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河北GQF-C型伸缩缝Z 型伸缩缝设计要点材料要求151-3082-8567
桥梁伸缩缝的可靠性如何来保证,伸缩缝具有连结可靠的特性:桥梁伸缩缝的钢质边梁:采用16Mn 钢轧制,剖面呈c 形。密封胶条:采用氯丁或三元乙丙橡胶制造,具有良好的耐老化、耐曲挠性能。锚固件:有锚钉、锚环、锚板结构三种,桥梁工程师可根据桥面板设计厚度选用,我们也可特殊设计制造伸缩缝产品。
GQF-C型伸缩缝是桥梁伸缩装置中非常普遍和常用的*种,它由*条整长的橡胶密封条,*组钢质边梁及锚固件组成。钢质边梁外侧的锚固件,与梁端预埋钢筋相焊接,浇筑高强度混凝土过渡段后,同梁体连结。GQF-Z 型伸缩缝具有连结可靠,与桥面接合平顺,密封止水、伸缩灵活,行车平稳,使用寿命长的特点。适用于伸缩量为40mm ,60mm 和80mm 的桥梁。按密封条的数量来计算。以模数形式计,从LR2(含两个密封条)开始。LR6型即为含有6个密封条。这*阶段是指新中*建立初期,也就是公路交通的创建时期。这时期各地公路交通部门组织人力、物力完成各项支前任务,迅速修复原有公路的同时,开展了大规模的公路建设。
现在我们介绍*下桥梁伸缩缝在*内的应用历史吧:早在1956年,全*公路通车里程达到25.4万km。原来没有通公路的185个县通了汽车。但这些公路的标准较低,简易公路占82%以上。在此期间,由于缺乏钢材、水泥,公路桥梁建设以木桥为主,在山区公路上就地取材修建了*些石拱桥,因此,桥梁永久化的程度仅占34.9%。所以从总体上看,桥梁规模小,跨径、梁长均较小,且多为简支梁桥。*般对伸缩装置的要求也不很严格。在这个时期,常用的伸缩缝主要有沥青木板填塞对接型、u型镀锌铁皮对接型及钢板叠合型伸缩装置。在以往的设计图纸上,或*些教科书及有关的技术文件中,常笼统地称桥梁中使用的伸缩装置为伸缩缝。其实,工程技术人员通常所指的伸缩缝,应是桥梁接缝处安设的*整套伸缩装置。为了确切表述这些基本概念,依据**标准《道路工程术语标准》(GBJ 124—88),并参考有关资料,对有关桥梁伸缩缝专用名词术语订正如下。通常我们为使车辆平稳通过桥面并满足桥面变形的需要,在桥面伸缩接缝处设置的各种装置的总称。对于桥梁伸缩缝的设置伸缩装置时为准,把桥梁结构在伸缩装置处由于温度升高引起的伸长量、由于温度下降引起的收缩量、由于混凝土收缩徐变影响引起的收缩量等的绝对值的合计值,即伸缩装置的拉伸值和压缩值的总和,称为伸缩量。伸缩装置的伸缩量这*专用术语,以前有种种用法,但这里只表示桥梁结构的伸缩量,且将这个伸缩量值作为选择伸缩装置形式的基本依据。因考虑桥梁结构的挠度产生的变位、由结构形式应考虑的必需余量以及伸缩装置加工和安装时的误差等因素的影响而预留之余量,称之为富裕量。这里的富裕量包括伸缩装置拉开与压缩两种状态下的预留量值。适应材料胀缩变形对结构的影响,而在结构的两端设置的间隙。伸缩量加富裕量,其形成的距离即为伸缩问隙。以钢齿板型伸缩装置为例,问隙按结构、形式可分为梁(桥)端问隙(设计的主要考虑参数)、桥面板间隙、接缝间隙及钢齿间隙等,如图1—1所示。
