浅谈混凝土桥梁桥面构造
2016-08-22
一、桥面铺装
1、桥面铺装也称行车道铺装，或者桥面保护层，它是车轮直接作用的部位，其作用在于防止车辆轮胎直接磨损属于主梁整体部分的行车道板，防止主梁遭受雨水的侵蚀，并对车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用。
因此，桥面铺装要求具有抗车辙、行车舒适、抗滑耐磨、低温抗裂、不透水、刚度好等性能。桥面铺装部分在桥梁恒载中占有相当的比例，尤其对小跨径桥梁更为显著，故还应当尽量减小铺装的质量。
2、桥面应设置纵横坡，以利于雨水迅速排除，防止或减少雨水对铺装层的渗透，从而保护桥面板，延长桥梁的使用寿命。
桥面的横坡通常设置为双向的，横坡坡度可按道路横坡取用或增加5%。对沥青或水泥混凝土铺装，行车道路面一般采用抛物线形横坡，人行道则用直线形。
3、桥面铺装常采用碎石、沥青表面处理、水泥混凝土和沥青混凝土铺装等各种类型。水泥混凝土和沥青混凝土铺装能满足各项要求，应用广泛。特别是高速公路和一级公路上的特大桥、大桥的桥面铺装宜采用沥青混凝土。
水泥混凝土铺装的耐磨性能好，适合重载交通，但养生期长，日后修补较麻烦。铺装层的混凝土强度等级不低于C40，铺装厚度不小于80mm，铺设时要求有较好的密实度，避免二次成型。为使铺装层有足够的强度和良好的整体性，铺装层内还应配置直径不小于8mm、间距不大于100mm的双向钢筋网，钢筋网顺桥向和横桥向每米长度截面面积均不小于500mm?。
沥青混凝土桥面铺装应由粘结层、防水层及沥青表面层组成。高速公路、一级公路的沥青混凝土铺装层厚度为70～80mm，必要时可增至100mm；二级及二级以下公路为50～80mm。沥青铺装应按照《公路沥青路面设计规范》（JTJ014-97）中有关规定办理。沥青混凝土铺装的重量小，维修养护方便，铺筑后几小时就能通车运营，行车舒适，但容易老化和变形，受温度影响较大。
二、桥面防水与排水系统
1、防水层
桥面的防水主要由设置防水层来完成。防水层的作用是将透过铺装层渗下的雨水汇集于排水系统排出。桥面的防水层设置在桥面铺装层下面。《桥规》（JTG D6）规定，桥面铺装要设置防水层，但其方法和形式应当式当地的气侯、雨量和桥梁结构形式等具体情况而定。
防水层应采用便于施工、坚固耐久、质量稳定的防水材料。当前，桥梁中常用的防水层有以下三种类型：
（1）沥青涂胶下封层，即首先洒布薄层沥青或改性沥青，其上再撒布一层砂子，然后经反复碾压而成。
（2）涂刷高分子聚合物涂料，如聚氨酯胶泥、环氧树脂、阳离子乳化沥青、氯丁胶乳等。
（3）铺装沥青或改性沥青防水卷材，以及浸渍沥青的无纺土工布等。
2、排水系统
为了迅速排除桥面积水，保证行车的安全，桥面应设置排水系统。排水系统主要由设置桥面纵横坡及一定数量的泄水管等组成。
泄水管的设置应依据设计径流量计算确定。通常当桥面纵坡大于2%，而桥长小于50m时，一般雨水可流至桥头从引道上排除，桥上就可以不设专门的泄水管。此时，为避免雨水冲刷引道路基，可在桥头的两侧设置流水槽。当桥面纵坡大于2%时，但桥长超过50 m时，为防止雨水积滞，桥面上应当每隔12～15m设置一个泄水管。当桥面纵坡小于2%时，一般则宜每隔6～8m设置一个泄水管。另外，在桥梁伸缩缝的上游方向应增设泄水管，在凹曲线的最低点及其前后3～5m处，也应各设置一个泄水管。
