第5章交通土建工程.ppt

第5章 交通土建工程,土 木 工 程 概 論,5.1 道路工程 5.2 鐵路工程 5.3 機(jī)場(chǎng)工程 5.4 隧道工程,一個(gè)完整的交通運(yùn)輸體系是由鐵路、道路、水運(yùn)、航空和管道五種運(yùn)輸方式構(gòu)成的大系統(tǒng)，共同承擔(dān)著客、貨的集散與交流。,土 木 工 程 概 論,第 5 章 交通土建工程,鐵路：運(yùn)輸能力大，速度較快，運(yùn)輸成本和能耗都較低，通用性能好，受自然條件的影響也比較小，宜于承擔(dān)中長(zhǎng)距離貨運(yùn)和大宗物資的運(yùn)輸，但是鐵路建設(shè)投資大，建設(shè)周期較長(zhǎng)。,土 木 工 程 概 論,第 5 章 交通土建工程,航空運(yùn)輸：在快速運(yùn)送旅客，運(yùn)輸緊急物資方面顯示出優(yōu)越性，宜于承擔(dān)大中城市間長(zhǎng)距離客運(yùn)以及邊遠(yuǎn)地區(qū)高檔和急需物資的運(yùn)輸，但運(yùn)輸成本高，能耗大。,土 木 工 程 概 論,第 5 章 交通土建工程,管道運(yùn)輸：用于原油、成品油等運(yùn)輸。 水路運(yùn)輸：低廉的運(yùn)價(jià)顯示明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 道路運(yùn)輸：可承擔(dān)其他運(yùn)輸形式的客貨集散與聯(lián)系，承擔(dān)鐵路、水運(yùn)、空運(yùn)固線(xiàn)外延伸運(yùn)輸業(yè)務(wù)，最大優(yōu)點(diǎn)是投資少，機(jī)動(dòng)靈活，可以深入到每個(gè)角落。,土 木 工 程 概 論,第 5 章 交通土建工程,道路：是一種帶狀的三維空間人工構(gòu)造物，它包括路基、路面、橋梁、涵洞、隧道等工程實(shí)體。 道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：要求用最小的投資，使得道路在自然力及車(chē)輛荷載的共同作用下，在使用期限內(nèi)，保持良好狀態(tài)，滿(mǎn)足使用要求。,土 木 工 程 概 論,5.1 道路工程,道路工程的基本體系組成,道路工程基本體系組成圖,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類(lèi),按使用特點(diǎn)分為：公路、城市道路、廠(chǎng)礦道路、林區(qū)道路以及鄉(xiāng)村道路。 1.公路的分類(lèi)和分級(jí) 根據(jù)公路的作用和使用性質(zhì)，將公路劃分為,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類(lèi),國(guó)家干線(xiàn)公路 (國(guó)道) 省級(jí)干線(xiàn)公路 (省道) 縣級(jí)干線(xiàn)公路 (縣道) 鄉(xiāng) 級(jí)公路 (鄉(xiāng)(鎮(zhèn)) 道) 專(zhuān) 用 公 路,五種類(lèi)型,國(guó)道由國(guó)家統(tǒng)一規(guī)劃，所在各省市自治區(qū)負(fù)責(zé)建設(shè)、管理、養(yǎng)護(hù) 省道在國(guó)道網(wǎng)基礎(chǔ)上，由省規(guī)劃干線(xiàn)、干路。并建設(shè)、管理、養(yǎng)護(hù) 縣道主要路段由省統(tǒng)一規(guī)劃、建設(shè)和管理，一般路段由縣自定并建設(shè)、管理和養(yǎng)護(hù) 鄉(xiāng)(鎮(zhèn))道主要為鄉(xiāng)村服務(wù)，由縣統(tǒng)一規(guī)劃組織建設(shè)、管理和養(yǎng)護(hù) 專(zhuān)用道為廠(chǎng)區(qū)、林區(qū)、礦區(qū)、港區(qū)的道路，部門(mén)自行規(guī)劃、建設(shè)、管理和養(yǎng)護(hù),土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類(lèi),我國(guó)的公路等級(jí)根據(jù)交通量、使用任務(wù)和性質(zhì)可劃分為五個(gè)等級(jí)：,土 木 工 程 概 論,五個(gè)等級(jí),高速公路 一級(jí)公路 二級(jí)公路 三級(jí)公路 四級(jí)公路,5.1.1 道路的分類(lèi),設(shè)計(jì)年限平均日交通量： 高速公路：專(zhuān)供汽車(chē)分向、分車(chē)道行駛， 全部控制出入的干線(xiàn)公路 年平均日交通量25000 - 100000輛 一級(jí)公路：專(zhuān)供汽車(chē)分向、分車(chē)道行駛的公路 年平均日交通量15000-55000輛 二級(jí)公路：5000-15000輛 三級(jí)公路：2000-6000輛 四級(jí)公路：雙車(chē)道2000輛、單車(chē)道 400輛,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類(lèi),公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 在一定自然環(huán)境條件下能保持車(chē)輛正常行駛性能所采用的技術(shù)指標(biāo)體系 是根據(jù)理論分析、建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及國(guó)家政策而定的，是國(guó)家的法定技術(shù)要求，反映公路建設(shè)技術(shù)方針和生活水平 