淺談混凝土橋梁橋面構造
2016-08-22
一、橋面鋪裝
1、橋面鋪裝也稱行車道鋪裝，或者橋面保護層，它是車輪直接作用的部位，其作用在于防止車輛輪胎直接磨損屬于主梁整體部分的行車道板，防止主梁遭受雨水的侵蝕，并對車輛輪重的集中荷載起一定的分布作用。
因此，橋面鋪裝要求具有抗車轍、行車舒適、抗滑耐磨、低溫抗裂、不透水、剛度好等性能。橋面鋪裝部分在橋梁恒載中占有相當?shù)谋壤绕鋵π】鐝綐蛄焊鼮轱@著，故還應當盡量減小鋪裝的質量。
2、橋面應設置縱橫坡，以利于雨水迅速排除，防止或減少雨水對鋪裝層的滲透，從而保護橋面板，延長橋梁的使用壽命。
橋面的橫坡通常設置為雙向的，橫坡坡度可按道路橫坡取用或增加5%。對瀝青或水泥混凝土鋪裝，行車道路面一般采用拋物線形橫坡，人行道則用直線形。
3、橋面鋪裝常采用碎石、瀝青表面處理、水泥混凝土和瀝青混凝土鋪裝等各種類型。水泥混凝土和瀝青混凝土鋪裝能滿足各項要求，應用廣泛。特別是高速公路和一級公路上的特大橋、大橋的橋面鋪裝宜采用瀝青混凝土。
水泥混凝土鋪裝的耐磨性能好，適合重載交通，但養(yǎng)生期長，日后修補較麻煩。鋪裝層的混凝土強度等級不低于C40，鋪裝厚度不小于80mm，鋪設時要求有較好的密實度，避免二次成型。為使鋪裝層有足夠的強度和良好的整體性，鋪裝層內(nèi)還應配置直徑不小于8mm、間距不大于100mm的雙向鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)順橋向和橫橋向每米長度截面面積均不小于500mm?。
瀝青混凝土橋面鋪裝應由粘結層、防水層及瀝青表面層組成。高速公路、一級公路的瀝青混凝土鋪裝層厚度為70～80mm，必要時可增至100mm；二級及二級以下公路為50～80mm。瀝青鋪裝應按照《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTJ014-97）中有關規(guī)定辦理。瀝青混凝土鋪裝的重量小，維修養(yǎng)護方便，鋪筑后幾小時就能通車運營，行車舒適，但容易老化和變形，受溫度影響較大。
二、橋面防水與排水系統(tǒng)
1、防水層
橋面的防水主要由設置防水層來完成。防水層的作用是將透過鋪裝層滲下的雨水匯集于排水系統(tǒng)排出。橋面的防水層設置在橋面鋪裝層下面?！稑蛞?guī)》（JTG D6）規(guī)定，橋面鋪裝要設置防水層，但其方法和形式應當式當?shù)氐臍夂?、雨量和橋梁結構形式等具體情況而定。
防水層應采用便于施工、堅固耐久、質量穩(wěn)定的防水材料。當前，橋梁中常用的防水層有以下三種類型：
?。?）瀝青涂膠下封層，即首先灑布薄層瀝青或改性瀝青，其上再撒布一層砂子，然后經(jīng)反復碾壓而成。
?。?）涂刷高分子聚合物涂料，如聚氨酯膠泥、環(huán)氧樹脂、陽離子乳化瀝青、氯丁膠乳等。
?。?）鋪裝瀝青或改性瀝青防水卷材，以及浸漬瀝青的無紡土工布等。
2、排水系統(tǒng)
為了迅速排除橋面積水，保證行車的安全，橋面應設置排水系統(tǒng)。排水系統(tǒng)主要由設置橋面縱橫坡及一定數(shù)量的泄水管等組成。
泄水管的設置應依據(jù)設計徑流量計算確定。通常當橋面縱坡大于2%，而橋長小于50m時，一般雨水可流至橋頭從引道上排除，橋上就可以不設專門的泄水管。此時，為避免雨水沖刷引道路基，可在橋頭的兩側設置流水槽。當橋面縱坡大于2%時，但橋長超過50 m時，為防止雨水積滯，橋面上應當每隔12～15m設置一個泄水管。當橋面縱坡小于2%時，一般則宜每隔6～8m設置一個泄水管。另外，在橋梁伸縮縫的上游方向應增設泄水管，在凹曲線的最低點及其前后3～5m處，也應各設置一個泄水管。