泄水管的内径一般为100～150㎜，高速公路以及一级公路，一般采用直径为150㎜的泄水管，间距在4～5m之间。泄水管可沿行车道的两侧左右对称排列，也可交错排列。
梁式桥上常用的泄水管设置在行车道的边缘处，离缘石的距离为0.10～0.50m，桥面水流入泄水管后直接向下排放。也可将泄水管布置在人行道下面，桥面水通过设在缘石或人行道构件侧面的进水孔流入泄水孔。泄水管下端应伸出行车道板底面以下至少0.15～0.20m，以防止浸润桥面板。管道与防水层紧密结合，以便防水层上的渗水能通过泄水管道排出桥外。
对于不设人行道的小桥，可以直接在人行道两侧的安全带或缘石上预留横向孔道，用铁管或竹管将水排出桥外，管口要伸出桥外20～30㎜以便滴水，但这种做法因孔道坡度较缓容易阻塞。
对于跨越公路、铁路、通航河流的桥梁以及城市桥梁，为保证桥下行车安全以及公路卫生的需要，应设置封闭式的排水系统，将流入泄水管中的雨水汇集到纵向排水管内，并通过设在墩台处的竖向排水管流入地面排水设施或河流中。
三、桥梁伸缩缝
桥梁伸缩装置直接暴露在大气中，承受车辆、人群荷载的反复作用，很小的缺陷和不足，都会引起跳车等不良现象，从而使其承受很大的冲击甚至影响到桥梁结构本身和同行者的安全，是桥梁结构中最易损坏又难修缮的部位。
1、桥梁伸缩缝应满足下列要求
（1）能够满足桥梁自由伸缩的要求，保证有足够的伸缩量；
（2）伸缩装置牢固可靠，与桥梁结构连为整体，抗冲击，经久耐用；
（3）桥面平坦，行驶性良好，车辆驶过时应平顺，无突跳和噪声；
（4）具有能够安全防水和排水的构造，有效防止雨水渗入；
（5）能有效防止垃圾渗入阻塞。
（6）构造简单，施工、安装方便，且养护、修理和更换方便； （7）经济价廉；
2、伸缩缝的类型
（1）U形锌铁皮式伸缩缝
一般用于中、小跨径的桥梁，所能适应的变形量在20～40㎜以内。这种伸缩缝以U形锌铁皮作为跨缝材料，锌铁皮分上下两层，上层的弯曲部分开凿梅花眼，其上设置石棉纤维垫绳，然后用沥青胶填塞，当桥面伸缩时锌铁皮随之变形；下层锌铁皮可以将渗下的雨水沿桥横向排处桥外。
人行道部分的伸缩缝构造，通常用一层U形锌铁皮跨搭，其上再填充沥青即可。
（2）TST碎石弹性伸缩缝
TST碎石弹性伸缩缝适用于伸缩缝不超过50㎜的中、小跨径的桥梁，在现场将特制的弹塑性复合材料TST加热熔融后，灌入经过清洗加热的碎石中，即形成TST碎石弹性伸缩缝。碎石用以支称撑车辆荷载，TST弹塑性体在-25～+60℃条件下能够满足伸缩量的要求。
TST碎石弹性伸缩缝构造简单，施工方便快捷，易于维修和更换，通常施工完成后2～3小时即可开放交通。由于TST碎石弹塑性体与前后桥面和路面铺装形成连续体，因而桥面平整无缝隙，行车时不致产生冲击、震动等，舒适性较好，其本身的防水性也较好。TST碎石弹塑性体可以在各个方向发生变形，因此这种弹性伸缩缝还可以满足弯桥、坡桥和斜桥在纵横竖三个方向的伸缩与变形，也可用于人行道伸缩缝。
3、钢板式伸缩缝
钢板式伸缩缝是用钢材作为跨缝材料，能直接承受车轮荷载的一种构造。
