應該采用螺紋鋼筋，鋼筋直徑原則上采用13、16或19mm；鋼筋保護層厚3cm以上；鋼筋中心間距10cm以上30cm以下，并且受拉主筋間距不得超過橋面板的總厚度；截面內(nèi)受壓側(cè)鋼筋原則上不得少于受拉主筋的1/2；連續(xù)板的主筋可以在距支點L/6處（L為橋面板計算跨徑）彎起，跨中斷面受拉主筋的80％和支點斷面受拉主筋的50％以上的主筋必須連續(xù)通過不得彎起；橋面板梗肋高度大于8cm時，需設置直徑不小于13mm的構(gòu)造鋼筋，鋼筋間距不得大于橋面板下緣鋼筋間距的2倍；梁端橋面板沒有端橫梁等支承時，從梁端到1/2橋面板跨度范圍內(nèi)，橋面板橫橋向鋼筋用量，應為同等跨徑連續(xù)板或簡支板所需主筋用量的2倍；梁端懸臂部分的橋面沒有端橫梁或端托架等支承時，梁端懸臂板的鋼筋用量，應為普通懸臂板所需鋼筋用量的2倍。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa44第二節(jié)鋼筋混凝土橋面——鋼筋混凝土橋面板的受力特性根據(jù)支承條件和受力不同，分為單向板、雙向板和懸臂板

鋼橋的鋼筋混凝土橋面板是支承于主梁或橋道梁上的板結(jié)構(gòu)，在荷載作用下，由于主梁或橋道梁的變形，橋面板的受力特性為彈性支承的連續(xù)板。要精確分析鋼筋混凝土橋面板的受力比較復雜。在工程設計中通常采用一些近似的簡化計算方法。目前，鋼筋混凝土橋面板的設計主要有以下兩種簡化計算方法：假設鋼筋混凝土橋面板為剛性支承于主梁或橋道梁上，同時利用“荷載有效分布寬度的概念”把橋面板進一步簡化為梁計算，然后考慮主梁的約束作用對計算結(jié)果進行修正的方法；第二種是采用經(jīng)驗公式的設計計算方法。例如，美國ASSHTO中有鋼筋混凝土橋面板設計計算方法規(guī)定和日本《道路橋示方書》中對鋼橋鋼筋混凝土橋面板設計計算的規(guī)定，都是采用經(jīng)驗公式的計算方法。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa45第二節(jié)鋼筋混凝土橋面——鋼筋混凝土橋面板的受力特性日本《道路橋示方書》中對鋼橋鋼筋混凝土橋面板設計計算的規(guī)定

根據(jù)不同跨徑的各向同性簡支或者懸臂單向板在車輛荷載作用下的理論分析結(jié)果，并且考慮10%～20%的富余量而得到的經(jīng)驗公式。

橋面板的單位板寬恒載設計彎矩按表3-2-2所示的公式計算；活載設計彎矩（計入沖擊力）按表3-2-3所示計算公式計算；對于簡支板和連續(xù)板，當計算跨徑與行車方向垂直時表3-2-3中的計算結(jié)果還應乘以表3-2-4的修正系數(shù)。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa46第二節(jié)鋼筋混凝土橋面——鋼筋混凝土橋面板的受力特性日本《道路橋示方書》中對鋼橋鋼筋混凝土橋面板設計計算的規(guī)定2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa47第二節(jié)鋼筋混凝土橋面——鋼筋混凝土橋面板的受力特性美國ASSHTO中的設計計算方法（活載部分）簡支板和連續(xù)板的單位板寬活載設計彎矩M（不計沖擊力）按以下方法計算：2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa48第三節(jié)鋼橋面結(jié)構(gòu)示意圖優(yōu)點：自重輕、極限承載力大、節(jié)省空間、適用范圍廣；受力：鋼橋面板作為主梁上翼板一部分參與主梁共同工作的同時，還要直接承受車輪荷載的作用，受力比較復雜；注意：對每一個細部構(gòu)造都必須合理設計，防止出現(xiàn)應力集中和不利的受力，導致結(jié)構(gòu)的疲勞破壞或其他形式的脆性破壞；主要內(nèi)容：敘述鋼橋面的構(gòu)造原理、受力特點、細部構(gòu)造的設計方法和計算要點。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa49第三節(jié)鋼橋面——構(gòu)造結(jié)構(gòu)示意圖頂板：行車道部分的鋼橋面板頂板板厚不應小于14mm；人行道部分的鋼橋面板頂板板厚不應小于10mm?？v肋：開口截面加勁肋和閉口截面加勁肋兩種結(jié)構(gòu)形式；加勁肋的最小板厚不應小于8mm。橫肋→橫梁（截面尺寸和剛度較大橫肋）→橫隔板（箱型截面鋼梁，箱內(nèi)采用帶肋板件將箱梁封閉）：橫肋的截面高度比縱肋高，間距比縱肋大。當采用開口截面縱肋時橫肋間距要小一些，通常為1.0～2.5m；當采用閉口截面縱肋時橫肋間距通常為2.0～4.0mm。橫肋的截面尺寸一般由計算確定。橫肋一般采用倒T形截面。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa50第三節(jié)鋼橋面——構(gòu)造8.2.3縱向加勁肋應滿足以下要求：2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa51第三節(jié)鋼橋面——構(gòu)造8.2.4橫向加勁肋間距應滿足以下要求：2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa52第三節(jié)鋼橋面——構(gòu)造縱肋結(jié)構(gòu)形式間距在300～400mm左右間距在600～850mm。