有“幾何標(biāo)準(zhǔn)”、“載重標(biāo)準(zhǔn)”和“凈空標(biāo)準(zhǔn)”三種 幾何標(biāo)準(zhǔn)（線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)） 確定路線(xiàn)線(xiàn)形幾何尺寸的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 載重標(biāo)準(zhǔn) 依據(jù)汽車(chē)載重標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)進(jìn)行道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 凈空標(biāo)準(zhǔn) 依據(jù)汽車(chē)外輪廓尺寸和軸距來(lái)確定道路尺寸 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類(lèi),土 木 工 程 概 論,公路主要技術(shù)指標(biāo)的確定： 由路線(xiàn)在路網(wǎng)中的功能、規(guī)劃交通量、交通組成和設(shè)計(jì)速度等因素確定 設(shè)計(jì)速度是最重要指標(biāo)，對(duì)公路幾何形狀、工程費(fèi)用和運(yùn)輸效率影響最大，考慮路線(xiàn)使用功能和規(guī)劃交通量根據(jù)國(guó)家技術(shù)政策制定 經(jīng)濟(jì)、國(guó)防意義重要，交通量大的路線(xiàn)用高設(shè)計(jì)速度；反之設(shè)計(jì)速度較低 政治經(jīng)濟(jì)、國(guó)防意義重要的公路 (通向機(jī)場(chǎng)、經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)、重點(diǎn)游覽區(qū)或軍事用途) 盡管交通量不大亦用較高設(shè)計(jì)速度,5.1.1 道路的分類(lèi),土 木 工 程 概 論,各級(jí)公路的主要技術(shù)指標(biāo)匯總表,5.1.1 道路的分類(lèi),2. 城市道路的分類(lèi) 按在路網(wǎng)中地位、交通功能及對(duì)沿線(xiàn)建筑服務(wù)功能分： 1快速路 雙向行車(chē)道、中央設(shè)有分隔帶、進(jìn)出口全控制或部分控制，為城市提供大量、長(zhǎng)距離、快速交通服務(wù) 如北京的三環(huán)路和四 環(huán)路、上海外環(huán)線(xiàn)等 交叉路口建立體交叉， 中央有隔離帶、有時(shí)全封閉,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類(lèi),2主干路 連接城市主要分區(qū)的干路，以交通功能為主一般為三幅或四幅路 主要功能是運(yùn)輸、要保證車(chē)速、應(yīng)據(jù)交通定量車(chē)道數(shù)、線(xiàn)形順捷，交叉口宜少，以減少干擾， 平面交叉有交通控制措施 有些城市以高架式的 道路實(shí)現(xiàn) 如上海的內(nèi)環(huán)高架路等,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類(lèi),3次干路 一個(gè)區(qū)域內(nèi)的主要道路，配合主干道共同組成城市的干道網(wǎng)，聯(lián)系城市各部分與集散交通、一般快慢車(chē)混用 4支 路 次干路與街坊路的連接線(xiàn)，解決局部地區(qū)交通，以服務(wù)功能為主，路兩側(cè)常建有商業(yè)建筑等,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類(lèi),城市道路設(shè)計(jì)年限規(guī)定： 快速路 20年 主干路 20年 次干路 15年 支 路 10-15年,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類(lèi),道路通行能力： （道路規(guī)劃設(shè)計(jì)依據(jù)和檢驗(yàn)道路是否充分發(fā)揮作用、是否阻塞的理論依據(jù)） 一條道路在單位時(shí)間內(nèi)， 道路與交通正常條件下，保持一定速度安全行駛時(shí)，可通過(guò)的最大車(chē)輛數(shù) 影響通行能力的主要因素： 道路、交通條件、汽車(chē)性能、氣候環(huán)境條件等,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類(lèi),道路設(shè)計(jì)考慮幾何和結(jié)構(gòu)兩方面 幾何設(shè)計(jì) 道路線(xiàn)形設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 用最小投資，使道路在自然力及車(chē)輛荷載共同作用下、在使用期限內(nèi)保持良好狀態(tài)、滿(mǎn)足使用要求,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),公 路 設(shè)置在大地表面供車(chē)輛行駛的帶狀構(gòu)筑物 由幾何(或稱(chēng)線(xiàn)形)+結(jié)構(gòu)兩部分組成 1.