桥梁工程概论之梁桥构造

桥面构造包括行车道铺装、排水防水系统、人行道（或安全带）、缘石、栏杆、护栏、照明灯具和伸缩缝等。桥面的布置应在桥梁的整体设计中考虑，它根据道路的等级、桥梁的宽度、行车的要求等条件确定。对混凝土梁式桥的桥面布置有双向车道布置、分车道布置和双层桥面布置等。

一、双向车道布置
	双向车道布置是指行车道的上下行交通布置在同一桥面上，上下行交通由划线分隔，没有明显的界限。车辆在桥梁上行驶的速度只能是中速或低速，对交通量较大的道路，桥梁往往会形成交通滞流状态。
二、分车道布置
	在桥面上设置分隔带，用以分隔上下行车辆，因而上下行交通互不干扰，可提高行车速度，便于交通管理。在城市道路和高等级公路中常采用。
三、双层桥面的布置
	双层桥面的布置是桥梁结构在空间上可以提供两个不在同一平面上的桥面构造。可以使不同的交通严格分道行驶，提高了车辆和行人的通行能力，并便于交通管理。同时，可以充分利用桥梁净空，在满足同样交通要求之下，减小桥梁宽度，缩短引桥长度，达到较好的经济效益。公路铁路两用桥梁中也常常采用将公路、铁路线路分别在两个平面中布置。典型的有南京长江大桥、青马大桥等。

桥面铺装即行车道铺装，亦称桥面保护层，它是车轮直接作用的部分。桥面铺装的作用在于防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板，保护主梁免受雨水侵湿，并对车辆轮重的集中荷载其分布作用。桥面铺装要求有一定的强度，防止开裂，并保证耐磨。行车道铺装可采用水泥混凝土、沥青混凝土、沥青表面处治和泥结碎石等各种类型。水泥混凝土和沥青混凝土桥面铺装用得较广，能满足各项要求。装配式桥梁的水泥混凝土铺装层内宜配置钢筋网。桥面铺装一般不作受力计算。如在施工中能确保铺装层与行车道板紧密结合成整体，则铺装层的混凝土（除去作为车轮磨耗部分可取0.01～0.02m厚外）还可以计算在行车道的厚度内和行车道板共同受力。为使铺装层具有足够的强度和良好的整体性（亦能起到联系各主梁共同受力的作用），一般在混凝土中铺设直径为4-6mm的钢筋网。

	为了迅速排除桥面积水，防止雨水积滞于表面并渗入梁体而影响桥梁的耐久性，在桥梁设计时除了通过纵横坡和排水外要有一个完整的排水系统。
	排水系统由多个泄水管组成。泄水管的布置与桥面纵坡和桥梁长度有关。通常当桥面纵坡大于2％；而桥长小于50m时，一般能保证从桥头引道上排水，桥上就可以不设泄水管。此时，可在引道两侧设置流水槽，以免雨水冲刷引道路基。
	泄水管可沿行车道两侧左右对称排列，也可交错排列。泄水管也可布置在人行道下面。
	混凝土梁式桥的泄水管道主要有以下几种型式：
	(一)金属泄水管，适用于具有防水层的铺装结构。使用效果好，但结构较为复杂。
	(二)钢筋混凝土泄水管，适用于不设防水层而采用防水混凝土的铺装构造上。构造比较简单，可以节省钢材。
	(三)横向排水孔道，适用于对于跨径不大，不设人行道的小桥。做法简便，但因孔道坡度平缓，易于淤塞。
	(四)封闭式排水系统，适用于城市桥梁、立交桥及高速公路上的桥梁。

定义:为了协调自然因素引起的桥梁端部的转动和纵向位移，如桥梁在气温变化时，桥面有膨胀或收缩的纵向变形，车辆荷载也将引起梁端的转动和纵向位移。为使车辆平稳通过桥面并满足桥面变形，需要在桥面伸缩缝处设置一定的伸缩装置。这种装置称为桥面伸缩缝装置。
	要求:对桥面伸缩缝的设计与施工，应全面考虑下述要求：
	1．能够适应桥梁温度变化所引起的伸缩。
	2．桥面平坦，行驶性良好的构造。
	3．施工安装方便，且与桥梁结构联为整体。
	4．具有能够安全排水和防水的构造。
	5．承担各种车辆荷载的作用。
	6．养护、修理与更换方便。
	7．经济价廉。