開口截面縱肋閉口截面縱肋鋼橋面作為主梁的一部分，縱肋與頂板參與主梁共同受力，通常要求縱肋具有較好的連續(xù)性，縱肋與橫肋交叉處，采用縱肋連續(xù)通過的結(jié)構(gòu)形式。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa53第三節(jié)鋼橋面——構(gòu)造受壓板件的加勁肋幾何尺寸（圖5.1.5）應滿足以下要求：2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa54第三節(jié)鋼橋面——構(gòu)造受壓板件的加勁肋幾何尺寸（圖5.1.5）應滿足以下要求：2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa55第三節(jié)鋼橋面——連接連接形式：工廠連接和工地連接縱肋和橫肋：不連接及采用角焊縫連接。工廠連接頂板與縱肋及橫肋的連接采用角焊縫連接。縱肋與橫肋不連接，適用于受拉區(qū)的縱橫肋交叉結(jié)構(gòu)。

受壓區(qū)的縱橫肋交叉結(jié)構(gòu)為了防止縱肋的局部失穩(wěn)，縱肋的單側(cè)與橫肋腹板用角焊縫連接。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa56第三節(jié)鋼橋面——連接鋼梁分段：鋼橋面板的劃分，要根據(jù)制作、運輸和施工架設等具體條件確定，在可能的條件下，盡可能減少橋面板的工地連接?？v向接頭盡可能避開車輪荷載作用較高的軌跡線，盡可能利用中央隔離帶或安全帶等設置橋面板縱向接頭。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa57第三節(jié)鋼橋面——力學特性及有效分布寬度鋼橋面板的力學特性鋼橋面板不僅作為橋面系直接承受車輪荷載作用，而且還作為主梁一部分參與主梁共同受力，其力學行為十分復雜。通常按三個基本結(jié)構(gòu)體系對鋼橋面板加以研究。結(jié)構(gòu)系I：由頂板和縱肋組成的結(jié)構(gòu)系看成是主梁（橋梁主要承載構(gòu)件）的一個組成部分，參與主梁共同受力，稱為主梁體系。結(jié)構(gòu)系II：由縱肋、橫肋和頂板組成的結(jié)構(gòu)系，頂板被看成縱肋、橫肋上翼緣的一部分。結(jié)構(gòu)系II起到了橋面系結(jié)構(gòu)的作用，把橋面上的荷載傳遞到主梁和剛度較大的橫梁，稱為橋面體系。結(jié)構(gòu)系III：本結(jié)構(gòu)系把設置在肋上的頂板看成是各向同性的連續(xù)板，這個板直接承受作用于肋間的輪荷載，同時把輪荷載傳遞到肋上，稱為蓋板體系。在荷載作用下，鋼橋面板任何一點的內(nèi)力可由上述三個基本結(jié)構(gòu)系的內(nèi)力適當疊加而近似地求出。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa58第三節(jié)鋼橋面——力學特性及有效分布寬度鋼橋面板的力學特性在結(jié)構(gòu)系I中的鋼橋面板，通過頂板與腹板的焊接使橋面板成為主梁的一部分而共同工作。如果把參與主梁共同工作的有效寬范圍內(nèi)的加勁板看作主梁截面中的一部分，鋼橋面板的內(nèi)力計算與一般梁橋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算相同。因而，結(jié)構(gòu)系I中要解決的僅僅是鋼橋面板有效寬度如何確定的問題。