淺談混凝土橋梁橋面構造

湯勇鋒

【摘 要】橋梁構造多屬于外露部位，直接與外界（包括車輛、行人、大氣等）直接接觸，對橋梁的主要結構起保護作用，使橋梁能夠正常發(fā)揮功能，同時也對行車安全和橋梁的美觀起著重要作用。對于現代高速交通體系的橋梁，更顯示出橋面構造的重要性。

【關鍵詞】橋面鋪裝；橋面防水與排水系統(tǒng)；橋梁伸縮縫；人行道；欄桿；護欄與燈柱

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的比例，尤其對小跨徑橋梁更為顯著，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，鋪裝層內還應配置直徑不小于8mm、間距不大于100mm的雙向鋼筋網，鋼筋網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地的氣侯、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：

（1）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，然后經反復碾壓而成。

（2）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。

（3）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量的泄水管等組成。

泄水管的設置應依據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，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；

（2）伸縮裝置牢固可靠，與橋梁結構連為整體，抗沖擊，經久耐用；

（3）橋面平坦，行駛性良好，車輛駛過時應平順，無突跳和噪聲；

（4）具有能夠安全防水和排水的構造，有效防止雨水滲入；

（5）能有效防止垃圾滲入阻塞。

（6）構造簡單，施工、安裝方便，且養(yǎng)護、修理和更換方便；

（7）經濟價廉；

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。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。

（2）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，在現場將特制的彈塑性復合材料TST加熱熔融后，灌入經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，目前在國內外橋梁工程中得到廣泛的應用。

橡膠伸縮縫根據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，其高度應根據計算確定，但不應小于70㎜，并應具有強力的錨固系統(tǒng)。根據伸縮量的需要，可隨意增加中鋼梁和橡膠密封條的數量，加工組裝成各種伸縮量的系列產品。

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的倍數增加。

安全帶可以做成預制快件或與橋面鋪裝層一起現澆。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、經濟性以及養(yǎng)護維修等因素。

參考文獻

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