1957年至1978年的20年,可以划归为桥梁伸缩装置/桥梁伸缩缝的中期阶段。期间,公路交通事业继续得到发展。据统计,新增公路通车里程34.66万km,新建特大桥157座,9.9万延米。桥梁的永久化水平,也从1956年的57.2%提高到1978年的92.6%。危桥改造任务也基本完成。到1978年底,基本实现了社社通公路的目标。在这20年问,较大规模公路桥梁的出现和公路路线等*的不断提高,对桥梁伸缩装置/桥梁伸缩缝的技术性能提出了更高的要求,出现了以橡胶为主体的各种形式的伸缩装置。应用较为广泛的有矩形和管形橡胶条型及组合式橡胶条型填塞对接型伸缩装置,M型、w型、SW型等嵌固对接型伸缩装置,以及采用橡胶和加强钢板组合加工制成,具有相当刚度、*定柔度相结合的板式橡胶伸缩装置,钢齿板型伸缩装置也有*定的市场。
公路桥梁伸缩缝是采用热轧整体成型的异型钢材设计,适用于伸缩量80mm以下的的桥梁使用。 我们知道:桥梁伸缩缝不论在大中桥和小桥上都是桥梁构造上不可缺少的部分,它在桥梁结构中,要适应梁的温度变化,混凝土的徐变及收缩引起的收缩量,梁端的旋转、梁的挠度等因素引起的接缝变化,它直接承受车轮的反复荷载,它是桥梁*薄弱的环节,因此是*易于损坏的部分,所以对伸缩缝的施工工艺要严格控制。桥梁伸缩装置破坏的原因多数与锚固系统有关,锚固系统薄弱,本身就容易破坏,在车辆的反复冲击下,会导致伸缩装置的过早破坏,因此伸缩装置的锚固系统相当重要。
1. 在进行公路桥梁伸缩缝施工前要按照设计核对预留槽尺寸,并将预留槽内清扫干净。首先要对需切割的桥面部分弹白色油漆线,以保证开槽缝的整齐、顺直,对于桥面系统伸缩位置两侧路面变形部分,要适当加宽切除宽度,以保证混凝土与沥青混凝土接头部分平整,另外,在切割时注意对路面的保护,做到不污染、不破坏为止。预埋锚固筋若不符合设计要求,必须首先处理,满足设计要求后方可安装伸缩缝。
2. 伸缩缝在安装前应根据实际温度按照图纸设计中的计算公式调整组装定位值,用专用卡具将其固定。在对槽内混凝土及砂袋清理时,注意保护预留槽内钢筋,以防造成缺少钢筋现象
3. 安装时公路桥梁伸缩缝**线与桥梁**线应重合,并使其顶面标高与设计标高相吻合,并使横坡、纵坡与桥面横坡、纵坡相符。
4、正确就位后,然后穿放横向联接水平钢筋,*好将伸缩缝上的锚固钢筋与预埋钢筋在两侧同时焊牢,如有困难,先将*侧焊牢,待达到已确定的安装气温后再将另*侧锚固筋全部焊牢,并放松卡具,使其伸缩自由。
5、完成上述工序后,在预留槽口内浇筑混凝土,浇筑混凝土时应采取必要的措施,振捣密实。浇筑时不允许混凝土溅、填在密封橡胶带缝中及表面上,如果发生此现象应立即清除。浇筑完毕后进行养护。
6、待伸缩缝两侧混凝土强度满足设计要求后,方可开放交通。施工方进行对于桥梁伸缩缝应注意:伸缩缝中所用的异型钢外观应光洁、平整,不允许变形扭曲。产品必须在工厂进行组装。组装钢构件应进行有效的防护处
由于施工单位对公路桥梁伸缩缝施工不合理会出现哪些问题,由于*年中的各季气温的变化,引起混凝土的收缩与徐变、各种荷载所引起的桥梁挠度、桥面纵坡及行车制动力等因素的影响,桥梁伸缩缝会产生早期破坏、缝体脱落和现浇混凝土表面局部剥落,甚至破损等病害。这不仅会造成车辆行驶时颠簸不止,造成桥梁整体的服务水平降低,而且还会影响到桥梁的安全。
当桥梁在不断的重型车辆碾压后,桥梁伸缩缝产生损坏后,会导致渗水现象的出现,渗水不但侵蚀梁体,而且也会使支座锈蚀,影响梁体的正常收缩,从而使得梁体的有关结构承受的应力比设计应力大得多,影响桥梁的整体结构安全。针对这样可能发生的情况,主要就是要控制好桥梁伸缩缝的施工质量,保证其密实度。可以将原来在上层细混合料铺筑后才振捣,改为分层振捣,也即底层混合料摊铺后应各振捣*次,以解决混合料降温后,由于黏度过大难以压实的问题;同时针对梁端与填料连接处界面易出现裂缝这**常见的问题,可以利用喷灯对梁端界面进行分段预热,预热后在梁端界面上涂*层底油,来解决这类问题。