公路的幾何組成（線(xiàn)形組成） 因自然條件或地形限制, 公路平面有轉(zhuǎn)折、縱面有起伏、轉(zhuǎn)折點(diǎn)兩側(cè)相鄰直線(xiàn)處，用一定半徑的曲線(xiàn)連接（滿(mǎn)足車(chē)輛行駛順暢、安全和速度的要求） 路線(xiàn)在平面和縱面上均由直線(xiàn)和曲線(xiàn)組成,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),平面上有轉(zhuǎn)折,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),縱面上有起伏,公路選線(xiàn)方案的基本原則和方法： 路線(xiàn)方案（路線(xiàn)設(shè)計(jì)的最根本問(wèn)題）是否合理 直接關(guān)系到公路工程投資和運(yùn)輸效率， 影響路線(xiàn)在路網(wǎng)中否能起作用， 是否滿(mǎn)足國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)、國(guó)防要求 和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益（更重要）,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),2.公路的結(jié)構(gòu)建設(shè) （1）公路的路基建設(shè) 路基是行車(chē)部分的基礎(chǔ)，是用土、石按一定尺寸、結(jié)構(gòu)要求筑成的帶狀土工構(gòu)筑物 幾何尺寸有高度、寬度和邊坡 路基須有力學(xué)強(qiáng)度、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)合理，保證行車(chē)部分的穩(wěn)定性、防止自然破壞力的損害 橫斷面形式：路堤、路塹和半填半挖三種,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),路 堤：一般路堤、軟土路堤、沿河路堤、護(hù)腳路堤等 路 塹：開(kāi)挖地面而成的路基，兩旁設(shè)排水邊溝 基本形式：全挖式、臺(tái)口式和半山洞式 半填半挖路基：路堤和路塹的結(jié)合形式,土 木 工 程 概 論,路 基 橫 斷 面 形 式 a)路堤示意 (b)路塹示意,路基高度：由路線(xiàn)縱斷面設(shè)計(jì)確定 路基寬度：據(jù)設(shè)計(jì)交通量和公路等級(jí)定 路基邊坡：會(huì)影響路基的整體穩(wěn)定性,5.1.2 公路建設(shè),（2）公路的路面建設(shè) 公路路面是用各種堅(jiān)硬材料分層鋪筑于路基頂面的構(gòu)筑物 供汽車(chē)安全、迅速和舒適地行駛 有足夠的力學(xué)強(qiáng)度、良好的穩(wěn)定性、表面平整和抗滑性能力 按其力學(xué)性質(zhì)分：柔性路面+剛性路面兩大類(lèi) 柔性路面：碎石路面和各種瀝青路面 剛度較小，抗拉強(qiáng)度低，變形大， 路面彈性較好，無(wú)接縫，行車(chē)舒適性好 剛性路面：水泥混凝土路面 強(qiáng)度高，剛性大，板體性好，路面變形小,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),常用材料： 瀝青、 水泥、 碎石、 粘土、 砂、 石灰、 工業(yè)廢料等等,土 木 工 程 概 論,路面結(jié)構(gòu) (a)低、中級(jí)路面 (b)高級(jí)路面,5.1.2 公路建設(shè),（3）公路排水構(gòu)筑物 （專(zhuān)門(mén)的排水設(shè)施 地面排除系統(tǒng)） 為確保路基穩(wěn)定，免受地面水和地下水的侵害 按排水方向分：縱向排水橫向排水 縱向排水設(shè)施：邊溝、截水溝和排水溝等 橫向排水設(shè)施：橋梁、涵洞、路拱、過(guò)水路面、滲水路堤和渡水槽等,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),（4）公路特殊構(gòu)筑物 隧道、懸出路臺(tái)、防石廊、擋土墻和防護(hù)工程等 隧 道：翻山越嶺或穿過(guò)深水時(shí)、為使公路從地層內(nèi)部或水層下通過(guò)而修建的構(gòu)筑物（為改善線(xiàn)形和縮短路線(xiàn)長(zhǎng)度 開(kāi)鑿隧道） 防護(hù)工程：陡嶺山坡或沿河一側(cè)路基邊坡受水流沖劇或不良地質(zhì)現(xiàn)象路段，為保證路基穩(wěn)定，加固路基邊坡所建的人工構(gòu)筑物,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),懸出路臺(tái)：山嶺地帶修筑公路，為保證公路連續(xù)、路基穩(wěn)定和確保行車(chē)所需修建懸臂式的路臺(tái) 防石廊：山區(qū)或地質(zhì)復(fù)雜地帶，為保證行車(chē)安全所修建的構(gòu)筑物 擋土墻：陡嶺山坡或沿河岸修筑公路，為保證路基穩(wěn)定和減少填、挖方工程量而修建的構(gòu)筑物,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),（5）公路沿線(xiàn)附屬結(jié)構(gòu)建設(shè) 各種基本結(jié)構(gòu)交通管理設(shè)施、交通安全設(shè)施、服務(wù)設(shè)施和環(huán)境美化設(shè)施等 交通管理設(shè)施： 為行車(chē)安全，告知前面路況特點(diǎn)，沿線(xiàn)設(shè)置交通標(biāo)志和路面標(biāo)線(xiàn)等,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),三類(lèi)公路交通標(biāo)志： 指示標(biāo)志： 指示司機(jī)行駛方向、行駛里程及長(zhǎng)期停車(chē)地等的標(biāo)志 警告標(biāo)志： 