钢板式伸缩缝的种类繁多，构造复杂，能够适应较大范围的梁端变形。它是一块厚度约为10㎜的钢板搭在断缝上，钢板的一侧焊在锚固于铺装层混凝土内的角钢上，另一侧可沿着对面的角钢自由滑动。这种伸缩缝所能适应的变形量在40～60㎜以上。但由于一侧固死，车辆驶过时，往往由于拍击作用而使结构破坏，大大影响了伸缩缝的使用寿命。为此，可借助螺杆弹簧装置来固定滑动钢板，以消除不利的拍击作用，并减小车辆荷载的冲击影响。
4、橡胶伸缩缝
橡胶伸缩缝采用各种断面形状的橡胶带作为嵌缝材料。由于橡胶既富有弹性，又易于胶贴，并且能满足变形要求和具备防水功能，施工及养护维修也很方便，目前在国内外桥梁工程中得到广泛的应用。
橡胶伸缩缝根据橡胶带传力和橡胶机理的不同分为嵌固对接式和剪切式两类。
嵌固对接式以橡胶带的拉压变形来吸收梁体的变形。橡胶带的断面有3节形、2孔条形、M形、W形等多种形式。通常将梁架好后，在梁端焊上角钢，涂上胶后，再将橡胶条强行嵌入。
5组合式伸缩装置
组合伸缩缝是采用橡胶与钢板或型钢组而成的，能够适应更大的变形量。特大桥和大桥应采用这种伸缩缝。组合伸缩缝有多种形式，构造也较复杂。这类伸缩装置，其构造的共同点在于均是由V形截面或其他截面形状的橡胶密封条，嵌接于异形边钢梁和中钢梁内组成可伸缩的密封体。异型钢梁直接承受车辆荷载，其高度应根据计算确定，但不应小于70㎜，并应具有强力的锚固系统。根据伸缩量的需要，可随意增加中钢梁和橡胶密封条的数量，加工组装成各种伸缩量的系列产品。
四、人行道、栏杆、护栏与灯柱
1、人行道和安全带
人行道的宽度由行人的交通量决定，可选用0.75m或1.0m，当宽度要求大于1.0m时，按0.5m的倍数增加。
安全带可以做成预制快件或与桥面铺装层一起现浇。预制的安全带有矩形截面和肋板式截面两种，以矩形截面较为常用。安全带应每隔2.5～3.0m做一断缝，以免参与主梁受力而被损坏。
人行道的构造形式多种多样，按施工方法的不同，可分为就地浇注式、预制装配式、部分装配和部分现浇的混合式。
2、栏杆和灯柱
栏杆是桥上的一种安全防护措施，要求既要坚固耐用，又要经济美观栏杆的高度一般0.8～1.2m为宜，标准设计取用1.0m；栏杆柱的间距一般为1.6～2.7m标准设计取用2.5m.
栏杆的设计首先要满足结构的受力的要求，还要考虑经济适用，施工方便，养护维修省力。城郊的公路桥、城市桥梁及重要的大桥应考虑栏杆的美观性。设计和施工时还应当注意，在靠近桥面伸缩缝处的所有栏杆，均应能自由变形。
3、护栏
二、三、四级公路上的特大、大、中桥可设置栏杆和安全带，也可采用将栏杆和安全带有机结合的安全护栏。高速公路、一级公路上的桥梁则必须设置护栏。护栏的主要作用在于封闭沿线两侧，不使人畜与非机动车辆闯入公路；诱导视线；起到一些轮廓标的作用，使车辆尽量在路幅之内行驶，并给驾驶员以安全感；同时还具有吸收碰撞能量、迫使失控车辆改变方向并使其恢复到原有行驶方向，防止其越出路外或跌落桥下的作用。
桥梁护栏的形式选择，首先应满足其防撞等级要求，避免在相应设计条件下的失控车辆跃出，同时还应考虑公路等级、桥梁护栏外侧危险物的特征、美观、经济性以及养护维修等因素。
参考文献
[1]邵旭东，2004《桥梁工程》北京：人民交通出版社.
[2]邵旭东，2004《桥梁设计百问》北京：人民交通出版社.
[3]交通部，2004《公路沥青路面施工技术规范 》北京：人民交通出版社.
[4]金吉言，冯玉芬等，1999《桥梁附属结构与支座》北京：人民交通出版社.
[5]裘伯永，2000《桥梁工程》北京：中国铁道出版社.