在桥梁伸缩缝施工过程中必须加强管理,才能确保证桥梁伸缩缝的质量,正确的桥梁伸缩缝的施工步骤及方法,由于公路桥梁伸缩缝就是*种用于桥梁上部结构活动端、桥面断缝处的伸缩装置,它主要由传力支承体系和位移控制体系组成,在桥梁上安装伸缩缝的主要作用*是将车辆垂直和水平荷载通过支承结构传递到桥梁梁体,二是适应桥梁纵、横位移的变化和梁端翘曲发生的转角变化,用以保证桥梁上部结构在温度变化、混凝土收缩和徐变,以及荷载作用下,在该处的变位能够实现,而不产生额外的附加内力,并能保证行车平顺,具有伸缩、承重、防水、平整等方面的功能。
桥梁伸缩缝的锚固钢筋问题对于在预制梁(板)的端部和背墙内预埋伸缩缝锚固钢筋是在两种不同情况下进行的。*般设计给定的都是对称于桥宽**、在梁(板)端部设置预埋钢筋,则钢筋在每片梁(板)内的预埋位置都会不*样,给施工增加了难度,因此锚固钢筋应以对称于每片梁(板)的**进行设置,这点在设计中要充分考虑。 在桥梁的施工中要保证锚固钢筋的作用。仅在浇筑8~10cm厚的桥面板混凝土时进行设置是不可取的,这实际上没有让伸缩缝的定位角钢牢固地与梁(板)和背墙混凝土联结成整体,形成不稳定隐患,需加强伸缩缝的养护工作。
到了1978年,党的十*届三中全会以来,我*开始了建设有中*特色的社会主义的新时期,也可以说是我*公路建设开创新局面的时期。此间,公路建设得到了迅速的发展,*批高等*公路和特大型公路桥梁相继建成。到1987年底,全*新增公路通车里程9.2万km,新建*、二*公路7’724km(其中**公路919km)。相继建成了湖北黄柏树桥、山东济南黄河桥、河南郑州黄河桥、西藏达孜拉萨河桥、贵州剑河桥、湖南常德沅水桥、黑龙江哈尔滨松花江桥等*批特大型桥梁。1978年以后,桥梁建设的规模更大,新的桥型更多、更先进,桥梁的长大化更为明显。作为桥梁组成构件之*的伸缩装置,用量越来越大,使用范围越来越广,形式也越来越多。
桥梁伸缩缝在使用中可能出现哪些问题?桥梁伸缩缝是当前比较容易出现的问题,随着时间的推移,损坏程度逐渐加剧。文章阐述了当前桥梁伸缩缝主要形式,分析了桥梁伸缩缝破坏影响因素,基于设计方面,探讨了桥梁伸缩缝设计要点。随着我*交通运输事业的迅猛发展,桥梁作为交通线中的重要组成部分,其数量的增多、规模的扩大更为明显,而桥梁组成之*的伸缩装置,用量也越来越大,使用范围也越来越广,型式也越来越多了。桥梁伸缩装置在结构中直接承受车轮荷载的反复冲击作用,且长期暴露在大气中,是桥梁中易受破坏且难以修补的部位。因此,选用优良的伸缩装置,使其能适应由于桥梁的各种变化所引起的伸缩。
桥梁伸缩缝是指为适应材料胀缩变形需要而在桥梁上部结构中设置的间隙。为使车辆平稳通过桥面,在桥梁伸缩缝处设置的由橡胶和钢材等构件组成的各种装置称为伸缩缝装置。当前,对于桥梁伸缩缝*般有对接式、钢制支承式、组合剪切式(板式)、模数支承式以及弹性装置。①对接式伸缩缝。对接式伸缩缝装置,更具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是以沥青、木板、麻絮、橡胶等材料填塞缝隙,伸缩体在任何情况下都处于受压状态。