泄水管的內(nèi)徑一般為100～150㎜，高速公路以及一級公路，一般采用直徑為150㎜的泄水管，間距在4～5m之間。泄水管可沿行車道的兩側左右對稱排列，也可交錯排列。
梁式橋上常用的泄水管設置在行車道的邊緣處，離緣石的距離為0.10～0.50m，橋面水流入泄水管后直接向下排放。也可將泄水管布置在人行道下面，橋面水通過設在緣石或人行道構件側面的進水孔流入泄水孔。泄水管下端應伸出行車道板底面以下至少0.15～0.20m，以防止浸潤橋面板。管道與防水層緊密結合，以便防水層上的滲水能通過泄水管道排出橋外。
對于不設人行道的小橋，可以直接在人行道兩側的安全帶或緣石上預留橫向孔道，用鐵管或竹管將水排出橋外，管口要伸出橋外20～30㎜以便滴水，但這種做法因孔道坡度較緩容易阻塞。
對于跨越公路、鐵路、通航河流的橋梁以及城市橋梁，為保證橋下行車安全以及公路衛(wèi)生的需要，應設置封閉式的排水系統(tǒng)，將流入泄水管中的雨水匯集到縱向排水管內(nèi)，并通過設在墩臺處的豎向排水管流入地面排水設施或河流中。
三、橋梁伸縮縫
橋梁伸縮裝置直接暴露在大氣中，承受車輛、人群荷載的反復作用，很小的缺陷和不足，都會引起跳車等不良現(xiàn)象，從而使其承受很大的沖擊甚至影響到橋梁結構本身和同行者的安全，是橋梁結構中最易損壞又難修繕的部位。
1、橋梁伸縮縫應滿足下列要求
（1）能夠滿足橋梁自由伸縮的要求，保證有足夠的伸縮量；
?。?）伸縮裝置牢固可靠，與橋梁結構連為整體，抗沖擊，經(jīng)久耐用；
?。?）橋面平坦，行駛性良好，車輛駛過時應平順，無突跳和噪聲；
?。?）具有能夠安全防水和排水的構造，有效防止雨水滲入；
?。?）能有效防止垃圾滲入阻塞。
?。?）構造簡單，施工、安裝方便，且養(yǎng)護、修理和更換方便； （7）經(jīng)濟價廉；
2、伸縮縫的類型
（1）U形鋅鐵皮式伸縮縫
一般用于中、小跨徑的橋梁，所能適應的變形量在20～40㎜以內(nèi)。這種伸縮縫以U形鋅鐵皮作為跨縫材料，鋅鐵皮分上下兩層，上層的彎曲部分開鑿梅花眼，其上設置石棉纖維墊繩，然后用瀝青膠填塞，當橋面伸縮時鋅鐵皮隨之變形；下層鋅鐵皮可以將滲下的雨水沿橋橫向排處橋外。
人行道部分的伸縮縫構造，通常用一層U形鋅鐵皮跨搭，其上再填充瀝青即可。
?。?）TST碎石彈性伸縮縫
TST碎石彈性伸縮縫適用于伸縮縫不超過50㎜的中、小跨徑的橋梁，在現(xiàn)場將特制的彈塑性復合材料TST加熱熔融后，灌入經(jīng)過清洗加熱的碎石中，即形成TST碎石彈性伸縮縫。碎石用以支稱撐車輛荷載，TST彈塑性體在-25～+60℃條件下能夠滿足伸縮量的要求。
TST碎石彈性伸縮縫構造簡單，施工方便快捷，易于維修和更換，通常施工完成后2～3小時即可開放交通。由于TST碎石彈塑性體與前后橋面和路面鋪裝形成連續(xù)體，因而橋面平整無縫隙，行車時不致產(chǎn)生沖擊、震動等，舒適性較好，其本身的防水性也較好。TST碎石彈塑性體可以在各個方向發(fā)生變形，因此這種彈性伸縮縫還可以滿足彎橋、坡橋和斜橋在縱橫豎三個方向的伸縮與變形，也可用于人行道伸縮縫。
3、鋼板式伸縮縫
鋼板式伸縮縫是用鋼材作為跨縫材料，能直接承受車輪荷載的一種構造。
