现代钢桥桥面结构

※悬臂板的计算跨径L如图 3-2-7a所示。
计算恒载弯矩时，L取翼 缘悬臂部分的1/2处到悬臂 端的距离，即：L=L恒；
计算桥面板的跨径与行 车方向垂直情况下的活载弯 矩时，L取翼缘悬臂部分的 1/2处到距离缘石边缘25cm 处的距离，即：L=L活；
250
1750
d/2
d
250 L活
L恒
t
b0
L= minb,b0 t
三、钢桥面
钢桥面由顶板、焊接于顶板上的纵向及横向加劲肋组成。 顶板设置防水层、铺设50~70mm的环氧沥青/SMA沥青/浇筑式沥青铺装层。
铺装
盖板
主梁
纵肋 横肋 开口截面纵肋
盖板
铺装
主梁
纵肋 横肋
闭口截面纵肋
1 钢桥面的构造
纵肋——平行于桥轴方向的纵向加劲肋。有开口截面纵肋和闭口截面纵肋。
开口截面纵肋，抵抗局部失稳能力比闭口截面纵肋小。
横肋——垂直于桥轴方向的横向加劲肋。一般采用倒T形截面。 横梁——为了提高桥梁的整体刚度和荷载横向分布的需要，其中必须加大一
部分横肋的断面尺寸，增加横肋的刚度，这种截面尺寸和刚度较 大横肋称为横梁
正交异性板——公路钢桥采用的钢桥面板，一般纵肋布置较密，横肋分布
较疏，桥面板纵横方向的刚度不同，即钢桥面板纵横方向的受力特性为各向 异性。因此，欧美各国便把这种钢桥面板起名叫正交异性板。
l ——板的计算跨径； d ——多个车轮时外轮之间的中距；
h ——铺装层厚度； t ——板的厚度；
a1、b1——垂直于板跨和平行于板跨方向的车轮着地尺寸。
1）单个车轮在板的跨径中部时
a

a1

2h

l 3

2l 3
……(4.1.3

2)
2）多个相同车轮在板的跨径中部时，当各单个车轮按公式(4.1.3-2)
桥面板的类型
桥面板的跨度方向
垂直于行车方向
平行于行车方向
简支板 连续板
40L+110 30L+110
65L+130 50L+130
悬臂板
0<L≤0.25m L>0.25m
280L+160 80L+210
表中：L为桥面板活载计算跨径(m)
240L+130
※车行道部分桥面板最小厚度除满足上表外，不得小于160mm。
铁路桥梁道碴桥面结构示意图
4
桥面系梁格
桁架桥、拱桥、下承式梁桥等，常设置横梁、纵梁。桥荷面载板
桁架节点、 拱肋、系梁 节点。
横梁和纵梁在平面上通常布置成梁格的形式，支承桥面板
纵梁连接于横梁上
纵梁支承于横梁顶板上
二、钢筋混凝土桥面
钢筋混凝土桥面板：自重较大（通常5~7kN/m2）。 经济、整体性好、受力可靠、设计施工简单。 中小跨径公路钢桥常用桥面形式。
1 钢筋混凝土桥面的构造
1 桥面标高的调整 桥梁横截面标高通常是变化的。
(1)翼缘板厚度的变化、工地接头 螺栓等引起翼缘板顶面不平整； (2)设置桥面横坡或超高的需要。
桥梁横截面标高的调整方法
(1) 调整墩台顶面标高
适合于桥面横坡不变的情况； 缺点是：主梁腹板与横梁的连接会出现倾斜或各主梁的横梁设置
当两个支承边的跨径之比相差较大时，荷载主要由短边承受。计算表 明，双向板的长短边之比>2时，荷载值的绝大部分将沿短跨方向传递 ，沿长边方向传递的荷载将不足6%，因此，长短边跨径之比>2时，4 边支承的桥面板通常近似按单向板设计；