	主要类型:到目前为止，在我国公路桥梁和城市桥梁工程上使用的伸缩缝种类很多。着重于伸缩缝的传力方式和构造特点，伸缩缝可分成5大类，即：对接式伸缩缝、钢制支承式伸缩缝、橡胶组合剪切式伸缩缝、模数支承式伸缩缝和无缝式伸缩缝。在选择伸缩缝的类型时，主要取决于桥梁的伸缩量，它的大小由计算确定，并考虑留有一定的附加量。除此之外还应注意构造措施。
	1、对接式伸缩装置
	对接式伸缩装置，根据其构造形式和受力特点的不同，可分为填塞对接型和嵌固对接型两种。填塞对接型伸缩装置一般用于伸缩量在40mm以下的常规桥梁工程上；嵌固对接型伸缩装置被广泛应用于伸缩量在80mm及其以下的桥梁工程上。
	2、钢制支承式伸缩缝
	钢制型式伸缩缝是用钢材装配制成的，能直接承受车轮荷载的一种构造。以前这种伸缩装置多用于钢桥，现也用于混凝土梁。
	3、橡胶组合剪切式伸缩缝
	这类伸缩装置是一种具有刚柔结合的装置。它承受荷载之后，有一定的竖向刚度，所以具有跨径间隙能力大(即伸缩量大)，行车平稳的优点。
	4、模数支承式伸缩缝
	这类伸缩装置利用吸震缓冲性能好又容易做到密封的橡胶材料，与强度高刚性好的异型钢材组合的，在大位移量情况下能承受车辆荷载。
	5、无缝式伸缩缝
	无缝式伸缩装置，是接缝构造不伸出桥面时，在桥梁端部的伸缩间隙中填入弹性材料并铺上防水材料，然后在桥面铺装层铺筑粘弹性复合材料，使伸缩接缝处的桥面铺装与其它铺装部分形成一连续体，以连接缝的沥青混凝土等材料的变形承受伸缩的一种构造。

桥梁上的人行道由人行交通量决定，可选用0.75m、1m；大于1m时，按0.5m倍数递增，行人稀少地区可不设人行道，为保障交通安全，在行车道边缘设安全带。
一、人行道
	人行道是用路缘石或护栏及其它类似设施加以分隔的专门供人行走的部分。按人行道在桥梁结构中所处标高不同有以下几种形式： 1、人行道设在桥道承重结构的顶面，而且高出行车道。 2、双层桥面布置，即人行道（含非机动车道）与行车道布置在两个标高不同的桥面系。按人行道的施工方法分又有就地浇筑式、预制装配式、部分装配和部分现浇的混合式。 1、就地浇筑式的人行道用于跨径较小的桥梁中 2、预制装配式的人行道，是将人行道做成预制块件安装，按预制块件分有整体式和分块式两种。按安装在桥上的型式分, 有悬臂式和搁置式两种。人行道顶面一般铺设20mm厚的水泥砂浆或沥青砂作为面层，并以此形成人行道顶面的排水横坡。桥面铺装中若设贴式防水层，就要在人行道内侧设置缘石，以便把防水层伸过缘石底面，从人行道与缘石间的砌缝里向上起。人行道在桥面断缝处也必须做伸缩缝。现代桥梁人行道伸缩缝与行车道伸缩缝是连在一起的。

二、安全带
	安全带是为保障交通安全，在行车道边缘设置高出行车道的带状构造物。不设人行道的桥上，两边应设宽度不小于0.25m，高为0.25-0.35m的护轮安全带。安全带可以做成预制块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，前者最为常用。现浇的安全带宜每隔2.5-3m做一断缝，以免参与主梁受力而被损坏。