指示前方有行車(chē)障礙物或行車(chē)危險(xiǎn)的地方，警告司機(jī)集中注意力，確保行車(chē)安全的標(biāo)志 禁令標(biāo)志： 指出各種必須遵守的交通限制的標(biāo)志 （限速、載重和不準(zhǔn)停車(chē)等）,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),路面標(biāo)線(xiàn)：布設(shè)在路面上的一種交通限制的標(biāo)志 白色連續(xù)實(shí)線(xiàn) 不準(zhǔn)逾越的車(chē)道分界線(xiàn) 白色間斷線(xiàn) 車(chē)輛可以逾越的車(chē)道分界線(xiàn) 白色箭頭 指引汽車(chē)左、右轉(zhuǎn)彎或直行 黃色連續(xù)實(shí)線(xiàn) 嚴(yán)禁車(chē)輛逾越的車(chē)道分界線(xiàn)等 交通安全設(shè)施：為行車(chē)安全，急彎、陡坡等路段設(shè)置的護(hù)欄、護(hù)柱等必要安全設(shè)施 服務(wù)性設(shè)施：渡口碼頭、汽車(chē)站、加油站、修理站、停車(chē)場(chǎng)、餐廳、旅館等。 環(huán)境美化設(shè)施：路兩側(cè)和中間分隔帶綠化等，以美化，環(huán)保和不影響司機(jī)的視線(xiàn)、視距為原則,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),具有四條以上車(chē)道，路中央設(shè)有中央隔離帶，分隔雙向車(chē)輛行駛，互不干擾，全封閉，全立交，控制出入口，嚴(yán)禁產(chǎn)生橫向干擾，為汽車(chē)專(zhuān)用，設(shè)有自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，以及沿線(xiàn)設(shè)有必要服務(wù)設(shè)施的道路。,土 木 工 程 概 論,5.1.3 高 速 公 路,不同公路，混合行駛的車(chē)輛，非機(jī)動(dòng)車(chē)流和人干擾，嚴(yán)重影響汽車(chē)行駛速度和交通安全。不滿(mǎn)足現(xiàn)代交通（大流量、高速度、重型化、安全舒適）的要求 高速公路因此誕生，主要城市和工業(yè)中心間用高速公路連通，形成國(guó)內(nèi)高速公路網(wǎng)，并將主要高速公路通向其他國(guó)家，形成國(guó)際交通干線(xiàn) 我國(guó)高速公路總里程世界第三（美、加） 造價(jià)高、占地多，經(jīng)濟(jì)效益與成本比大 我國(guó)目前高速公路造價(jià)3 000萬(wàn)/公里 占地0.3km/公里,土 木 工 程 概 論,5.1.3 高 速 公 路,1行車(chē)速度快、通行能力大 高速公路行車(chē)速度120kmh。一條車(chē)道每小時(shí)可通過(guò)1000輛中型車(chē)(一般公路3-4倍、美國(guó)日均行車(chē)密度是公路總均數(shù)的20倍） 2、物資周轉(zhuǎn)快、經(jīng)濟(jì)效益高 高速公路投資大、綜合經(jīng)濟(jì)效益也大，運(yùn)距在300km以?xún)?nèi)的大噸位車(chē)輛運(yùn)輸，時(shí)間、經(jīng)濟(jì)均優(yōu)于鐵路和普通公路 促進(jìn)沿路地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，投資回收期 5-7年 3交通事故少、安全舒適 管理系統(tǒng)嚴(yán)格，全程自動(dòng)化交通監(jiān)控、交通設(shè)施，全封閉、全立交，無(wú)橫向干擾，比普通公路交通事故大幅度下降（美國(guó)56，英國(guó)62，日本89） 線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)高、路面堅(jiān)實(shí)平整、行車(chē)平子穩(wěn)，無(wú)顛簸,土 木 工 程 概 論,5.1.3 高 速 公 路,高速公路工程主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： (1)最小平曲線(xiàn)半徑及超高橫坡限制 設(shè)計(jì)車(chē)速 120kmh時(shí)，平曲線(xiàn)最小半徑 1000m 極限最小半徑 650m，超高橫坡限值為10 (2)最大縱坡和豎曲線(xiàn) 最大縱坡限: 3(平原微丘區(qū)) 5(山嶺區(qū)) 豎曲線(xiàn)極限最小半徑： 4000m （凹型） 11000m （凸型）,土 木 工 程 概 論,5.1.3 高 速 公 路,土 木 工 程 概 論,(a)普 通 公 路 (b)高 速 公 路 普 通 公 路 與 高 速 公 路 的 轉(zhuǎn) 彎 線(xiàn) 形,5.1.3 高 速 公 路,(3）線(xiàn)形要求 連續(xù)、調(diào)和、舒順(視線(xiàn)所及的一定線(xiàn)路內(nèi)不出現(xiàn)轉(zhuǎn)折、錯(cuò)位、突變、虛空或遮斷等)、彼此配合良好，圓滑舒暢，無(wú)過(guò)大差比和急劇起伏扭曲(保證司機(jī)良好預(yù)知) (4) 橫斷面 行車(chē)帶每行駛方向 兩個(gè)寬3.75m車(chē)道(超車(chē)) 平原微丘設(shè)全寬4.50m的中間帶 分隔帶3.00 m，路緣帶0.75 m 地形受限可 3.00m(2.00m，2.50m) 硬路肩寬 2.50m，土路肩寬 0.75m,土 木 工 程 概 論,5.1.3 高 速 公 路,高速公路橫斷面,土 木 工 程 概 論,5.1.3 高 速 公 路,土 