道路与桥梁工程概论

道路与桥梁工程概论道路与桥梁工程概论道路与桥梁工程概论第一章概论第一篇路线第一章概论第一节道路发展简史一.道路史从古至今，路的好坏表示一个国家的富与穷，强与弱。中国是历史悠久的文明古国，道路运输的发展先于世界各国。道路(road)的名称源于周朝,道路原为导路;秦朝称驰道或驿道;元朝为大道．清朝:京都通往各省会的道路称为＂官路＂或＂官道＂省会间的路称为＂大路＂．市区街道为＂马路＂第一章概论汽车出现后，则成为＂公路＂．国外道路发展史:兽路，人为了穿越森林方便也走；后来人们利用土填平坑洼用原木铺沼泽，形成简陋的公路；轮子发明后，为满足车的要求，形成较好的路；后来，人们用碎石将适用的车行路线路筑得更坚固时，小道就高出地面，就成了highway;汽车出现后，为满足现代交通要求，出现了superhighway,freeway,modornway.我国道路的发展远自上古时代，皇帝拓土开疆，统一中华，发明舟车，便开始了了我国道路交通的新纪元．第一章概论新中国成立，大力发展公路交通事业．１９４９－－１９５７年完成重要公路干线:青藏，康藏，青新，川黔，昆洛等线，全国公路里程达３０万公里；１９５８－－１９６５年，发展最快，总里程达５２万公里；１９７５－－１９８５年，达８５公里；一二级公路达２１１９４公里；－－１９９７年，全国公路里程达１２０万公里，其中，沥青路面２２万公里，水泥路面６万公里．第一章概论1988年全国第一条沪嘉高速公路通车至1997年，我国已建成的高速公路有:沈--大，京--石，京--唐，南京--合肥，广州--深圳，汕头--深圳，包头--呼和浩特，总里程达3600公里。现在，在建和已建工程有:京福高速,福宁高速....,拥有汽车1000万辆.我国的道路规划:是以北京为中心,连接各省重要大中城市,港站枢纽和工农业基地.干线公路划分为国道共计20条116000km。国道网由放射线，南北线和东西线组成。首都放射线12条，全长213197km，编号:101~112;南北线28条，全长39000km，编号:201~228;东西线共30条，全长53000km，编号:301~330.forexample:101京---广，107北京---山东(放射);204烟台---上海(南北)321广州---成都(东西)另外，各省还有省道规划，例如，广东为19。我国公路交通中，远期规划是在2010年前修建高速公路1万公里，建成二纵二横，贯穿中国的交通大动脉。即北京→珠海，图们江→三亚，上海→成都，连云港→霍尔郭斯。到2020年，建成五纵七横共12条主干线共3.5万km。将全国重点城市，工业中心，交通枢纽和对外口岸全都连接起来，形成与国民经济发展格局相适应，与其他运输方式相协调的快速安全的全国高速公路主干线。道路工程的发展趋势:高新技术开发，计算技术，GIS,GPS,CAD.注重材料结构施工，运营环节的技术监控。引进开发CAD,ITS,GPS.新材料，新工艺的开发和推广使用。公路环保技术将会得到重视。第二节交通运输体系交通运输体系是由各种运输方式组成的一个综合体系，它主要由五个部分组成:道路运输；铁路运输；水上运输航空运输管道运输一道路运输从广义来说，是指货物和旅客借一定的运输工具，沿道路某个方向作有目的的移动过程。从狭义来说，道路运输则是指汽车在道路上有目的的移动过程。优点:方便，灵活，投资少见效快。二铁路运输它是以钢轨引导列车运行的运输方式。优点:行车阻力小，运输速度高，运载能力达，运输成本低；缺点:基础投资大，固定设施费用大，需严格的组织管理。铁路按轨距不同可以分为:标准轨距；窄轨距；宽轨距。铁路按运输功能不同可分为:一般铁路；高速铁路；地下铁路(地铁)。按牵引方式不同可分为粘着式铁路；齿轨式铁路缆索式铁路三.水上运输水上运输是利用船或其它浮云工具在河湖人工水道及海洋上运送客货的运输方式。