《道路与桥隧工程》课件：第十一章 支座桥面

《道路与桥隧工程》第十一章支座桥面与附属工程Contents本章目录桥梁上部结构核心构造与附属设施概览01支座系统的类型与构造02桥面铺装与防水层03桥面排水与伸缩装置04桥梁附属设施CHAPTER01支座系统的类型与构造从简易支座到盆式橡胶支座，系统掌握桥梁支座的分类、构造与安装工艺STRUCTURALSYSTEM支座的作用与分类体系支座是桥梁上下部结构之间的关键传力与变形协调构件，其核心功能涵盖荷载传递、位移适应和减振隔震三大方面。按材料与结构形式，支座可分为简易支座、板式橡胶支座、盆式橡胶支座和特殊功能支座四大类，不同类型适用于不同跨径和受力条件。01传递竖向荷载与水平力：将桥面车辆荷载、结构自重等竖向力及制动力、风力等水平力可靠传递至墩台基础竖向力+水平力→墩台基础02适应结构自由变形：允许桥梁因温度变化、混凝土收缩徐变产生的纵向和横向位移，避免结构产生附加内力温度/收缩/徐变→自由位移03提供减振隔震功能：在地震或车辆冲击荷载下，通过支座变形吸收和耗散能量，保护主体结构安全地震/冲击→能量耗散04四大分类体系：简易支座适用于小跨径板梁桥，板式橡胶支座覆盖中等跨径，盆式橡胶支座用于大跨径桥梁，球型钢支座等用于特殊工况小跨径→中跨径→大跨径→特殊桥梁支座墩台安装现场实拍BridgeBearings·桥梁支座简易支座的构造与应用简易支座以油毛毡或石棉层叠压实实现基本支承与滑动，适用于跨径<10m的小跨径板梁桥，正逐步被橡胶支座替代。01材料构成：采用几层油毛毡或石棉层叠铺设，压实后总厚度不小于1cm，利用层间滑动实现梁体的微量位移02适用范围：主要用于跨径小于10m的板梁桥和人行天桥，荷载等级较低、变形需求小的场景03主要局限：承载能力有限，无法适应较大转角和水平位移，材料易老化，耐久性不满足现代桥梁设计使用年限要求小跨径板梁桥·简易支座典型应用场景BEARINGTYPES板式橡胶支座的类型与选型板式橡胶支座利用橡胶的弹性压缩与剪切变形适应梁体转动和位移，是现代公路桥梁中应用最广泛的支座类型。普通板式橡胶支座·多层橡胶与钢板交替硫化结构球冠圆板式橡胶支座·顶部球冠造型支持多向转动普通板式：多层橡胶片与薄钢板交替硫化，适用于跨径20–30m中小桥梁，剪切变形适应纵向位移20–30m四氟滑板式：顶面增设聚四氟乙烯板与不锈钢板滑动副，水平位移量可达±50mm以上，适用于大位移连续梁桥±50mm+球冠圆板式：顶面呈球冠状，可在多方向自由转动，特别适合曲线桥和斜桥等多向转角需求较大的结构Multi-Direction坡型：整体呈楔形，用于纵坡较大的桥梁，通过自身几何形状补偿纵坡引起的高度差，保证支座与梁底密贴SlopeCompensateSTRUCTURALPRINCIPLE盆式橡胶支座的构造原理盆式橡胶支座将橡胶板密封于钢制盆腔内，利用橡胶在三向受压下的不可压缩特性实现高承载与大转角。其内部集成了承压橡胶板、钢衬板和聚四氟乙烯滑动副，承载力可达数千吨级，是大跨径梁桥、连续刚构桥和斜拉桥的主流支座方案。钢盆密封构造：橡胶承压板被封闭在铸钢或焊接钢盆内，三向受压状态下橡胶表现类似流体，极大提升了竖向承载力和转动能力滑动副设计：钢衬板底面粘贴聚四氟乙烯板，与不锈钢板形成低摩擦滑动副，实现梁体的大位移量水平移动，摩擦系数仅0.01-0.03密封与防腐：钢盆与上座板之间设有橡胶密封圈防止灰尘和水分侵入，各钢构件表面做防腐涂装处理，确保长期服役性能承载与转角能力：标准盆式支座竖向承载力覆盖1000kN至50000kN，设计转角通常可达0.02rad，满足绝大多数大跨径桥梁的受力需求盆式橡胶支座产品结构实拍桥梁工程·支座体系盆式支座的固定与活动分类及布置盆式橡胶支座按约束功能分为固定支座(GD)和纵向活动支座(DX)，二者协同工作形成完整的位移约束体系。