木 工 程 概 論,高 速 公 路 沿 線(xiàn) 設(shè) 施,安全設(shè)施+交通管理設(shè)施+服務(wù)設(shè)施+環(huán)境美化設(shè)施等,5.1.3 高 速 公 路,安全設(shè)施： 標(biāo)志 (警告、限制、指示)、 標(biāo)線(xiàn) (用文字或圖形來(lái)指示行車(chē)的安全設(shè)施) 護(hù)欄 (剛性護(hù)欄、半剛性護(hù)欄、柔性護(hù)欄) 和隔離設(shè)施 (金屬網(wǎng)、常青綠籬) 照明及防眩設(shè)施(夜間行車(chē)的照明燈、車(chē)燈防眩板) 視線(xiàn)誘導(dǎo)設(shè)施(全線(xiàn)設(shè)置輪廓標(biāo))等,土 木 工 程 概 論,5.1.3 高 速 公 路,交通管理設(shè)施 ：入口控制、交通監(jiān)控設(shè)施(檢測(cè)器監(jiān)控、工業(yè)電視監(jiān)控、通訊聯(lián)系電話(huà)、巡邏監(jiān)視)等 服務(wù)性設(shè)施：綜合性服務(wù)站(停車(chē)場(chǎng)、加油站、修理所、餐廳、旅館、郵局、通訊、休息室、廁所、小賣(mài)部)或小型休息點(diǎn)(加油為主，附廁所、電話(huà)、小塊綠地、小型停車(chē)場(chǎng)等) 環(huán)境美化設(shè)施：在設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)管理的全過(guò)程，要滿(mǎn)足工程、交通技術(shù)和美學(xué)要求，多次調(diào)整修改、與當(dāng)?shù)刈匀伙L(fēng)景協(xié)調(diào)成優(yōu)美彩帶,土 木 工 程 概 論,5.1.3 高 速 公 路,土 木 工 程 概 論,5.2 鐵路工程,載貨工具是馬車(chē) 地面泥濘，車(chē)輪易陷輪溝 地面上鋪木板 為木板道能長(zhǎng)久使用 木板上鋪鐵板 鐵軌的開(kāi)始 鐵路運(yùn)輸優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)輸能力大、 安全可靠、速度較快、成本 較低、對(duì)環(huán)境污染較小，基 本不受氣象及氣候的影響， 能源消耗遠(yuǎn)低于航空和公路 運(yùn)輸，是現(xiàn)代運(yùn)輸體系中的 主干力量。,鐵路選線(xiàn)設(shè)計(jì)依據(jù)： 1、根據(jù)國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)和國(guó)防需要，結(jié)合線(xiàn)路經(jīng)過(guò)地區(qū)的自然條件、資源分布、工農(nóng)業(yè)發(fā)展等情況，規(guī)劃線(xiàn)路的基本走向，選定鐵路的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 2、根據(jù)沿線(xiàn)的地形、地質(zhì)、水文等自然條件和村鎮(zhèn)、交通、農(nóng)田、水利設(shè)施，來(lái)設(shè)計(jì)路線(xiàn)的空間位置。 3、研究布置路線(xiàn)上的各種建筑物，如車(chē)站、橋梁、隧道、涵洞、路基、擋土墻等，并確定其類(lèi)型和大小。,土 木 工 程 概 論,5.2.1 鐵路選線(xiàn)設(shè)計(jì)與路基,土 木 工 程 概 論,5.2.1 鐵路選線(xiàn)設(shè)計(jì)與路基,1.鐵路選線(xiàn)設(shè)計(jì),鐵路定線(xiàn)：就是在地形圖上或地面上選定線(xiàn)路的走向，并確定線(xiàn)路的空間位置。基本方法有：套線(xiàn)、眼睛線(xiàn)、螺旋線(xiàn)等。,眼鏡線(xiàn),螺旋線(xiàn),套線(xiàn),2.鐵路路基 鐵路路基：是承受并傳遞軌道重力及列車(chē)動(dòng)態(tài)作用的結(jié)構(gòu)，是軌道的基礎(chǔ)。 路基設(shè)計(jì)一般要考慮以下問(wèn)題： （1）橫斷面形式 路堤、半路堤、路塹、半路塹、不填不挖等 （2）路基穩(wěn)定性,土 木 工 程 概 論,5.2.1 鐵路選線(xiàn)設(shè)計(jì)與路基,（1）橫斷面形式 路堤、半路堤、路塹、半路塹、不填不挖等,土 木 工 程 概 論,5.2.1 鐵路選線(xiàn)設(shè)計(jì)與路基,土 木 工 程 概 論,5.2.1 鐵路選線(xiàn)設(shè)計(jì)與路基,路塹,路堤,土 木 工 程 概 論,5.2.1 鐵路選線(xiàn)設(shè)計(jì)與路基,土 木 工 程 概 論,5.2.1 鐵路選線(xiàn)設(shè)計(jì)與路基,土 木 工 程 概 論,5.2.1 鐵路選線(xiàn)設(shè)計(jì)與路基,（2）路基穩(wěn)定性,大幅度地提高列車(chē)運(yùn)行速度我國(guó)鐵路現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一 鐵路速度分檔： 常速 100-120Km/h 中速 120-160Km/h 準(zhǔn)高速或快速 160-200Km/h 高速 200-400Km/h 特高速 400Km/h以上 日本、法國(guó)、德國(guó)等是當(dāng)今世界高速鐵路技術(shù)發(fā)展水平最高的幾個(gè)國(guó)家,土 木 工 程 概 論,5.2.2 高 速 鐵 路,日本的高速列車(chē) 日本線(xiàn)干線(xiàn)模式：全部修建新線(xiàn)，旅客列車(chē)專(zhuān)用。