《土木工程概论》课件-第7讲 公路铁路工程(2010年升级版)

土木工程概论第7讲公路铁路工程1公路与城市道路工程2铁路工程第5章交通土建工程土木工程概论【教学要求】了解公路、铁路工程的基本体系和组成，了解高速公路、高速铁路、地铁和城市轻轨的相关知识。【教学难点】公路、铁路的线型设计标准。第5章交通土建工程【教学重点】公路、铁路的基本体系和组成，公路、铁路的线型设计标准。土木工程概论1公路与城市道路工程公路：连接城镇、乡村和工矿基地之间主要供汽车行驶的道路；第5章交通土建工程共83张第1张道路工程的概念：指通行各种车辆和行人的工程设施。道路工程的分类：根据其所处的位置、交通性质、使用特点可分为：城市道路：供城市各地区间交通用；厂矿道路：为厂矿服务用；农村道路：野外乡村地区间交通用。土木工程概论1.1道路的基本体系高速公路：专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的多车道公路。1公路与城市道路工程⑴公路的工程分类一级公路：供汽车分向、分车道行驶并可根据需要控制出入的多车道公路。四级公路：主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。二级公路：供汽车行驶的双车道公路。三级公路：主要供汽车行驶的双车道公路。高速公路共83张第2张四级公路一级公路二级公路三级公路土木工程概论公路的主要技术指标设计速度km/h车道数路基宽度m中间带m路肩m高速120～608～445～234.5～3.03.5～2.5一级100～606～444～233.5～3.03.0～2.5二级80～60212～10无1.5～0.75三级40～3028.5～7.5无土路肩0.75～0.5四级202～17.5～4.5(单)无土路肩0.25～0.51.1道路的基本体系共83张第3张土木工程概论行车道宽度3.5～3.75m路缘带0.5～0.75m分隔带2m硬路肩2.5～3.0m防撞栏杆一级公路土木工程概论硬路肩宽度1.5～0.75m行车道宽度3.75～3.5m无中间带二级公路土木工程概论行车道宽度3.5～3.25m无中间带土路肩宽度0.75～0.5m三级公路1.1公路的基本体系共83张第6张土木工程概论四级公路土路肩宽度0.25双～0.5m单行车道宽度3.0双～3.5m单1.1公路的基本体系共83张第7张土木工程概论北京—珠海同江—三亚上海—成都连云港—霍尔果斯我国国道干线系统的代号：北京向外辐射的有12条，代号第一个字取“1”，如北京至昆明为108国道。由北向南的有28条，代号第一个字取“2”，如山海关至广州为205国道。由东向西的有30条，代号第一个字取“3”，如上海至拉萨为318国道共82张第8张土木工程概论①快速路：采用分向、分车道、全立交和控制进出口，为城市大量、长距离的快速交通服务，联系城市各主要功能分区，为过境交通服务。⑵城市道路的工程分类1.1道路的基本体系共83张第9张城市快速路行车道宽度3.75～3.5m路缘带0.75（0.5）m辅道3.25（3.0）m分隔带2m防撞墙土木工程概论②主干路是沟通城市功能分区间的交通大动脉，担负城市的主要客货运交通道路。有全高架的趋势。1.1道路的基本体系共83张第10张城市主干路的典型断面土木工程概论③次干路是沟通城市功能分区间的交通大动脉，担负城市的主要客货运交通道路。有全高架的趋势。④支路：包括为次干路与住宅区道路和胡同（里巷）的连接线,解决局部交通，以服务功能为主。道路两侧一般建设商业性建筑。有时还把支路细分为主要支路和一般支路。1.1道路的基本体系共83张第11张城市次干路的典型断面土木工程概论路线：平面、纵断面、横断面；路基：土基；路面：面层、基层、垫层；附属设施：排水设施、信号标志、防护设施、绿化照明。⑶道路的组成内容路线平面图路基开挖路面摊铺纵向排水沟信号标志1.1道路的基本体系共83张第12张土木工程概论规划：各种交通综合功能协调，勘测并选定技术经济优化线路。