栏杆
	栏杆是桥上的安全设施，要求坚固；它也是桥梁的表面建筑，要求有一个美好的艺术造型。公路与城市道路的栏杆常用混凝土、钢筋混凝土、钢、铸铁或钢与混凝土混合材料制作。栏杆从型式上分有节间式与连续式。
	1、节间式
	节间式由立柱、扶手及横档（或栏杆板）组成，扶手支承于立柱上。节间式便于预制安装，能配合灯柱设计。
	2、连续式
	连续式具有连续的扶手，一般由扶手、栏杆板（柱）及底座组成。连续式有规则的栏杆板，富有节奏感，简洁、明快，但一般自重比较大。
	栏杆的设计首先要考虑结构安全可靠，选材合理，栏杆柱或栏杆底座要直接与浇在混凝土中的预埋件焊牢，以增强抗冲能力。同时要经济实用，工序简单，互换方便。对于艺术处理则根据桥梁的类别而要求不同。公路桥的栏杆要求简单明快，城市桥梁的栏杆艺术造型应当予以重视，以使栏杆与周围环境和桥梁本身相协调。

灯柱
	在城市及城郊行人和车辆较多的桥梁上，要有照明设备，一般采用灯柱在桥面上照明。灯柱可以利用栏杆柱，也可单独设在人行道的内侧。灯柱的设计要经济合理，要确实能起到照明作用。同时也要符合在全桥的立面上具有统一的格调和型式。

桥梁构造：

简支梁桥：

对于中、小跨径的桥梁，钢筋混凝土简支梁和预应力混凝土简支梁是应用最广泛的桥型。目前国内外所采用的钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁，绝大部分均采用装配式结构。

常用跨径:装配式钢筋混凝土简支梁的常用跨径是8.0-20.0m，高跨比一般在1/11-1/18，随着梁高的减小而取较大的值。跨径超过20m时一般采用预应力混凝土简支梁桥，通常其高跨比为1/15-1/25左右，随着跨径的增大而取较大的值。

截面形式:简支梁一般都是等截面的，以便预制，在大跨径的预应力混凝土简支梁桥中，个别也有作成鱼腹式变截面的。

横隔梁:横隔梁在装配式T形梁中起着保证各根主梁相互连成整体的作用，对于简支梁桥，一般在跨中，四分点，支点处各设一道横隔梁就可满足要求。横隔梁的高度可取为主梁高度的四分之三左右，在支点处可同于梁高。横隔梁的肋宽常用12~20cm。预制时做成上宽下窄和内宽外窄的楔形，以便脱模。此外，中间横隔板的作用也可以用局部加强腹板或采取特殊的横向框架的办法来代替。

连接形式:装配式简支板桥和装配式简支T梁桥，通常都是由纵向板块和T梁通过横向连接而形成整体。装配式的板桥一般常用的联结方法有企口混凝土铰联结和钢板焊接联结。装配式T梁桥的横向连接一般用钢板式、扣环式、桥面的企口铰三种方法进行连接：

a、钢板式，上缘接头钢板设在T梁翼板上，下缘接头钢板设在横梁梁肋的两侧。焊接钢板预先与横隔梁的受力钢筋焊接在
    一起做成安装骨架。当T梁安装就位后，即可在横隔梁的预埋钢板上再加焊接钢盖板使联成整体。

b、扣环式，将横隔梁中伸出的环状钢筋相互搭接，并用叉状短筋销住，然后现浇混凝土连成整体。

c、企口铰，主要翼板内伸出连接钢筋，交叉弯制后在接缝处再放局部的F6钢筋网，并将它们浇筑在桥面混凝土铺装层
    内。或者可将翼板的顶层钢筋伸出，并弯转套在一根长的钢筋上，以形成纵向铰。