该类伸缩装置*般用于伸缩量在40mm以下的常规桥梁工程上,但目前已不多见。嵌固式对接伸缩缝装置利用不同形态的钢构件将不同形状的橡胶条(带)嵌牢固定,并以橡胶条(带)的拉压变形来吸收梁体的变形,其伸缩体可以处于受压状态。也可以处于受拉状态。②钢制支承式伸缩装置。当桥梁的伸缩变形量超过50mm时,常采用钢质伸缩装置。该伸缩装置当车辆驶过时往往由于梁端转动或挠曲变形而产生拍击作用,噪声大,而且容易使结构损坏。因此,需采用设有螺栓弹簧的装置来固定滑动钢板,以减少拍击和噪声,该伸缩缝的构造相对复杂。③组合剪切式(板式)橡胶伸缩装置。该装置是利用各种不同断面形状的橡胶带作为填嵌材料的伸缩装置。
伸缩缝破坏过早的设计原因 伸缩缝的破坏*先从过渡段的混凝土开始。过渡段混凝土的主要荷载为车辆轮压产生的动载,当轮压在伸缩缝上时,其荷载通过锚固系统传递到过渡段混凝土,再传递到梁板上,并产生*定的压缩变形。在设计上而言,造成伸缩缝的破坏过早,无非是以下方面的原因:①伸缩缝在整个桥梁工程所占的份量不多,*般易被设计人员忽视,从而未对伸缩缝进行细致的考虑与设计。②伸缩装置的受力复杂,而与之密切相关起决定作用的锚固系统却不尽合理。③设计方面对施工的实际情况考虑不足。如:锚固混凝土太薄且钢筋密布,伸缩装置的锚固系统很难准确地预埋在梁中,甚至无法预埋,相当*部分锚固系统不得不锚固在整体化层混凝土中。④有的设计工程师在伸缩缝设计过程中只注
由于橡胶富有弹性,易于粘贴,又能满足变形要求且具备防水功能。因此,目前在*内、外桥梁工程中已获得广泛应用。④模数支承式伸缩装置。板式橡胶制品这*类伸缩装置,很难满足大位移量的要求;钢制型的伸缩装置,很难做到密封不透水,而且容易造成对车辆的冲击,影响车辆的行驶性。因此,出现了利用吸震缓冲性能好又容易做到密封的橡胶材料,与强度高性能好的异型钢材组合的,在大位移量情况下能承受车辆荷载的各类型模数支承式(模数式)桥梁伸缩装置系列。⑤弹性体伸缩装置。弹性体伸缩装置分为锌铁皮伸缩缝和TST碎石弹性伸缩缝,弹性体伸缩装置是*种简易的伸缩缝装置,对于中小跨径的桥梁,当伸缩量在20mm-40mm以内时可以采用TST碎石弹性伸缩缝装置,是将特制的弹塑性材料TST加热熔化后,灌入经过清洗加热的碎石中,即形成了TST碎石弹性伸缩缝,碎石用以支持车辆荷载,TST弹塑性体在*25℃~60℃条件下能够满足伸缩量的要求。重计算桥梁的伸缩量,并以此进行选型,而往往对伸缩装置的性能了解不全面,忽视了产品的相应技术要求。
对于桥梁伸缩缝的合理选定恰当伸缩量的缝隙极为重要,缝隙越大伸缩装置越容易遭破坏。采用的缝隙过大或过小,以及没有考虑安装时的温度而调整间隙。特别是针对板式橡胶伸缩装置,易造成破坏。即使是连续桥面,在面层铺装上往往也会出现裂纹。因此。要采取预先切割桥面,设置接缝,或用较软的铺装层来吸收裂缝,或者安设小型的伸缩装置来解决。在较大纵坡的情况下,如不设置考虑适应竖直变位的构造,也容易产生缺陷,引起破坏。伸缩装置沿桥面纵向,即使伸缩量小,也存在挠度差大的问题,因此,在伸缩装置构造上要给予重视。伸缩装置与梁体结合成等强的整体无疑是提高其使用效能的重要手段。除模数式伸缩装置之外的其他类型的桥梁伸缩装置,与桥面板的固定、结合往往不够充分,效果不甚理想,*般构造尺寸较小、刚度不足,而且对新材料的特征、配合等研究不够深入,所以在选型时应作充分的比较研究。为防止因雨水而起的漏水现象,虽然在*些钢制伸缩缝装置中,对配合部位采取插入密封橡胶或将排水装置或铺装层面层作为容易清扫的型式,或在整个缝隙中灌注填人防水材料的实用型式。对与桥面的雨水,*般应在伸缩装置附近设集中排水口;对不在日常养护作多次涂漆的构件上,设计上应采用**耐久的防护材料作有效的处理。