固定支座约束全部方向位移并传递水平力，活动支座允许梁体纵向自由伸缩。连续梁桥通常只设一个固定支座，布置在中部温度位移最小的墩台上，使梁体向两侧对称变形。01固定支座(GD)约束梁体纵向和横向位移，承受制动力、温度力等全部水平荷载，将其传递至固定墩台，是桥梁结构的力学"锚点"。固定支座通过钢盆与橡胶的紧密配合实现多向约束。02纵向活动支座(DX)允许梁体沿纵桥向自由伸缩以适应温度变形，同时约束横向位移保证桥梁线形。内部设导向装置控制滑动方向，聚四氟乙烯滑板与不锈钢板组合实现低摩擦滑动。03布置原则每联连续梁仅设一个固定支座，宜布置在中部墩台上使温度位移量最小化。其余墩台设活动支座，位移量按距固定点的距离线性递增，形成合理的变形协调体系。04多跨连续梁特殊处理超长联桥梁需设置多组固定支座与伸缩缝分段，避免单侧累积位移量过大超出支座位移容量。通过合理分段控制每联长度，确保支座变形在设计允许范围内。Special&SeismicBearings特殊功能支座与新型支座技术特种支座应对大跨度复杂受力与高烈度减隔震需求，新型隔震支座可降低地震力传递50%-80%铅芯橡胶隔震支座（LRB）产品实拍01QGZ球型钢支座：球面接触实现多向大转角，承载力高且转动灵活，适用于斜拉桥塔梁连接与大跨度拱桥拱脚多向大转角02拉压支座：增设抗拉装置，应对活载偏载导致的负反力，防止连续梁边跨梁体脱空抗拉防脱空03铅芯橡胶隔震支座(LRB)：中心铅芯提供初始刚度与滞回耗能，地震时屈服耗能可降低地震力传递50%以上降低50%+04摩擦摆隔震支座(FPB)：球面滑动与重力回复力实现隔震与自动复位，周期可调、位移可控，适用于高烈度区大跨径桥梁自动复位施工流程支座安装工艺流程支座安装是桥梁施工中精度要求最高的工序之一，垫石标高差和支座四角高差均需控制在±2mm以内。桥梁支座安装施工现场01垫石处理去除墩台垫石顶面浮沙，确保表面清洁平整无油污；标高差距过大时用水泥砂浆调整至设计标高02放样定位在垫石上弹出支座位置中心线，在支座底面标上十字交叉中心线，确保两条中心线精确重合03环氧树脂粘结用吊车轻提支座，在底面均匀涂抹搅拌好的环氧树脂砂浆，形成支座与垫石之间的牢固粘结层04精确落位落下支座后测量四个角点标高，确认各点高差控制在±2mm以内，超差时需重新调整直至满足精度要求CHAPTER02桥面铺装与防水层从功能需求到材料选型，系统掌握桥面铺装与防水层的设计原理与构造要求BridgeDeckSurfacing桥面铺装的作用与性能要求桥面铺装是桥梁行车道板之上的保护层，承担防磨耗、防侵蚀和荷载分布三大核心功能。01防磨耗保护—防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板混凝土，延长桥面板使用寿命，避免主梁保护层过早损耗。02防雨水侵蚀—形成不透水屏障，阻止雨水渗入梁体混凝土内部，保护钢筋免受锈蚀，维护桥梁结构耐久性。03荷载分布作用—将车辆轮重的集中荷载在一定范围内分布传递，减小行车道板的局部应力集中效应。04性能综合要求—需具备抗车辙、行车舒适、抗滑、不透水、刚度好等综合性能，适应桥梁挠曲变形而不开裂脱落。高速公路桥面铺装沥青施工现场BridgeDeckEngineering桥面铺装的材料选型与构造要求桥面铺装材料主要包括水泥混凝土、沥青混凝土、沥青表面处治和泥结碎石四类，其中沥青混凝土因行车舒适性好、施工快捷而成为高速公路桥梁的主流选择。构造上需在混凝土铺装层中设置4-6mm钢筋网以增强整体性和抗裂性，铺装层总厚度通常为8-15cm。