對于結(jié)構(gòu)系II，鋼橋面板可以看成為支承于主梁和橫梁上的橋面系結(jié)構(gòu)，它把橋面板自重和橋面板上的外力傳遞到主梁和橫梁。結(jié)構(gòu)系II的計算轉(zhuǎn)化為橋面系結(jié)構(gòu)的計算。結(jié)構(gòu)系III指的就是直接承受輪重并將輪重傳遞到加勁肋上的頂板。當頂板上的輪重逐漸加大時，頂板的彎曲應力便逐步地進入薄膜應力狀態(tài)，平板的承載力變得比用一次彎曲理論求出的計算值大得多，這個問題已被實驗所證實。所以，在鋼橋面板靜力強度計算中，結(jié)構(gòu)系III的應力可以忽略不計；但結(jié)構(gòu)體系III的活載應力對加勁肋與頂板焊縫處的疲勞極為不利，在設計中必須驗算它們的疲勞壽命。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa59第三節(jié)鋼橋面——力學特性及有效分布寬度鋼橋面板的有效計算寬度（有效分布寬度）正交異性鋼橋面板是由蓋板和縱橫肋組成的肋板式結(jié)構(gòu)，由于剪力滯的影響，在荷載作用下蓋板或翼緣板應力不是均勻分布的，通常腹板附近應力比其它地方大。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa60第三節(jié)鋼橋面——力學特性及有效分布寬度在工程設計計算中為了簡化計算，通常假設頂板或翼緣板應力按最大應力均勻分布，并且按力的等效原則，由下式確定有效分布寬度如果用有效分布寬度代替頂板或翼緣板的實際寬度，可以把肋板式結(jié)構(gòu)簡化為由單個或多個梁肋和具有相應有效分布寬度的頂板或翼緣板組成的初等梁或桿系結(jié)構(gòu)，按材料力學中學過的初等梁理論計算。鋼橋面板的有效寬度一般與跨度、支承條件以及荷載形式等許多因素有關。主梁體系和橋面體系的傳力途徑不同，它們的有效寬度也不同。由于鋼橋面板的構(gòu)造和受力均很復雜，精確計算比較困難，實際設計中，通常采用簡化的近似計算方法。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa61第三節(jié)鋼橋面——力學特性及有效分布寬度主梁體系（結(jié)構(gòu)系I）有效分布寬度（日本）跨中斷面中間支點斷面簡支梁連續(xù)梁懸臂梁2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa62第三節(jié)鋼橋面——力學特性及有效分布寬度橋面板體系（結(jié)構(gòu)系II）有效分布寬度（日本）縱肋的有效寬度CL沿橋跨不變，等效跨徑l按相鄰橫肋（橫梁）間距的0.6倍計算。開口縱肋計算跨徑閉口縱肋式中：2b為縱肋的相鄰腹板中心間距；l為換算跨徑?？v肋可以看作彈性支承于橫肋，橫肋由主梁腹板支承；主梁腹板和橫梁可以近似假設為剛性支承。2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa63第三節(jié)鋼橋面——力學特性及有效分布寬度橋面板體系（結(jié)構(gòu)系II）有效分布寬度（日本）橫肋的有效寬度的變化規(guī)律根據(jù)不同支承條件確定，變化形式與主梁體系類似，但是橫肋的跨徑為主梁相鄰腹板間距離或主梁腹板到懸臂邊緣的距離，等效跨徑的計算方法與主梁體系類似。簡支橫向加勁肋計算跨徑式中：2b為橫肋（橫梁）的相鄰腹板中心間距

；l為換算跨徑。

連續(xù)橫向加勁肋懸臂橫向加勁肋2023/2/5TongjiUniversity,KunquanMa64第三節(jié)鋼橋面——計算方法方法一：整體計算法——將橋面和主梁共同作為一個整體計算，同時考慮主梁體系的整