⑷道路工程的活动内容1.1道路的基本体系共83张第13张设计：线路的平面、纵断面、横断面三面综合设计，路基、路面、隧道、桥梁、排水等附属设施设计。施工：路基土石方施工、路面机械化施工、各类附属设施施工。养护：路面、路肩、路边、人行道、附属设施养护，排水和冰雪控制。改建、大修：原有工程设施的改善、改建、扩建等。勘测设计施工养护改建大修土木工程概论1.2道路的组成道路由于受到自然环境与地物地貌的限制，在平面上有转折，纵面上有起伏。它的中线是一条三维空间曲线，称为线路。1公路与城市道路工程1.2.1线形组成概念：线路由直线段和曲线段组成。天门山通天大道堪称“天下第一公路奇观”，全长10.7km，落差达1100m共83张第14张土木工程概论道路的线形是指道路中线在空间的几何形状和尺寸，可以用平面线形（道路中线的水平投影）、纵断面线形（沿道路中线竖直剖切的曲面展成的竖向平面线形）来表示。1.2道路的组成平面线形纵断面线形共83张第15张土木工程概论⑴平面线形●直线段不宜过长。否则引起驾驶员麻痹、疲劳。●圆曲线段半径R不宜过小否则引起汽车向外滑移或倾覆。●缓和曲线长度也不能过小，应使汽车行驶所受离心力平稳过渡。1.2道路的组成直线缓和曲线圆曲线共83张第16张公路中线在平面上的投影。由直线、圆曲线、缓和曲线三部分组成。线形的技术要求：土木工程概论榆靖高速的缓和曲线和圆曲线昌泰高速的缓和曲线和圆曲线1.2道路的组成圆曲线缓和曲线缓和曲线圆曲线共83张第17张土木工程概论⑵纵断面线形纵断面线形设计主要解决道路线形在纵断面上的位置、形状和尺寸，具体内容包括纵坡设计和竖曲线设计。同样，线路纵向坡度和曲率也要符合公路规范的要求。1.2道路的组成要对纵坡的大小、长短、前后纵坡情况、竖曲线半径大小及与平面线形的组合关系等进行组合设计。共83张第18张公路中线沿垂直剖切的曲面展成的竖向平面线形，由直线（坡度线上坡、下坡）和竖曲线（有凸形和凹形）组成。土木工程概论安楚高速的凹形竖曲线宁夏叶中高速的凸形竖曲线1.2道路的组成凸形竖曲线凹形竖曲线上坡直线下坡直线共83张第19张土木工程概论⑶道路交叉口道路与道路、道路与铁路的相交处称为交叉口。可分为平面交叉口和立体交叉口。1.2道路的组成平面交叉口有：简单交叉口、拓宽路面式交叉口、环行交叉口等。简单交叉口共83张第20张简单交叉口高峰期乱象丛生土木工程概论环行交叉口1.2道路的组成共83张第21张土木工程概论立体交叉口可分为分离式和互通式。1.2道路的组成长沙芙蓉广场立交桥分离式三层立交桥石家庄裕华路与体育大街分离式三层立交桥分离式立交桥是一种简单的立交桥，在相交道路间未特设匝道，它只保证直行方向的交通互不干扰，转弯车辆（左转弯）则允许其在交叉口处平面交叉。共83张第22张土木工程概论互通式交叉口（为清晰起见，只绘出部分）北京四元立交桥北京安慧立交桥南宁市立交桥夜景1.2道路的组成共83张第23张土木工程概论1.2.2道路结构组成②路基的三项技术要求：●足够的承载力和刚度。即不应发生过大的沉陷。●足够的整体稳定性，即不致产生路基的整体滑坍。●足够的水温稳定性，即在地面水、地下水或冰冻时不致显著地降低承载力。级配碎石基层施工底基层施工1.2道路的组成①概念：路面下的基础部分。⑴路基共83张第24张土木工程概论③路基的三种形式路基横断面的典型形式有路堤、路堑和半挖半填路基三种类型。1.2道路的组成路堤路堤共83张第25张路堤：是指高于原地面的填方路基。土木工程概论路堑：是指低于原地面的挖方路基。路堑修坡路堑施工路堑与边坡1.2道路的组成共83张第26张土木工程概论半填半挖路基：是指在一个横断面内，部分为路堤、部分为路堑的的路基。路基设计的主要指标●路基的几何特征：高、宽、边坡；●路基的填挖高度；●路基的总宽度=行车道总宽+0.5~1.0m；●边坡坡度的要求；●要十分重视路基排水。1.2道路的组成路堤路堤路堑路堑共83张第27张土木工程概论⑵路面②分类A按路面的工作特征：1.2道路的组成共83张第28张①概念：用筑路材料铺在路基顶面，供车辆在其表面行驶的一层或多层的道路结构层。