桥面沥青混凝土铺装施工实景铺装材料类型01沥青混凝土：行车舒适性好、施工速度快、维修方便，是高速公路和一级公路桥梁的首选材料，厚度一般为8-10cm02水泥混凝土：耐磨性和耐久性优于沥青，适用于城市桥梁和重载交通桥梁，厚度一般为10-15cm，行车噪音较大03沥青表面处治与泥结碎石：成本低、工艺简单，适用于低等级公路桥梁的简易铺装，使用寿命较短需定期维护构造关键要求04钢筋网设置：混凝土铺装层内需配置直径4-6mm的钢筋网，增强铺装层的整体性和连接各主梁的横向联系作用05铺装层厚度控制：总厚度根据桥梁类型和荷载等级确定，表面磨耗层取0.01-0.02m，其余部分可与行车道板共同受力06层间结合处理：铺装层与行车道板之间需做凿毛或涂刷界面剂处理，确保紧密结合形成整体受力，避免层间剥离CONSTRUCTIONSPECIFICATION桥面防水层的性能要求与铺设规范桥面防水层设置于行车道板顶面，是将透过铺装层的雨水汇集并导向排水系统的关键屏障。防水层必须具备不透水、高强度、弹性韧性、耐腐蚀和耐老化五项性能。01性能五项指标不透水性确保阻隔水分渗透；强度和韧性抵抗施工碾压和车辆荷载；弹性适应桥面挠曲变形；耐腐蚀和耐老化保证长期服役寿命。5项02伸缩缝处连续铺设防水层在桥面伸缩缝处必须连续铺设严禁切断，防止在伸缩缝位置形成渗水薄弱点，是防水施工的关键质量控制项。关键项03边界延伸处理纵向须铺过桥台背墙形成连续防水面；横向两侧应伸过缘石底面，并从人行道与缘石砌缝向上叠起不小于0.10m。≥0.10m04与铺装层的协调防水层应设置在三角垫层之上、铺装层之下，确保渗入铺装层的水分被有效截留并导向泄水管排出。泄水管BridgeWaterproofing公路桥梁防水层的三种类型涂料防水层因施工灵活成为主流方案；卷材防水层效果优良但精度要求高；无防水层仅适用于低等级桥梁。桥面防水涂料喷涂施工现场卷材防水层采用改性沥青或高分子防水卷材，通过热熔或自粘方式铺设，接缝需搭接焊接处理，防水效果优良但对基面平整度要求高涂料防水层直接喷涂聚氨酯、环氧树脂或聚合物水泥防水涂料，形成连续无缝防水膜，施工灵活快捷，是当前公路桥梁的主流防水方案无防水层措施利用铺装层混凝土自身密实度实现防水功能，省去独立防水层工序，仅适用于年降水量小、水文条件较好的低等级桥梁Chapter03桥面排水与伸缩装置系统掌握桥面排水设施布置原则和伸缩缝的类型选型与构造设计BRIDGEDRAINAGESYSTEM桥面排水系统的组成与布置桥面排水系统通过纵横坡、泄水管和排水管道三级配合，迅速排除桥面积水，防止雨水渗入梁体影响桥梁耐久性。01桥面纵横坡设置：桥面横坡一般为1.5%-3%，纵坡利用桥梁设计纵坡，双重坡度配合使雨水快速流向泄水口，避免桥面积水1.5%–3%02泄水管布置：在缘石底部或桥面低洼处设置铸铁或PVC泄水管，间距通常为5-10m，桥面纵坡较大时可适当加大间距5–10m03排水管道系统：泄水管连接纵向排水管沿桥梁翼缘或护栏内侧布置，将雨水汇集引至桥台或桥墩处集中排入地面水系或市政管网集中引排04城市桥梁特殊要求：城市高架桥排水严禁直接向桥下排放，须通过封闭管道引排至市政排水系统，防止桥下路面积水或冬季结冰严禁直排桥梁泄水管与排水设施实拍STRUCTUREENGINEERING伸缩缝的作用与工作机理伸缩缝是桥梁结构中承担最大动力荷载的附件，设置在梁端之间及梁端与桥台之间的间隙处，用于适应温度变化、混凝土收缩徐变和活载引起的纵向位移。01位移适应功能吸收梁体因温度变化、混凝土收缩徐变产生的纵向伸缩变形，避免梁端相互挤压或拉开导致桥面破损和结构损伤，确保结构安全。02行车平顺保障在梁端间隙处提供连续平整的行车面，消除车辆通过时的跳车和冲击效应，保证行车安全和乘坐舒适性，提升通行体验。03动力荷载承受作为桥梁中承受最大动力荷载的附件，须承受量值不等的复杂动力荷载和冲击，同时经受疲劳和磨损作用，性能要求极高。04耐久性与密封性须抵抗化学性和物理性侵蚀，具备良好的密封防水功能，防止雨水和杂物通过缝隙渗入梁体和支座区域，延长使用寿命。