主梁外侧或梁端的钢筋混凝土桥面板悬臂部分，荷载作用下板的上缘 受拉下缘受压，桥面板近似按悬臂板设计。
磨耗行车道板；保护主梁免受雨水侵蚀；分布车辆 轮重的集中荷载。
钢桥桥面铺装：主要有水泥混凝土和沥青混凝土两种形式。
水泥混凝土铺装：刚性大、造价低、耐磨性能好；易开裂、摩擦系数小 、修补麻烦。适于重载交通的小跨径桥梁。
沥青混凝土铺装：造价高、易老化、易变形；摩擦系数大、重量轻、柔 性好、振动小、维修养护方便。适于较大跨径桥梁。
3 铁路钢桥桥面
主要有明桥面和道碴桥面两种形式，设有防水层。不设桥面铺装。 1 明桥面——铁路桥最常用的桥面形式
没有道碴，主要有：桥枕、护木、正轨及护轨等。 桥枕直接设在主梁或纵梁上，之间的净距不宜超过210mm； 护木用于固定桥枕之间的相对位置。
铁路桥梁明桥面结构示意图
2 道碴桥面——通常用于通过城市或住宅密集地段的桥梁 有道碴，可以减小噪音、便于维修。但是自重较大。
bmax
工字型钢板梁桥钢筋混凝土桥面板倒梯形梗肋
钢筋混凝土桥面板横断面示意图
埋入式模板
梗肋高度较矮、箱梁宽度较小 而且恒载增加不大时常采用。
钢箱梁桥钢筋混凝土桥面板的倒梯形梗肋
桥面板铺装 30以 上 80以 上
倒梯形梗肋需满足的条件： (1)梗肋坡度不宜大于1:3——减小桥面板截面变化处的应力集中； (2)梗肋总高度满足桥面标高需要； (3)梗肋最小高度的要求如下图。
主筋
分布筋
配筋示意图
梗肋部分配筋
梗肋加强筋
斜桥梁端配筋(斜角70°~90°) 斜桥梁端配筋(斜角<70°)
2 钢筋混凝土桥面板的受力特性
钢筋混凝土桥面板直接支承于主梁、横梁和纵梁上，根据 支承条件和受力不同分为：
单向板、双向板、悬臂板
主梁或纵梁之间的桥面板部分，通常由主梁（或纵梁）和横梁4边支 承，桥面板应该按双向受力考虑，即按双向板计算，在两个支承边方 向均配置钢筋；
※钢筋最大使用应力要小于普通钢筋混凝土结构钢筋容许应力的80%。
※结合梁等维修困难的桥梁，钢筋最大使用应力一般控制在普通钢筋混 凝土结构钢筋容许应力的67%以内。
计算跨径L的规定：
※简支板和连续板的计算跨径L为沿主筋方向的支承梁间的距离，但是不得 大于沿主筋方向的净跨径与跨中断面的板厚之和。如图3-2-7a所示。
桥面梁格、桥面板、桥面铺装、排水防水系统、人行道、护轮带、栏杆、 照明灯具、伸缩缝等。
桥面系的主要承重结构
桥面一般构造
1 桥面系结构的分类
按桥面系承受的荷载和功能不同进行分类
公路桥面 铁路桥面
按承重结构的主要材料进行分类
钢桥面
混凝土桥面
木桥面
按桥面系的受力性能进行分类
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
(5)桥面板容易受到桥面上雨水等的侵蚀，钢筋容易被腐蚀。
我国《公路桥涵设计规范》中对钢筋混凝土桥面板有较详细的规定。
国外通常采取增加板厚和限制桥面板主筋使用应力的方法，提高桥面板 的承载能力和耐久性。
日本《道路桥示方书》中对钢筋混凝土桥面板的一些规定：
※桥面板最小厚度的要求：
车行道部分钢筋混凝土桥面板的最小厚度(单位:mm)
计算的荷载分布宽度有重叠时
a