由于它是利用天然航道运输，所以，运输方便，投资较少；又因其运输阻力小，可进行大吨位，远距离运输，运量大，成本低，是国际贸易货物往来的主要交通工具。缺点:受水道限制,连续性差,匀速较慢.四航空运输与其他运输相比,具有有速度快时间短,灵活性大,舒适性好;缺点是机舱的容积和载量小,运输成本高,耗油大,受气候影响大.五管道运输它是一种用封闭的管道,利用重力或气压动力,连续输送一些特定货物的运输方式.主要运送货物:水;原油;矿砂;煤浆;天然气;化工流体大多数能浮物资优点:运量大,占地少,受气候影响小,生产率高,运费低,无噪声,漏失污染小.缺点:灵活性查,运输货物单一,只适用单向定点量大的特定货物.第三节道路分类与技术标准一道路(road)分类道路的功能主要是为各种车辆和行人服务。按所处位置交通性质及使用特点不同可分为：公路城市道路厂矿道路林业道路1、公路highway公路是连接城镇和工矿基地，港口及集散地等。主要供汽车使用，具备一定技术和设施的道路。公路工程:是以公路为对象而进行的规划，设计，施工，养护和管理工作的全过程及其所从事的工程实体。按《公路技术标准〉〉JTJ001-97公路可分为：高速公路freeway,motorway.一级公路二级公路三级公路四级公路高速公路:专供汽车分向，分车道行驶，并全部控制出入口的干线公路。按其交通量可分为：四车道高速公路，昼夜交通量25000---55000辆；六车道高速公路，昼夜交通量45000---8000辆；八车道高速公路，昼夜交通量60000---100000辆。一级公路:供汽车分向，分车道行驶的公路，年平均昼夜交通量为15000---30000辆(折合成小客车的远景设计年限).二级公路:年平均昼夜交通量3000---7500辆.三级公路:年平均昼夜交通量1000---4000辆.四级公路:双车道小于1500辆,单车道不超过200辆公路等级的选用,应根据公路网的规划,从全局出发,按照公路的使用任务,功能和远景交通量综合确定.2城市道路cityroad,urbanroad它是指城市内部的道路，是城市组织生产，安排生活，搞活经济，物质流通所必需的车辆行人交通往来的道路；它是连接城市各个功能分区和对外交通的枢纽，它不仅提供交通道路，还提供各种功能设施空间。按国家建设部在1991年颁发的《城市道路设计规范》CJT37--90把城市道路分为四类十级:⑴快速路〔expressway〕、特大或大中城市设置，长距离的快速交通服务，连接城市各主要功能分区和过境交通服务。采用分向、分车道、全立交和控制入口。⑵主干路arterialroad、它是联系城市各功能分区〔工业区、生活区、文化区〕的干路；以交通功能为主，负担城市的主要客、货交通，是城市内部交通大动脉⑶、次干路〔secondtrunkroad〕它是城市中数量较多的一般道路，它与主干路路组合成道路网；其集散交通作用，兼有服务功能。⑷、支路〔branchroad〕它是城市中数量较多的一般交通道路，支路应是次干路与街坊路的连接线，解决局部地区交通，以服务功能为主。上述分类，出快速路外，其余均为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。一般分级原则:根据车速、交通量、规模和性质划分,大城市Ⅰ级,中等城市Ⅱ级,小城市Ⅲ级.3、厂矿道路〔factoriesandminesroad〕和林业道路〔forestroad〕属专业道路，厂矿路为工厂，矿区服务；林业路路为林区开发的木材运输服务二、公路设计阶段与标准1、公路勘测设计阶段公路施工前的勘测设计工作是根据批准的计划任务书和有关的标准规范进行的。公路工程建设项目，一般应按两阶段设计:初步设计;施工图设计两阶段设计—即初步设计和施工图设计.设计步骤:⑴根据批准的任务要求,先进行踏勘测量,编制初步设计和工程概算;⑵再根据批准的初步设计,通过实地详细地测量,据以编制施工图设计和工程预算.