温度变化是影响伸缩量的主要因素。由于我*幅员广大,温差悬殊、变差幅度各地不*,兹推荐下列数据供设计参考使用。由于温度使桥梁内部温度分布不均匀会引起大跨径桥梁端部产生角变位,*般跨径比值较小,可不予考虑;大跨径桥梁,设计时应予考虑。
由于气候对于桥梁混凝土的徐变和收缩如果桥梁的钢筋混凝土桥及预应力混凝土桥需考虑其徐变及收缩。徐变量按梁在预应力作用下的弹性变形乘以徐变系数¢=2求得。收缩量以温度下降20℃来换算。应当考虑安装时混凝土的徐变和收缩已完成的部分,为此应将部徐变和收缩量乘以折减系数ß。下列ß值供设计时参考。 徐变的龄期是以施加预应力后的时间计算,收缩是以浇筑混凝土以后到安装时的全部龄期计算,设置伸缩装置后施加的预应力需另加。
各种荷重所引起的桥梁挠度;活载、恒载等会使桥梁端部发生角变位,而使伸缩缝产生垂直、水平及角变位。如果梁比较高,且伴有振动的情况,应格外注意。由于加宽桥面而要设置纵向伸缩装置时,由于跨中挠度较大,还应注意在振动时变位随时间变化的相位差。
地震对伸缩装置的变位影响比较复杂,目前还难以把握,在设计伸缩装置时*般不予考虑;但如有可靠资料能算出地震对桥梁墩台的下沉、回转、水平移动及倾斜量时,在设计时给以考虑当然更好。纵坡对变位的影响纵坡较大的桥,通常施工时把活动支座作成水平的,因而在支座位移时在路面产生了*个垂直差(△d),其值为水平位移乘以纵坡(tgθ),在变位较小的情况下可不予考虑,但对组合钢桥变位大且纵坡也大的情况下,设计伸缩装置的形式就应认真对待。
斜桥及曲线桥的变位;斜桥及曲线桥在发生支承移动方向的变位△L时,便有在桥端线方向的变位△S及垂直于桥端线方向的变位△d: △d=△L sinθ △S=△L cosθ 式中:θ-倾斜角;△L-伸缩量。把沿支座移动方向的位移△L称作伸缩缝,把垂直于桥梁线的位移△d称作梁端伸缩缝。由于平行于桥端线△S的位移而使伸缩装置在平面上受扭,产生剪应力,在设计时必须注意。同时,还应注意支座的约束条件及墩台形式的不同所产生的影响。
伸缩缝装置位移量计算公式:温度变化引起的伸长量△e:△e=ka(tmax-tin)L 温度变化引起的收缩量△S1:S1=k(tin-tmin)L(2)
混凝土收缩引起的收缩量△S2:△S2=ktsL(3) 混凝土徐变引起的收缩量△S3:△S3=k(σp*φ*β1/Ec)L(4)
总伸缩量△:△=△e+(△S1+△S2+△S3) (5)
计算公式(1)、(2)、(3)、(4)中:k——系数,基本伸缩量以外的因素引起的伸缩量即额外伸缩量,在此按基本伸缩量的10%加以考虑,故k=1.1;
我公司可以定制各种规格的桥梁伸缩装置,主要包括:GQF-C型、GQF-Z型、GQF-L型、GQF-F型、GQF-MZL型,全都是采用热轧整体成型的异型钢材设计的桥梁伸缩缝产品。其中GQF-C型、GQF-Z型、GQF-L型、GQF-F型桥梁伸缩缝适用于伸缩量80mm以下的的桥梁接缝, GQF-MZL型桥梁伸缩缝型是由边梁、中梁、横梁和连动机构组成的模数式桥梁伸缩缝装置,适用于伸缩量80mm-1200mm的大中跨度桥梁.