a1

2h

d

l 3

2l 3

d
3）车轮在板的支承处时 a a1 2h t
4）车轮在板的支承附近，距支点的距离为x时，a a1 2h t 2x
5）按本条算得的所有分布宽度，均不得大于板的全宽度
6）彼此不相连的预制板，车轮在板内分布宽度不得大于预制板宽度
4 大跨度桥梁的桥面系结构：通常采用钢桥面等轻型桥面结构
桥面结构自重在钢桥的总设计荷载中占很大比重，减轻桥面结构重量对于减轻钢 桥恒载、提高跨越能力和经济效益意义重大。
2 公路钢桥桥面
主要有桥面板和桥面铺装组成。 直接承受桥上车轮荷载并将其传递到桥道梁或主梁。 1 桥面板通常采用：钢筋混凝土桥面板、预应力混凝土桥面板、钢桥面板
钢筋混凝土桥面板的两种简化计算方法
荷载作用下，由于主梁或纵梁的变形，桥面板的受力特性为弹性支承 的连续板。钢桥的钢筋混凝土桥面板的设计必须考虑主梁和纵梁刚度 的影响。
假设钢筋混凝土桥面板为刚性支承于主梁或纵梁上，同时利用“荷 载有效分布宽度的概念”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。我国《公路钢筋混凝土及预 应力混凝土桥涵设计规范》中采用了此方法。
桥面结构
授课老师: 张大英
内容
1 概述
2 钢筋混凝土桥面
桥面分类 公路钢桥桥面 铁路钢桥桥面 桥面系梁格
Hale Waihona Puke Baidu
桥面的构造 桥面板的受力特性 桥面板设计计算方法
3 钢桥面
桥面的构造、连接 桥面板的力学特性与有效宽度计算 桥面板的计算方法 桥面板设计计算和构造细节处理中应特别注意的问题
一、概述
钢桥桥面结构主要有：
钢桥面板顶板的最小板厚——一般不得小于12~14mm。重车通行量较大
时，板厚最好在14mm以上。
横肋、纵肋截面和间距的规定
采用经验公式的设计计算方法。美国ASSHTO和日本《道路桥示 方书》中均采用了此方法。
3 钢筋混凝土桥面板的设计计算方法
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中 4.1节板的计算如下：
4.1.1
4边支承的板，当长边长度与短边长度之比>2时，可按短边计算跨径 的单向板计算；若该比值<2时，则应按双向板计算。
非结合桥面
桥面系结构的作用
直接承受桥上车轮荷载并且将它传递到主梁的主要结构。
设计荷载中，活载比例往往大于恒载，易产生疲劳破坏；
桥面铺装原因； 轨道的磨耗、损伤等原因；
桥面板容易受到冲击
桥面系结构是钢桥各构件中工作状态最为不利的结构之一
正确选择桥面系结构
1 公路桥桥面：通常采用混凝土桥面和钢桥面
保证：耐久性、抗滑性；表面平滑
梗肋最小高度(mm)
2 钢板梁桥钢筋混凝土桥面板悬臂部分构造
截水槽
悬臂部分常用截面
截水槽
挑梁 边纵梁
挑梁 边纵梁
主
梁
挑梁
外
侧
边纵梁
设
置
有
80以 上
悬
臂
挑梁
托 梁
边纵梁
3 钢筋混凝土桥面板板厚
严格限制钢桥的钢筋混凝土桥面板的强度和裂缝宽度，主要原因如下：
(1)桥面板直接承受车轮荷载作用和车轮荷载的冲击作用，桥面板的活载 占总设计荷载的比例较大，容易产生疲劳破坏； (2)钢桥的刚度一般比钢筋混凝土桥梁小，桥面板的受力较复杂。特别是 为了减小桥面板跨径在主梁与主梁之间设置刚度较小的纵梁时，主梁与 纵梁刚度差别较大，使桥面板受力不均匀； (3)桥面板厚度与钢筋混凝土主梁梁高相比很小，截面尺寸的误差对桥面 板承载能力的影响较大； (4)桥面板直接承受超重车辆的车轮集中荷载，使得桥面板承受的实际荷 载大于设计荷载；
b
图3-2-7 a) 横桥方向
※悬臂板的计算跨径L如图3-2-7b所示。 计算桥面板的跨径与行车方向平行情况下的活载弯矩时，L取
翼缘悬臂部分的1/2处到距离板端10cm处的距离，即：L=L活；
d/2 L活 d
100
L恒
端横梁 主梁
图3-2-7 b) 顺桥方向
4 钢筋混凝土桥面板的配筋 以下为工字型截面钢板梁桥钢筋混凝土桥面板配筋示意图
M0 ——与计算跨径相同的简支板跨中弯矩 与梁肋整体连接的板，计算剪力时的计算跨径可取两肋间净距，剪力 按该计算跨径的简支板计算。
4.1.3
计算整体单向板时，通过车轮传递到板上的荷载分布 宽度应按下列规定计算：
1. 平行于板的跨径方向的荷载分布宽度: b b1 2h 2. 垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度：
简支板的计算跨径应为两支撑中心之间的距离。与梁肋整体连接的 4.1.2 板，计算弯矩时，其计算跨径可取为两肋间的净距+板厚，但不得大
于两肋中心之间的距离。此时，弯矩可按以下简化方法计算：
支点弯矩： M 0.7M0 跨中弯矩：
1）板厚与梁肋高度比≥1/4时，
M 0.7M0
2）板厚与梁肋高度比<1/4时， M 0.5M0
2 铁路桥桥面：通常采用混凝土桥面和无道碴的梁格系明桥面
保证：轨道稳定；减小振动和噪声；易养护和维修
3 结合桥面：采用要慎重。
结合桥面结构中，桥面板作为主梁的一部分，可以节约材料。但是，桥面结构承 受很大的活载和集中荷载作用，容易受到不同的损伤，往往需要维修。结合桥面 参与主梁共同作用，桥面维修时会影响桥梁主体受力结构。
（正交异性钢桥面板）
公路桥桥面——钢筋混凝土桥面板
各类桥面板的使用范围：
钢桥面板：由顶板和纵横加劲组成，既作为桥面直接承受车轮荷载，又是
主梁上翼板的一部分。主要应用于大跨度桥梁和主梁高度受限制时。
RC、PC桥面板：造价低，施工较容易。主要应用于中小跨径桥梁。
2 桥面铺装：桥面保护层，是车轮直接作用的部分。 桥面铺装作用：给车轮提供足够摩擦力；防止车辆轮胎或履带直接
位置高度不同
(2) 钢梁腹板采用不同的截面高度——较少采用
桥面板铺装 桥面板铺装
(3) 采用变厚度桥面板或设置三角垫层——很少采用 缺点是：钢桥的自重增加较多
(4) 根据桥面标高需要，桥面板设置不同高度的倒梯形梗肋——常采用 特点是：构造简单、桥面板可以做成等厚度结构，自重增加较小； 可适应翼缘板顶面不平整和桥面横坡或超高的变化； 增加桥面板支承处的截面高度； 满足梁端桥面板变厚度的需要。