,德國(guó)的高速列車(chē) 德國(guó)ICE模式：全部修建新線(xiàn)，旅客列車(chē)及貨物列車(chē)混用。,5.2.2 高速鐵路,建設(shè)高速鐵路模式：,土 木 工 程 概 論,5.2.2 高 速 鐵 路,英國(guó)的高速擺式列車(chē) 英國(guó)APT模式：既不修新線(xiàn)，也不大量改造舊線(xiàn)，主要采用由擺式車(chē)體的車(chē)輛組成的動(dòng)車(chē)組；旅客列車(chē)及貨物列車(chē)混用。,法國(guó)的TGV高速列車(chē) 法國(guó)TGV模式：部分修建新線(xiàn)，部分舊線(xiàn)改造，旅客列車(chē)專(zhuān)用。,5.2.2 高速鐵路,土 木 工 程 概 論,5.2.2 高 速 鐵 路,土 木 工 程 概 論,5.2.2 高 速 鐵 路,高速鐵路的實(shí)現(xiàn)為城市之間的快速交通來(lái)往和為旅客出行提供了方便，同時(shí)也對(duì)鐵路選線(xiàn)與設(shè)計(jì)提出了更高的要求。 解決列車(chē)提速的關(guān)鍵問(wèn)題：鐵路曲線(xiàn)、軌道的平順性、高速列車(chē)的牽引動(dòng)力、高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)。,鐵路提速歷史： 1997年 第一次提速達(dá)140km/h； 1998年、2000年、2001年三次提速； 2004年 第五次提速，達(dá)200km/h； 2007年 第六次提速，達(dá)250km/h； 第六次提速亮點(diǎn)：動(dòng)車(chē)投入使用。 2007年1月28日，國(guó)產(chǎn)高速列車(chē)在滬、寧、杭正式運(yùn)行。目前我國(guó)正式進(jìn)入高速時(shí)代。,土 木 工 程 概 論,5.2.3 城市輕軌與地下鐵道,城市輕軌(上海明珠線(xiàn)) 一期全長(zhǎng)24.975km，沿線(xiàn)設(shè)19座車(chē)站。,地下鐵道,英國(guó)地鐵總長(zhǎng)度近1000km，占世界之最。 俄羅斯莫斯科地鐵，富麗堂皇， 紐約地鐵最有效率。 城市輕軌優(yōu)點(diǎn)：比公共汽車(chē)速度快、效率高、省能源、無(wú)空氣污染。比地鐵造價(jià)低，見(jiàn)效快。,城市輕軌和地下鐵道一般具有如下特點(diǎn)： 1、線(xiàn)路多經(jīng)過(guò)居民區(qū)，對(duì)噪聲和振動(dòng)的控制較嚴(yán)； 2、行車(chē)密度大，運(yùn)營(yíng)時(shí)間長(zhǎng)； 3、一般采用直流電機(jī)牽引，以軌道作為供電回路； 4、曲線(xiàn)段占的比例大，曲線(xiàn)半徑比常規(guī)鐵路小。 地鐵與輕軌鐵路均有建地下的、地面的、高架的。主要區(qū)分：?jiǎn)蜗蜃畲蟾叻逍r(shí)客流量。,土 木 工 程 概 論,5.2.3 城市輕軌與地下鐵道,倫敦地鐵視頻,1.磁懸浮鐵路的由來(lái) 磁懸浮鐵路上運(yùn)行的列車(chē)，是利用電磁系統(tǒng)產(chǎn)生的吸引力和排斥力將車(chē)輛托起，使整個(gè)列車(chē)懸浮在線(xiàn)路上，利用電磁力進(jìn)行導(dǎo)向，并利用直流電機(jī)將電能直接轉(zhuǎn)換成推進(jìn)力來(lái)推動(dòng)列車(chē)前進(jìn)。 目前世界上磁懸浮類(lèi)型：,土 木 工 程 概 論,5.2.4 磁懸浮鐵路,德國(guó)的磁懸浮列車(chē) 第一種類(lèi)型：以德國(guó)為代表的常規(guī)磁鐵吸引式懸浮系統(tǒng)（EMS），利用常規(guī)的電磁鐵與一般鐵性物質(zhì)相吸引的基本原理，把列車(chē)吸引上來(lái)，懸空運(yùn)行，懸浮的氣隙較小，一般為10mm左右。車(chē)速可達(dá)400500km/h，適合于城市間的長(zhǎng)距離快速運(yùn)輸。,5.2.4 磁懸浮鐵路,土 木 工 程 概 論,5.2.4 磁懸浮鐵路,日本的磁懸浮列車(chē) 第二種類(lèi)型：以日本為代表的排斥式懸浮系統(tǒng)（EDS），它使用超導(dǎo)的磁懸浮原理，使車(chē)輪和鋼軌之間產(chǎn)生排斥力，使列車(chē)懸空運(yùn)行，懸浮氣息較大，一般為100mm左右，速度可達(dá)500km/h以上。,5.2.4 磁懸浮鐵路,土 木 工 程 概 論,5.2.4 磁懸浮鐵路,第三種類(lèi)型：我國(guó)的永磁懸浮，它利用特殊的永磁材料，不需要其他動(dòng)力，我國(guó)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。適合于城市軌道交通及城際間交通的應(yīng)用，既可低速運(yùn)行又可高速運(yùn)行，最高時(shí)速可達(dá)500km/h以上。,5.2.4 磁懸浮鐵路,中國(guó)上海的磁懸浮列車(chē),土 木 工 程 概 論,5.2.4 磁懸浮鐵路,磁懸浮鐵路的優(yōu)點(diǎn)： 1、與傳統(tǒng)鐵路相比，磁懸浮鐵路由于消除了輪軌之間的接觸，因而無(wú)摩擦阻力，線(xiàn)路垂直荷載小，適于高速運(yùn)行。 2、除具有速度快的特點(diǎn)外，噪音低、振動(dòng)小、無(wú)磨耗、不受氣候條件影響、不污染環(huán)境、安全、舒適、節(jié)能等。,土 木 工 程 概 論,5.2.4 磁懸浮鐵路,磁懸浮鐵路的缺點(diǎn)：,1、由于磁懸浮系統(tǒng)是以電磁力完成懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)功能的，斷電后磁懸浮的安全保障措施，尤其是列車(chē)停電后的制動(dòng)問(wèn)題仍然是要解決的問(wèn)題。