比中:XF 单组式桥梁伸缩装置是适用于设计荷载为汽超 20 挂超120 *的直桥、弯桥、斜桥、坡桥等公路和城市桥梁。产品由钢质边梁、鸟形橡胶密封条和锚固构件组成。在桥梁梁体因温差等因素引起位移时,机械固定在边梁沟槽中的橡胶密封条能自由折迭伸缩。起到防水防尘作用。行驶车辆的冲击力,通过边梁和焊接的锚固构件传递到桥梁结构中。该型伸缩缝适用于伸缩量 0~80mm 的桥梁。
异型钢伸缩缝装置在公路桥梁上悄然兴起,其结构简单、安装方便,具有明显的安全性、舒适性和耐久性,已逐步替代了以前传统的铸铁皮式、钢板式、板式橡胶式等伸缩装置,尤其高速公路,因车流量大,车速快,负荷大,更显示出异型钢伸缩缝的优势。
1、异型钢材强度不低于Q235C规定,也不得低于钢材标准强度240MPa。
2、异型钢材顶面平整度要求3米直尺《1毫米。
3、异型钢材侧面平整度要求3米直尺《2毫米。
4、异型钢材外观应光洁平整,表面不得有裂纹、结疤、气泡,毛刺应清除。
5、橡胶密封条油工厂摸制或挤压成型,横断面应均匀,不应有孔隙和其他缺陷。
6、橡胶条的材料为氯丁橡胶或天然橡胶,不得掺进再生橡胶,并必须符合〈表1〉要求
1、伸缩装置是由橡胶密封条与异型钢、锚固钢筋及锁定板组合而成的装置,均由工厂组装好运至工地使用。
2、组装成型的伸缩缝,异型钢材顶面高差《1毫米。两缝之间宽度差《2毫米。
3、伸缝装置长漠如果有较好的运输条件,而且在安装后现浇险强度形成之前能够禁止车辆通行的话,与半幅路同宽为好,但这经常做不到,*是伸缩装置过长,*般在十几米以主,运输不方便,易变形;二是施工车辆过往很难避免,所以取1/2半幅路宽逐段安装为好,但接头处内部要满焊,外部打磨后,要符合整体钢材要求。
4、钢板、钢筋、异型钢焊接,焊缝厚度为8毫米,焊缝要符合规范要求。5、组装后的橡胶条要全部进入槽口,不允许有鼓在外面的情况。
6、组装好的伸缩缝预留宽度的大小,要根据图纸说明进行预留。
a——1.0×10-5混凝土的线膨胀系数(按摄氏度计);
tmax——计算*高温度,℃;
tin——预定的安装温度,℃;
L——上部构造变形的区间长度,mm;
tmin——计算*低温度,℃;
ts——收缩等待温度,ts按相当于降温5~10℃考虑,取ts=10℃;
σp——由预应力引起的平均轴向应力,σp=15MPa;
φ——徐变系数取=2(按龄期60d计);
β1——徐变、收缩随混凝土龄期增长而递减的系数,设预制到安装期不超过三个月,取β1=0.4;
Ec——混凝土弹性模量,取Ec=3×104MPa。
对伸缩缝的耐久性和防水性等提出了更高的要求。有鉴于此,有不少桥梁工作者,在深入调查分析以往使用过的各类伸缩装置问题的基础上,借鉴*外的成功经验,对*内已有伸缩装置的结构形式和构成材料不断加以改进,并研制开发了采用各种形式联动机构模数式大变位的伸缩装置,以适应公路桥梁的客观需求。因此,也出现以模数式伸缩装置逐步代替板式橡胶型伸缩装置,到目前为止基本结束了我*公路桥梁以板式橡胶型伸缩装置为主的局面。在这期间,对于大型桥梁工程,也采用或引进了*些模数式伸缩装置。同时,对中小型桥梁结构的无缝化研究和应用也取得了实质性进展。对于伸缩缝的位移范围: 由设计的密封件运行范围来决定。例如:如果*个密封件的设计运行范围为80mm,那么LR12模数缝即允许位移范围为12 x 80 = 960mm。缝宽f: 随伸缩缝的位移而改变。当缝宽fmin为*小值时,型钢完全封闭。当缝宽fmax 为*大值时,根据不同的**标准,型钢之间的缝隙打开至65, 70或80mm。不同的缝隙宽度(f0, f5, f65, f80 )有不同的缝宽f,具体见上表。