鋼板式伸縮縫的種類繁多，構造復雜，能夠適應較大范圍的梁端變形。它是一塊厚度約為10㎜的鋼板搭在斷縫上，鋼板的一側焊在錨固于鋪裝層混凝土內(nèi)的角鋼上，另一側可沿著對面的角鋼自由滑動。這種伸縮縫所能適應的變形量在40～60㎜以上。但由于一側固死，車輛駛過時，往往由于拍擊作用而使結構破壞，大大影響了伸縮縫的使用壽命。為此，可借助螺桿彈簧裝置來固定滑動鋼板，以消除不利的拍擊作用，并減小車輛荷載的沖擊影響。
4、橡膠伸縮縫
橡膠伸縮縫采用各種斷面形狀的橡膠帶作為嵌縫材料。由于橡膠既富有彈性，又易于膠貼，并且能滿足變形要求和具備防水功能，施工及養(yǎng)護維修也很方便，目前在國內(nèi)外橋梁工程中得到廣泛的應用。
橡膠伸縮縫根據(jù)橡膠帶傳力和橡膠機理的不同分為嵌固對接式和剪切式兩類。
嵌固對接式以橡膠帶的拉壓變形來吸收梁體的變形。橡膠帶的斷面有3節(jié)形、2孔條形、M形、W形等多種形式。通常將梁架好后，在梁端焊上角鋼，涂上膠后，再將橡膠條強行嵌入。
5組合式伸縮裝置
組合伸縮縫是采用橡膠與鋼板或型鋼組而成的，能夠適應更大的變形量。特大橋和大橋應采用這種伸縮縫。組合伸縮縫有多種形式，構造也較復雜。這類伸縮裝置，其構造的共同點在于均是由V形截面或其他截面形狀的橡膠密封條，嵌接于異形邊鋼梁和中鋼梁內(nèi)組成可伸縮的密封體。異型鋼梁直接承受車輛荷載，其高度應根據(jù)計算確定，但不應小于70㎜，并應具有強力的錨固系統(tǒng)。根據(jù)伸縮量的需要，可隨意增加中鋼梁和橡膠密封條的數(shù)量，加工組裝成各種伸縮量的系列產(chǎn)品。
四、人行道、欄桿、護欄與燈柱
1、人行道和安全帶
人行道的寬度由行人的交通量決定，可選用0.75m或1.0m，當寬度要求大于1.0m時，按0.5m的倍數(shù)增加。
安全帶可以做成預制快件或與橋面鋪裝層一起現(xiàn)澆。預制的安全帶有矩形截面和肋板式截面兩種，以矩形截面較為常用。安全帶應每隔2.5～3.0m做一斷縫，以免參與主梁受力而被損壞。
人行道的構造形式多種多樣，按施工方法的不同，可分為就地澆注式、預制裝配式、部分裝配和部分現(xiàn)澆的混合式。
2、欄桿和燈柱
欄桿是橋上的一種安全防護措施，要求既要堅固耐用，又要經(jīng)濟美觀欄桿的高度一般0.8～1.2m為宜，標準設計取用1.0m；欄桿柱的間距一般為1.6～2.7m標準設計取用2.5m.
欄桿的設計首先要滿足結構的受力的要求，還要考慮經(jīng)濟適用，施工方便，養(yǎng)護維修省力。城郊的公路橋、城市橋梁及重要的大橋應考慮欄桿的美觀性。設計和施工時還應當注意，在靠近橋面伸縮縫處的所有欄桿，均應能自由變形。
3、護欄
二、三、四級公路上的特大、大、中橋可設置欄桿和安全帶，也可采用將欄桿和安全帶有機結合的安全護欄。高速公路、一級公路上的橋梁則必須設置護欄。護欄的主要作用在于封閉沿線兩側，不使人畜與非機動車輛闖入公路；誘導視線；起到一些輪廓標的作用，使車輛盡量在路幅之內(nèi)行駛，并給駕駛員以安全感；同時還具有吸收碰撞能量、迫使失控車輛改變方向并使其恢復到原有行駛方向，防止其越出路外或跌落橋下的作用。
橋梁護欄的形式選擇，首先應滿足其防撞等級要求，避免在相應設計條件下的失控車輛躍出，同時還應考慮公路等級、橋梁護欄外側危險物的特征、美觀、經(jīng)濟性以及養(yǎng)護維修等因素。
參考文獻
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