桥梁伸缩缝梁端安装实拍BRIDGEENGINEERING伸缩缝的主要类型与选型桥梁伸缩缝按构造和伸缩量分为U型锌铁皮式、橡胶条式、梳齿板式和模数式四种，选型依据为桥梁计算伸缩量。橡胶条式桥梁伸缩缝SECTION01·小伸缩量方案≤80mmU型锌铁皮伸缩缝≤40mm用弯成U型的锌铁皮覆盖梁端间隙，造价低廉但耐久性差，适用于小跨径低等级公路桥梁橡胶条伸缩缝≤80mm采用氯丁橡胶条嵌入梁端间隙，构造简单、更换方便，广泛用于中小跨径桥梁模数式桥梁伸缩缝SECTION02·大伸缩量方案>80mm梳齿板式伸缩缝≤300mm+交错排列的钢梳齿板覆盖梁端间隙，行车平顺性好，适用于大跨径连续梁桥和斜拉桥模数式伸缩缝≤2000mm+多组边梁、中梁、支承横梁和密封橡胶条组合，承载力强、密封性好，大跨径主流方案EngineeringDesign毛勒伸缩缝的设计理念与工程实践以「刚性锚固」和「密封防水」两大设计原则闻名业界，代表伸缩缝技术的国际领先水平。刚性锚固原则锚固装置直接焊接在边梁上，边梁与桥梁上部结构刚性连接，确保承载最大交通负荷，消除螺栓松动隐患经疲劳试验验证传统锚固的缺陷螺钉或螺栓连接在长期动态交通荷载下易松动脱落，导致锚固失效和伸缩缝损坏，是传统设计的根本性弱点动态荷载失效承载与防水分离将承载功能和防水功能分离为两个独立系统，锚固系统专注传递力，密封系统专注防水，各系统可独立优化双系统独立优化功能分离的优势承载和防水互不干扰，便于分别检测和维护，密封橡胶条损坏时可单独更换而不影响锚固系统的结构完整性独立检测与维护CHAPTER04桥梁附属设施系统掌握人行道、栏杆、灯柱和安全护栏的功能要求、类型选择与构造设计BridgeInfrastructure人行道与安全带的设置原则人行道和安全带是桥梁上供行人和养护人员通行的附属设施。城市桥梁按人流量设置0.75m或1m倍数宽度的人行道，郊区桥梁可设0.5-0.75m安全带替代。人行道高出车行道0.25-0.4m，施工可采用现浇、预制装配或混合做法。高速公路桥梁不设人行道但须设安全护栏。城市桥梁人行道与栏杆实景01宽度按人流量确定：人流量大的城市桥梁取0.75m或1m的倍数，通常1.5-3m；高出车行道0.25-0.4m，形成物理隔离防止车辆侵入0.75m×N倍数02三种施工方式：就地浇筑与桥面连成整体、预制装配式现场组合安装、部分装配部分现浇混合做法，各有施工效率和结构整体性的权衡现浇/预制/混合03装配悬臂式构造：人行道板通过悬臂方式支承在主梁翼缘上，减少对主梁截面的削弱，适用于预制装配式桥梁悬臂支承04安全带设置：人流量小的公路桥梁设0.5-0.75m宽的安全带替代人行道，供养护检修人员安全通行，高度与路缘石齐平0.5-0.75m05高速公路特殊处理：实行封闭式运行一般不设人行道，在路缘和中央分隔带设置安全护栏，保障高速行车安全封闭式·安全护栏桥梁附属设施栏杆与灯柱的设计要求栏杆设计高度不小于1.1m，兼具安全防护与景观美化双重功能；灯柱基础需与桥面结构可靠连接，景观桥中二者造型常统一设计。01高度与强度—设计高度不小于1.1m，竖向杆件净距不大于11cm防止儿童穿越，水平推力按规范取值确保碰撞安全02常见栏杆形式—金属管栏杆轻巧通透适合景观桥，钢筋混凝土栏杆耐久性好适合公路桥，组合式兼顾美观与防护03灯柱设置原则—布置在栏杆内侧或人行道边缘，间距由照明计算确定，基础须与桥面可靠连接并考虑风荷载04景观整体设计—城市景观桥梁中栏杆与灯柱造型统一，形成协调视觉效果，体现桥梁美学与城市文化融合城市景观桥梁栏杆与灯柱整体效果BridgeSafetyEngineering桥梁安全护栏的类型与防撞机理桥梁安全护栏是防止失控车辆越出桥外的关键防护设施，承担封闭沿线和吸收碰撞能量两大核心功能。主要类型包括梁柱式(中等防护)、钢筋混凝土墙式(最高防护)和组合式护栏。混凝土防撞护栏采用F型或单坡型特殊截面，经碰撞试验优化，能有效防止车辆翻越和绊阻。