   具体形式如图所示：

装配式简支梁桥一般可以按横截面形式分为五种基本类型：

（1）Π形梁桥:它的截面形状稳定，横向抗弯刚度大，
      但构件的制造比较复杂，梁肋为两片薄的腹板，通
      常以钢筋网来配筋，难以作成刚度大的钢筋骨架。
      一般只用于L=6-12m的小跨径桥梁。如图所示，

(2）T形梁桥:这是我国用的最多的截面形式，制造简
     单，肋内配筋可以做成刚劲的钢筋骨架，间距4-6m的
     横隔梁使得整体性很好，接头也方便，但截面形状不
     稳定，运输安装较为复杂；构件正好在桥板的跨中接
     头，对板的受力不利。常用跨径7.5-20m，预应力混
     凝土则为20-40m。如图所示：

（3）箱形梁桥:它的最大优点就是抗扭能力大，还有横
      向抗弯刚度大，对预施应力、运输、安装阶段单梁
      的稳定性比T梁好的多。不过它的预制施工比较复
      杂，单梁的安装重量通常也比T梁大。跨径是是几种
      截面里最大的。如图所示：

（4)实心板梁桥:实心板截面形状简单、施工方便、建
      筑高度小、结构整体刚度大，是小跨径梁桥普遍采
      用的形式。一般采用钢筋混凝土，跨径小于8m，梁
      高一般为0.16-0.36m左右。如图所示：

（5）空心板梁桥:空心板截面形状较实心板复杂，整体
      刚度大，建筑高度小，但是顶板内需要配制钢筋，
      同实心板一样是小跨径梁桥普遍采用的形式。钢筋
      混凝土时跨径一般在6-13m，梁高一般在0.4-0.8m
      左右；预应力混凝土时跨径一般在8-20m，梁高一
      般在0.4-0.85m左右。如图所示：

主要钢筋:板式截面中钢筋主要分为受力钢筋和分布钢筋两大类，受力钢筋沿跨度方向布置在板的受拉区内，分配钢筋把荷载分配传递给受力钢筋，而且还起到固定受力钢筋和分担收缩徐变引起的拉应力，一般配置在受力钢筋的内侧。

T形截面、Π形截面、以及箱形截面中钢筋分为纵向受力钢筋、斜筋、箍筋、架立筋和水平纵向钢筋等。

             纵向受力钢筋：主要布置在截面受拉区，在构造满足的情况下应尽量向下缘靠近；应该保证至少两根纵向受力钢筋
通过全截面。纵向受力钢筋常采用的两种布筋方式为：全部锚固在梁端，和部分锚固在梁端，部分锚固在梁体。

             斜筋：主要承受主拉应力，通常在近梁端部区域由纵向受力钢筋弯起而成；有时也可以专门的斜筋，用焊
接或钢丝绑扎的方法和纵向受力钢筋连成整体。在预应力筋比较集中的下马蹄中必须设置闭合式或螺旋形的加强钢筋。

             箍筋：通常垂直于梁的轴线布置，作用是承受部分主拉应力，固定纵向受力钢筋，保证梁截面内受拉区和
                   受压区的联系。

           架立钢筋：是根据构造要求布置的，用来架设箍筋，将各种钢筋扎成骨架。架立钢筋通常采用10-14mm的钢筋。

        水平纵向钢筋：梁高大于1m时，沿梁高侧面呈水平方向布置，以防因混凝土收缩及温度变而引起的竖向裂缝。一般
                  上密下疏的固定在箍筋的外侧，直径一般采用8-10mm，间距一般采用100-150mm。

连续梁桥：

适用范围：

一般采用预应力混凝土梁桥，其跨径介于简支梁与拱桥和斜拉桥之间。钢筋混凝土连续梁常用跨径为：25-30m以下，预应力混凝土连续梁常用跨径在：40-160m之间，在80-100m左右跨径比较经济，最大跨径可达200m左右。