其高速穩(wěn)定性和可靠性還需很長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn)。 2、造價(jià)十分昂貴。遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高速鐵路，德國(guó)20世紀(jì)80年代估算：659萬(wàn)美元/km。所需投入比較大，利潤(rùn)回收期較長(zhǎng)，投資風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較高，因此制約磁懸浮鐵路的發(fā)展。 3、磁懸浮鐵路無(wú)法利用既有的線(xiàn)路，必須全部重新建設(shè)。 4、速度優(yōu)勢(shì)不明顯 。,5.2.4 磁懸浮鐵路,土 木 工 程 概 論,5.2.4 磁懸浮鐵路,磁懸浮鐵路在各國(guó)的發(fā)展：,日本：1962年開(kāi)始研究常導(dǎo)磁鐵路，2003年對(duì)時(shí)速高達(dá)500km/h的磁懸浮列車(chē)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。 德國(guó)：1968年開(kāi)始研究磁懸浮列車(chē)，目前在常導(dǎo)磁浮鐵路研究方面技術(shù)已趨成熟。 美國(guó)、加拿大、歐洲也開(kāi)始計(jì)劃建設(shè)。 我國(guó)，1989年，第一臺(tái)磁懸浮實(shí)驗(yàn)列車(chē)，在湖南長(zhǎng)沙的國(guó)防科技大學(xué)建成，實(shí)驗(yàn)運(yùn)行速度為10m/s。 我國(guó)上海磁懸浮列車(chē)采用德國(guó)技術(shù)建造。,5.2.4 磁懸浮鐵路,土 木 工 程 概 論,5.2.4 磁懸浮鐵路,5.3.1 機(jī)場(chǎng)概況 一、民航運(yùn)輸機(jī)概況 1、干線(xiàn)運(yùn)輸機(jī)：載客量100人，航程3000km大型運(yùn)輸機(jī) 2、支線(xiàn)運(yùn)輸機(jī)：載客量100人，航程200400km,萊特兄弟飛機(jī)視頻,1903年12月17日萊特兄弟制造了雙翼飛機(jī)，首次試飛,土 木 工 程 概 論,5.3 機(jī)場(chǎng)工程,各類(lèi)民航飛機(jī),Boeing777,空中客車(chē)380,協(xié)和超音速客機(jī),MD90,5.3.1 機(jī)場(chǎng)概況,土 木 工 程 概 論,5.3.1 機(jī)場(chǎng)概況,二、民航機(jī)場(chǎng)分類(lèi)和組成,1、機(jī)場(chǎng)分類(lèi):國(guó)際機(jī)場(chǎng)、干線(xiàn)機(jī)場(chǎng)、支線(xiàn)機(jī)場(chǎng) 2、機(jī)場(chǎng)的組成:主要由飛行區(qū)、旅客航站區(qū)、貨運(yùn)區(qū)、機(jī)務(wù)維修設(shè)施、供油設(shè)施、空中交通管制設(shè)施、安全保衛(wèi)設(shè)施、救援和消防設(shè)施、行政辦公區(qū)、生活區(qū)、輔助設(shè)施、后勤保障設(shè)施、地面交通設(shè)施及機(jī)場(chǎng)空域等組成。,5.3.1 機(jī)場(chǎng)概況,土 木 工 程 概 論,5.2.4 磁懸浮鐵路,跑道的分類(lèi)與構(gòu)成,跑道布置的構(gòu)形可歸納為：?jiǎn)螚l跑道、多條跑道、開(kāi)口V形跑道和交叉跑道。 跑道按其作用可分為：主要跑道、輔助跑道、起飛跑道等三種。,5.3.2 機(jī)場(chǎng)的跑道方案,土 木 工 程 概 論,5.3.2 跑道方案,5.3.2 機(jī)場(chǎng)的跑道方案,機(jī)場(chǎng)跑道方案 （a）單條跑道 （b）平行跑道（c）端部錯(cuò)位的平行跑道 （d）增加垂直向的跑道（e）四條平行跑道,土 木 工 程 概 論,5.3.2 跑道方案,機(jī)坪：等待坪和掉頭坪 等待坪，供飛機(jī)等待起飛或讓路而臨時(shí)停放使用，通常設(shè)在跑道端附近的平行滑行道旁邊。掉頭坪供飛機(jī)掉頭用，當(dāng)飛行區(qū)不設(shè)平行滑行道時(shí)，應(yīng)在跑道端部設(shè)掉頭坪。 機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)：指飛機(jī)起飛著陸涉及的范圍，沿著機(jī)場(chǎng)周?chē)幸粋€(gè)沒(méi)有影響飛行安全的障礙物的區(qū)域。 國(guó)際民航組織對(duì)機(jī)場(chǎng)的凈空區(qū)專(zhuān)門(mén)的要求如下圖所示：,5.3.3 機(jī)坪與機(jī)場(chǎng)凈空區(qū),土 木 工 程 概 論,5.3.3 機(jī)坪與機(jī)場(chǎng)凈空區(qū),機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)要求,土 木 工 程 概 論,5.3.3 機(jī)坪與機(jī)場(chǎng)凈空區(qū),航站區(qū)主要有航站樓、站坪及停車(chē)場(chǎng)所等組成。,上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng),土 木 工 程 概 論,5.3.4 航站區(qū)布局,1.航站樓 ：供旅客從地面到空中或從空中到地面轉(zhuǎn)換交通方式之用，是機(jī)場(chǎng)的主要建筑。