一阶段设计—即一阶段施工图设计.它是根据批准的计划任务书要求,进行一次详细测量,据以编制施工图设计。２、技术标准是根据道路设计交通量及计算行车速度对路线和各项工程结构的要求，把这些要求列成指标并用标准规定下来，在设计公路时都应遵守。技术标准大体可归纳为三类:线型标准〔线路几何尺寸〕载重标准〔载重量〕净空标准〔外廓尺寸〕一般对技术标准的掌握应视具体情况而定，要防止两种倾向:一是不考虑路线的作用和远景交通运输要求，压缩工程造价而采用低标准〔地方投资〕二是贪大求全，盲目超前而采用高标准，既增加投资又多占用土地〔国家投资〕通常，一条公路应用相同技术标准，但公路较长，穿越不同地带时，允许采用不同标准。〔如不同车道数、不同材质〕第四节路线设计的基本要求及依据公路设计是设置在地表供汽车行驶的一种线型带状的工程结构物。公路设计内容:线型设计〔线型组成—直线、曲线、凹凸等〕结构设计〔结构组成—路面结构、路床、路肩、路基等〕一、公路线型的基本要求公路服务的对象是汽车，因此，要保证汽车在公路上行驶必须:安全、迅速、经济和舒适。公路路线应满足下列要求:１、保证汽车在道路上行驶的稳定性稳定性是指汽车在公路上处于动态或静态时，不会产生倾覆、倒溜和测向滑移。因此，要求公路有足够的附着力。要注意上坡和弯道。2、保证行车畅通，达到安全、迅速的目的要畅通必须满足:足够宽度平面、纵面要有足够的行车视距减少平面交叉3、对公路的平、纵、横断面有合理布局根据公路等级及使用任务和功能，合理利用地形，正确运用技术标准，应做到:平面顺适纵坡均衡横面合理线型组合协调尽量避免穿越不良地质区技术可行，经济合理4、满足行车舒适要求汽车运送的对象是人或货物，如何保证人安全、舒适；货不损。是路线几何设计的重要指标之一。要满足这些要求，必须做到:路线起伏不要过于频繁平纵曲线组合协调，保持线型连续性，避免采用过长直线使路线与当地环境和景观相协调，保证司机不疲劳二、确定路线线型的基本依据无论是进行公路网规划还是具体确定一条公路等级、线型设计等都必须以公路所在地区的自然条件和交通资料为依据。自然条件:1、地形条件平原、微丘区。特点:相对高差100m以下，自然坡度20°以下。山岭、重丘区。特点:相对高差大于100m，自然坡度大于20°，路线平、纵面大部分受地形限制。2、水文、地质条件岩层性质、水位高低、不同频率的洪水位均影响路线的标高和位置。交通资料:3、设计车辆designvehicle在确定公路的路幅组成、弯道加宽、交叉口等设计时，均与车辆外廓尺寸及性能有关。它是公路线型设计的一个重要控制因素。由于汽车的型号、规格各有不同，作为设计控制的车辆应具有代表性的标准型号的汽车，称为“设计车辆”。设计车辆分为两类:小客车中型载重车路线设计时，要将其它车型对公路的作用折算成“设计车辆”，其换算系述如下:4、计算行车速度designspeed计算车速—是指气候和交通条件正常情况下，汽车行驶只受公路本身条件〔如路线几何要素、路面、附属设施等〕的影响时，一般驾驶员能安全、顺适地行驶的最大速度。公路几何线型设计的各种要素〔平曲线半径、超高率、视距等〕的临界值都以计算行车速度为依据；而且，车道宽度和路肩宽度都与该值有关。它不仅是公路设计依据，而且还是公路开放交通后限制车速的基础。因此，同一计算行车速度的路段不宜过短。规定:高速公路≥15km.一二级公路≥10km。速度变化段应设过渡段，过村镇等应设标志。5、交通量trafficvolume公路上某一断面单位时间通过的来往车辆总数称为交通量；亦称交通流量或车流量。时间单位∶小时，小时交通量；日，日交通量（昼夜交通量）交通量是确定公路等级的主要依据。在规划道路等级时，采用推算远景设计年限的日交通量，一般用年平均日交通量（ADT表示。据《标准》规定远景设计年限为∶高速和一级公路为20年；二级公路为1