主要布置：

分为等跨、不等跨；等截面、变截面。其中，连续梁桥的设计一般采用不等跨设计，若采用等跨设计，则边跨弯矩控制全桥设计，故边跨长度一般为中跨的（0.5-0.8）倍；采用变截面设计是梁底缘曲线一般可采用圆弧形、二次抛物线形、折线形，常用的是二次抛物线形，它和连续梁的弯矩影响线变化规律基本相同，等截面连续梁有造型简单的特点，比较适合中小跨径的桥梁。因为要在支点处抵抗较大的负弯矩，在截面设计时往往要加强截面底部的混凝土受压区。同时，从桥梁美学的角度看，偶数孔连续梁桥会给人呆板的感觉，而跨度从中孔向两边逐渐减小的布置给人以节奏和韵律感。

截面形式：

整体式、肋梁式、箱形截面、槽形截面。
整体式截面，采用的多是双T型主梁截面布置型式，在连续梁结构中，常常采用这种布置型式。有利于抵抗负弯矩作用。一般肋宽约在0.6~1.2 m左右，翼缘厚度，主梁间距有关。并可以根据需要做成低高度的宽肋梁。

主要尺寸：

对于等高度连续梁，梁高一般取（1/20-1/30）L，常用（1/18-1/20）L；对于变高度梁，支点处一般取（1/16-1/20）L之间, 跨中处，若为折线形变高度梁则取（1/22-1/28）L，若为曲线形变高度梁则取（1/30-1/50）L。

主要钢筋：

预应力混凝土连续梁桥中，预应力钢筋为主要受力钢筋。预应力钢筋布束一般采用曲线形，跨中截面钢束布置在靠近梁底的位置，在支点截面由于有负弯矩的作用，钢束应布置在梁顶附近，以抵抗负弯矩作用。斜筋同简支梁。

齿口、齿槽：

为了分批张拉并锚固预应力筋，需要将桥面板向下加厚，做成锚固齿板，预应力筋穿过齿板锚固在其下端。对于底板预应力则是将底板向上加厚。

悬臂梁桥：

常用的立面布置形式：

（1）双悬臂梁桥：

      常用于跨线桥，中孔跨径由路线的行车净空要求确定，两端伸出悬臂与路堤连接，省去了两端庞大的桥台。这种桥
      型的中孔跨径较大，活载作用在该孔时的内力情况与简支梁没有区别，只是由于悬臂的存在而较简支梁小，因此只
      在恒载占较大比例时才显得比简支梁经济。

（2）三跨挂梁的单悬臂：

      常用于跨越城市河道的桥梁，中孔是悬臂孔，可利用两边悬臂加上挂梁加大跨径。

（3）多孔悬臂梁；

      由单双悬臂与挂梁组合而成。一般情况下，挂孔的高度约为其跨径的1/16-1-18，悬臂根部的高度约为跨中梁高的1.8-2.0倍

常用的截面形式:

为带有马蹄形的T形截面，为了加强底部受压区，为了适应向支点处逐渐增大的负弯矩，梁高及马蹄形均可增大，适用于中等跨径的桥梁。
箱型截面，整体性强，不但能提供足够的混凝土受压面积，而且由于截面的闭合特性抗扭性能很好，因而它也是悬臂常用的截面形式。

主要钢筋布置:

与简支梁相反，受压钢筋在梁底，受拉钢筋在梁顶。这主要是由于悬臂梁桥的受力特点决定的；
另外，悬臂梁还需要配置一些施工时需要的钢筋

牛腿：

牛腿是悬臂梁桥和T型刚构桥上部构造的一个重要部分，它衔接悬臂梁与挂孔，传递来自挂梁的荷载。
根据受力的需要，牛腿的配筋分为预应力筋和普通钢筋。
牛腿的凹角线型应该和缓，避免尖锐转角，以减少应力集中。
此外，牛腿的构造尚应满足某些特殊要求：如承受更换支座的顶升荷载；端横梁因通过管线开洞后加固钢筋网的设置。
在牛腿中为了防止斜截面抗拉破坏，应沿45o设置斜筋；此外，还应该设置箍筋和纵筋。
而且，在牛腿中钢筋应该尽量设置的富余一些。具体钢筋设置入图所示：

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