有以下五項(xiàng)設(shè)施組成：連接地面交通的設(shè)施、辦理手續(xù)的設(shè)施、連接飛機(jī)的設(shè)施、航空公司營(yíng)運(yùn)和機(jī)場(chǎng)必要的管理辦公室與設(shè)備、服務(wù)設(shè)施。,布局：平面布局和豎向布局 航站樓一般為：一層、一層半和兩層或多層形式。 建筑面積：國(guó)內(nèi)航班1426m2/人，國(guó)際2840m2/人 2.站坪、機(jī)場(chǎng)停車(chē)場(chǎng)與貨運(yùn)區(qū) 站坪或稱(chēng)客機(jī)坪，是設(shè)在機(jī)場(chǎng)航站樓前的機(jī)坪。供客機(jī)停放、上下旅客、完成起飛前的準(zhǔn)備和到達(dá)后各項(xiàng)作業(yè)使用。,5.3.4 航站區(qū)布局,土 木 工 程 概 論,5.3.4 航站區(qū)布局,世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展合作組織（OECD）對(duì)隧道所下的定義為：以某種用途，在地面下用任何方法按規(guī)定形狀和尺寸，修筑的斷面積大于2m2的洞室。 隧道的分類(lèi)： 按用途分類(lèi) 鐵路隧道、公路交通隧道、水力發(fā)電、灌溉等水工隧洞 按地質(zhì)上分類(lèi) 巖石隧道、土砂隧道 按施工場(chǎng)所不同分類(lèi) 公路隧道、城市隧道和水下隧道,土 木 工 程 概 論,5.4 隧道工程,一、公路隧道線(xiàn)路,公路隧道的各種主要斷面形狀,世界最長(zhǎng)的公路隧道是挪威西部24.5km的拉達(dá)爾隧道。,土 木 工 程 概 論,5.4.1 公路隧道,公路建筑限界 建筑界限：指隧道襯砌等任何建筑物不得浸入的一種限界。 公路隧道的建筑限界包括車(chē)道、路肩、路緣帶、人行道等的寬度，以及車(chē)道、人行道的凈高。,公路隧道橫斷面凈空 除建筑限界外，還包括通過(guò)管道、照明、防災(zāi)、監(jiān)控、運(yùn)行管理等附屬設(shè)備所需要的空間,5.4.1 公路隧道,土 木 工 程 概 論,5.4.1 公路隧道,二、公路隧道通風(fēng),公路隧道空氣污染造成危害的主要原因是一氧化碳。 通風(fēng)方式的種類(lèi)：,5.4.1 公路隧道,土 木 工 程 概 論,5.4.1 公路隧道,三、公路隧道照明,區(qū)別于其他道路照明的顯著特點(diǎn)：晝夜需要照明。 隧道照明主要由入口部照明、基本部照明和出口部照明與接續(xù)道路照明。,5.4.1 公路隧道,土 木 工 程 概 論,5.4.1 公路隧道,四、公路隧道施工,施工的主要程序:,5.4.1 公路隧道,土 木 工 程 概 論,5.4.1 公路隧道,施工方法：,新奧法(NATM):新奧法的概念是奧地利學(xué)者拉布西維茲教授于1948年提出的，它是以既有隧道工程經(jīng)驗(yàn)和巖體力學(xué)的理論基礎(chǔ)，將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護(hù)手段的一種施工方法。 挪威法（NMT）：是20世紀(jì)90年代在西北歐隧道工程中發(fā)展起來(lái)的一種新方法，該法根據(jù)隧道質(zhì)量指標(biāo)Q值進(jìn)行圍巖分類(lèi)并選定支護(hù)，是對(duì)新奧法的完善、補(bǔ)充和發(fā)展。,5.4.1 公路隧道,土 木 工 程 概 論,5.4.1 公路隧道,鐵路隧道是修建在地下或水下并鋪設(shè)鐵路供機(jī)車(chē)車(chē)輛通行的建筑物。 可分為三類(lèi)： 為縮短距離和避免大坡道從山嶺或丘陵下穿越的山嶺隧道； 為穿越河流或海峽而從河下或海底通過(guò)的水下隧道； 為適應(yīng)鐵路通過(guò)大城市的需要而在城市地下穿越的城市隧道。,土 木 工 程 概 論,5.4.2 鐵路隧道,一、地鐵隧道結(jié)構(gòu) 淺埋區(qū)間隧道 多采用明挖施工，常用鋼筋混凝土矩形框架結(jié)構(gòu)。 深埋區(qū)間隧道 多采取暗挖施工，用圓形盾構(gòu)開(kāi)挖和鋼筋混凝土管片支護(hù)。 （盾構(gòu)法視頻） 從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)觀(guān)點(diǎn)分析，暗挖施工時(shí)，建造兩個(gè)單線(xiàn)隧道比建造將雙線(xiàn)放在一個(gè)大斷面的隧道里的做法合理，因?yàn)閱尉€(xiàn)隧道斷面利用率高，且便于施工。,土 木 工 程 概 論,5.4.2 鐵路隧道,二、站臺(tái)形式： 島式站臺(tái)、側(cè)式站臺(tái)和島側(cè)混合式站臺(tái)。,土 木 工 程 概 論,5.4.2 鐵路隧道,三、地鐵隧道施工,地下鐵道的施工方法概括起來(lái)有兩大施工方式：明挖法和暗挖法。 明挖法(基坑法)：從地面向下開(kāi)挖，并在欲建地下鐵道結(jié)構(gòu)的位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)的修建，然后在結(jié)構(gòu)上部回填土及恢復(fù)路面。 是淺埋地下鐵道最常用的方法，它是一種用垂直開(kāi)挖方式修建隧道的方法。,5.4.2 鐵路隧道,土 木 工 程 概 論,5.4.2 鐵路隧道,礦山法是暗挖法中最為常見(jiàn)的一種方法。是利用鉆眼爆破方法開(kāi)挖斷面修筑隧道以及地下工程的施工方法，尤其是指在堅(jiān)硬的巖石層中采用的礦山巷道掘砌技術(shù)的開(kāi)鑿方式。 暗挖法的主要方法：盾構(gòu)法、注漿法、沉管法和頂管法,5.4.2 鐵路隧