护栏的三大类型梁柱式护栏：采用金属波形梁板与立柱组合，通过梁板塑性变形吸收碰撞能量，适用于中等防护等级的公路桥梁。钢筋混凝土墙式护栏：整体浇筑的混凝土墙体，刚性强防撞能力最高，适用于高速公路大桥和特大桥梁，能承受重型车辆碰撞。组合式护栏：下部为混凝土基座上部为金属梁板，兼具阻挡能力和吸能效果，适用于高等级防护需求。高速公路桥梁钢筋混凝土墙式防撞护栏实景防撞截面设计原理F型截面设计：底部宽、上部窄的F型轮廓经碰撞试验优化，下部凸起能有效阻挡车轮绊阻，上部斜面引导车辆回复正常行驶方向。单坡型截面：护栏内侧面为单一斜面，碰撞时车轮沿斜面上爬并回复，适用于不同车型混合交通的桥梁，防翻越效果优于直立式护栏。Summary本章核心知识点总结支座、桥面铺装、伸缩缝和附属设施共同构成桥梁的完整功能体系。各构件在承载能力与变形适应性之间寻求平衡。构件名称主要类型核心功能适用场景简易支座油毛毡/石棉层叠基本支承与微量滑动跨径<10m板梁桥板式橡胶支座普通/四氟滑板/球冠/坡型弹性变形适应转动与位移跨径20-30m中小桥梁盆式橡胶支座固定GD/活动DX高承载大转角与水平位移大跨径连续梁/刚构桥桥面铺装沥青混凝土/水泥混凝土防磨耗、防侵蚀、荷载分布所有等级公路桥梁防水层卷材/涂料/无防水层截留渗水导向排水系统高等级公路桥梁必设伸缩缝橡胶条/梳齿板/模数式适应梁端伸缩保证行车平顺按计算伸缩量选型安全护栏梁柱式/混凝土墙式/组合式防撞吸能防止车辆越出桥外高速/一级公路桥梁桥梁支座桥面体系各构件的功能定位、类型选择和适用场景对照ChapterReview课后思考与复习题本章复习题涵盖支座系统、桥面铺装、伸缩缝和附属设施四大模块的核心概念和设计原理，旨在引导学生通过自主思考巩固知识点，建立从构件功能到体系设计的完整认知框架。01支座系统梁式桥设置支座的目的是什么？各类支座的构造特点和应用范围分别是什么？试比较板式橡胶支座与盆式橡胶支座的优缺点。02支座布置连续梁桥的支座布置方式有哪些基本原则？固定支座应布置在什么位置？为什么超长联桥梁需要分段设置多个固定支座？03桥面工程桥面及其附属工程通常包括哪些组成部分？各部分之间如何协同工作以保证桥梁的整体功能和使用安全？04桥面铺装桥面铺装的作用和类型是什么？铺装层能否参与结构受力？施工中应如何确保铺装层与行车道板的紧密结合？05伸缩缝桥梁伸缩缝的作用是什么？主要类型有哪些？如何根据桥梁的计算伸缩量选择合适的伸缩缝类型？06安全护栏桥梁安全护栏有哪几种类型？各自的防撞机理是什么？F型截面护栏的防撞原理与直立式护栏有何本质区别？EngineeringCaseStudy工程案例分析：佛山东平大桥支座安装佛山东平大桥作为大跨径连续钢构桥梁，其支座安装精度要求极高。施工中严格执行垫石精密处理、全站仪定位、环氧树脂配制涂抹和精确落位复测四步流程，体现了支座安装工艺从理论到实践的完整应用，是桥梁工程施工质量控制的典型案例。01垫石精密处理：技术人员对墩台垫石进行清洁、平整和标高核查，差距超标时采用高强度水泥砂浆精确调整，确保支承面满足安装要求02全站仪精确放样：使用全站仪确定地脚螺栓孔的位置和大小，核对支座尺寸并量测四个底边中点位置，确保支座与墩台的精确对中03环氧树脂砂浆施工：工人按配比精确搅拌环氧树脂，在支座底面均匀涂抹形成粘结层，搅拌时间和涂抹均匀性严格按规范控制04精确落位与验收：支座落位后测量四角标高，确认高差在±2mm以内方可验收，全过程体现了桥梁支座安装的精细化施工管理水平佛山东平大桥·大跨径连续钢构桥梁全景MaterialSelection支座桥面材料的选用原则支座桥面材料的选用需从承载能力、耐久性、施工性能和经济性四个维度综合权衡。承载能力是安全底线，耐久性决定全寿命周期，施工性能影响工程质量可控性，经济性需考虑材料价格与长期维护成本的综合成本，四者缺一不可。01承载能力：材料强度