●刚性路面：如砼路面。●半刚性路面：如石灰或水泥稳定土或石灰炉渣等建成的路面。●柔性路面：如沥青砼路面、沥青贯入式碎（砾）石路面、泥（水泥）结碎石路面等。柔性路面刚性路面土木工程概论B按路面的质量级别：高级、次高级、中级、低级。1.2道路的组成共83张第29张高级路面主要有水泥砼路面与沥青砼路面，主要用于高速和一级公路、城市快速路和主干路。次高级路面主要有沥青贯入碎(砾)石、冷拌沥青碎(砾)石、沥青表面处置路面。适用于二、三级公路；城市次干路、支路。中级路面主要有水结碎石、泥结碎石、级配碎(砾)石路面。仅适用于三、四级公路高级路面--沥青砼路面次高级路面--沥青贯入碎石路面土木工程概论③路面结构层次E、垫层：在路基排水不良或有冻涨翻浆的路段设置。低、中级路面高级路面1.2道路的组成共83张第30张B、联结层：加强面层与基层的联结，提高面层的抗疲劳能力。A、面层：要保证结构强度、刚度、不透水性、温度稳定性、平整度、粗糙度和耐磨性。C、基层：碎（砾）石、灰土或工业废渣修筑。D、底基层：重要道路和高速公路多采用。土木工程概论④路面的横断面构造高速公路和一级公路的横断面二、三级公路的横断面1.2道路的组成为保证路面排水，路面要做成一定坡度。共83张第31张土木工程概论①桥涵工程包括桥梁和涵洞，是道路跨越河流、沟谷和其它障碍物时使用的构筑物。⑶沿线工程和管理设施桥梁详见第6章。涵洞是横贯埋设在路堤中，供排泄洪水、灌溉或交通使用的渠道或管道。多跨桥梁总长小于8m，单孔跨度小于5m的也称涵洞。盖板涵圆管涵1.2道路的组成共83张第32张土木工程概论②隧道工程：详见本章第3节。③防护工程：陡峻山坡的边坡失稳，或沿河一侧路基边坡受水流冲刷，会威胁路基的稳定，为加固边坡所修建的人工构筑物如挡土墙等称为防护工程。川藏公路的锚索加固边坡浆砌片石骨架边坡石笼网护坡1.2道路的组成共83张第33张土木工程概论为确保路基稳定，道路应修建排水设施。按排水方向的不同可分为纵向和横向排水系统；地面排水是排除危害路基的雨水、积水及外来水，主要有截水沟、涵洞等，地下排水用于降低地下水位及排除地下水，常见的有盲沟。软式透水管塑料盲沟排水网④排水系统边沟--纵向排水系统1.2道路的组成共83张第34张土木工程概论⑤其它设施包括跨线桥、人行天桥、地下通道、防撞护栏、防护网、反光标志等交通安全设施以及路面标志、指示标志和警告标志等。厦门华荣路跨线桥安徽首座自动扶梯人行天桥1.2道路的组成共83张第35张土木工程概论国内首座X形钢结构吊索人行天桥1.2道路的组成共83张第36张该人行天桥座落在上海城区的河南南路与复兴东路交会的十字路口，它将路口的4个方向连接起来，中间的椭圆形桥面通过钢索悬挂于X形钢架上，桥上拱形钢结构设计美观大气，桥下车道上没有设置任何支撑物，为驾车者和行人提供了较宽阔的视野。土木工程概论1.3高速公路1公路与城市道路工程共83张第37张定义：具有四条以上车道，路中央设有中央隔离带，分隔双向车辆行驶，互不干扰，全封闭，全立交，控制出入口，严禁产生横向干扰，为汽车专用，设有自动化监控系统，以及沿线设有必要服务设施的道路。定义：具有四条以上车道，路中央设有中央隔离带，分隔双向车辆行驶，互不干扰，全封闭，全立交，控制出入口，严禁产生横向干扰，为汽车专用，设有自动化监控系统，以及沿线设有必要服务设施的道路。●1988年上海至嘉定高速公路建成通车；●1998年年均通车里程超过4000km；●到2010年底，中国高速公路通车里程已超过7.4万km，居世界第2位。沪宁高速土木工程概论普通公路与高速公路的转弯线形的比较1.3高速公路共83张第38张土木工程概论1.3.1高速公路的特点1.3高速公路宁常高速常张高速共83张第39张⑴速度快：我国规定高速公路的设计行车速度最低60km/h,最高120km/h。⑵通行能力大：平均昼夜汽车交通量为25000辆以上，为一般公路的3~4倍。⑶安全性能高：交通事故死亡率为一般公路的1/3~1/2。土木工程概论1.3.2高速公路的社会