第四章道路鐵路橋梁工程

第四章道路鐵路橋梁工程第一頁，共53頁。第一節(jié)概述一、21世紀我國交通運輸發(fā)展趨勢、發(fā)展目標和任務改革開放以來，我國加快了交通基礎設施建設，交通運輸成為經(jīng)濟建設的戰(zhàn)略重點。尤其是20世紀90年代以來，我國采取了一系列重大舉措，如增加了投資力度，促進了交通運輸快速發(fā)展，初步解決了煤炭等大宗散貨運輸?shù)木o張矛盾。目前，我國交通運輸發(fā)展正從“限制型”向“適應型”轉變。第二頁，共53頁。我國交通運輸發(fā)展目標：到21世紀中葉，建立一個可持續(xù)性的，以高速化和智能化為目標的新型綜合交通運輸體系，并成為世界交通強國和運輸大國；交通科學技術達到世界先進國家水平，交通運輸技術裝備、運輸組織與運輸管理，進入世界先進水平行列；鐵路(含高速鐵路)成為世界上最發(fā)達的系統(tǒng)；公路及其運輸系統(tǒng)在世界上名列前茅；航空運輸成為世界上最大的市場之一；水運成為世界航運強國。為實現(xiàn)上述目標，我國交通運輸發(fā)展任務包括以下三個方面。1.繼續(xù)加強交通基礎設施建設，建立現(xiàn)代化交通運輸體系。2.不斷提高運輸速度，大力發(fā)展高速交通。3.依靠科技進步，促進交通運輸可持續(xù)發(fā)展。第三頁，共53頁。二、現(xiàn)代化的交通運輸

(一)交通運輸系統(tǒng)現(xiàn)代化交通運輸系統(tǒng)所需要適應的需求是多方位的，基本可以反映為如下三方面的需求。1.適應經(jīng)濟發(fā)展的需求：建設國際經(jīng)濟中心城市；帶動區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展；創(chuàng)造良好的投資環(huán)境；促進產(chǎn)業(yè)結構的調整等。2.適應社會發(fā)展的需求：建設支持城市群體可持續(xù)發(fā)展的交通運輸系統(tǒng)，支持城市結構及布局的調整；為市民提供高水平的交通運輸服務；迎接WTO的挑戰(zhàn)等。3.適應生態(tài)環(huán)境持續(xù)發(fā)展的需求：建立生態(tài)條件良好的交通空間；降低交通環(huán)境污染程度；減少交通運輸系統(tǒng)建設及運行對自然界資源的消耗等。第四頁，共53頁。（二）交通運輸方式1.綜合運輸系統(tǒng)

綜合運輸體系的關鍵在于五種運輸方式之間的聯(lián)合貫通與協(xié)作配合。它要求各種運輸方式在建設上要統(tǒng)籌規(guī)劃，協(xié)調發(fā)展，合理布局；在組織管理上要擴大網(wǎng)絡，資源整合，動作協(xié)同。綜合運輸體系由硬件設施與軟件服務相結合的三個子系統(tǒng)組成：一是具有一定技術裝備的綜合運輸網(wǎng)及其結合部系統(tǒng)；二是綜合運輸生產(chǎn)與裝備系統(tǒng)；三是充分體現(xiàn)市場經(jīng)濟規(guī)律的綜合運輸組織管理和協(xié)調系統(tǒng)。2.鐵路運輸鐵路與公路、水運、航空、管道等運輸方式組成國家交通運輸網(wǎng)。鐵路運輸與其他運輸方式相比較，具有運量大、運送速度快、不受氣候條件的影響、運輸準時、使用方便等特點。鐵路與其他陸上運輸方式比較，還具有占地少、能耗低、事故少、污染少等優(yōu)勢。所以，鐵路在國民經(jīng)濟中承擔著大部分的客貨運輸任務，是我國交通運輸網(wǎng)的骨干之一。

第五頁，共53頁。3.道路運輸

道路運輸是一種機動靈活、簡捷方便的運輸方式，在中短途貨物的運輸中，要比鐵路、航空運輸具有更大的優(yōu)越性。道路運輸已滲入到經(jīng)濟建設和社會生活的各個方面，在國民經(jīng)濟中占有越來越重要的地位。高速公路的建設和使用，為汽車快速、高效、安全、舒適地運行提供了良好的條件，標志著我國的道路運輸事業(yè)和科學技術水平進入了一個嶄新的時代。4.航空運輸航空運輸是指采用商業(yè)飛機運輸貨物的商業(yè)活動，是目前國際上一種安全迅速的運輸方式。它具有以下特點：具有較高的運輸速度；航空運輸最適合于鮮活易腐商品和季節(jié)性強的商品運送；安全準確；可節(jié)省包裝、保險、利息等費用。第六頁，共53頁。5.航道運輸（1）內(nèi)河運輸內(nèi)河運輸是水上運輸?shù)囊粋€重要組成部分，同時，也是連接內(nèi)陸腹地和沿海地區(qū)的紐帶。它具有運量大、投資少、成本低、耗能少的特點，對一個國家的國民經(jīng)濟和工業(yè)布局起著重要的作用。世界各國都很重視本國內(nèi)河運輸系統(tǒng)的建設。（2）海洋運輸海洋運輸是歷史悠久的國際貿(mào)易運輸方式。由于國際貿(mào)易是進行世界范圍的商品交換，地理條件決定了海上運輸?shù)闹匾饔谩Ｄ壳皣H貿(mào)易總運量中2/3以上的貨物是利用海上運輸完成的，從而使海上運輸成為國際貿(mào)易中最重要的運輸方式。海洋運輸具有以下特點：運輸量大；通過能力強；運費低廉；速度較低；風險較大。6.管道運輸管道運輸是隨著石油的生產(chǎn)而產(chǎn)生和發(fā)展的。它是運輸通道和運輸工具合二為一的一種專門運輸方式?，F(xiàn)代管道不僅可以輸送原油，各種石油成品、化學品、天然氣等液體和氣體物品，而且可以運送礦砂、碎煤漿等。第七頁，共53頁。第二節(jié)道路工程現(xiàn)代交通運輸體系由道路、鐵路、水運、航空和管道五種運輸方式組成，它們共同承擔客、貨的集散與交流，在技術與經(jīng)濟上又各具特點。道路運輸從廣義來說，是指貨物和旅客借助一定的運輸工具，沿道路某個方向，做有目的的移動過程；從狹義來說，道路運輸則是指汽車在道路上有目的的移動過程。道路運輸是交通運輸?shù)闹匾M成部分。道路是供各種車輛和行人通行的工程設施。道路的主要功能是作為城市與城市、城市與鄉(xiāng)村、鄉(xiāng)村與鄉(xiāng)村之間及內(nèi)部的聯(lián)絡通道。道路的修建促進了人類的進步，而人類的進步又促進了道路的建設?，F(xiàn)代道路的修建始于18世紀的英國和法國，當時對道路已有排水良好、路基密實等要求。汽車的出現(xiàn)使得路面荷載要求不斷增長，對道路又提出了更高的要求。道路工程則是以道路為對象而進行的規(guī)劃、設計、施工、養(yǎng)護與管理工作的全過程及其工程實體的總稱。第八頁，共53頁。一、道路的分類和組成

1.道路的分類道路根據(jù)其所處的位置、交通性質、使用特點等可分為公路、城市道路、專用道路及鄉(xiāng)村道路等。（1）公路公路是指連接城市與鄉(xiāng)村的、主要供汽車行駛的具備一定技術條件和設施的道路。公路按其重要程度和使用性質可劃分為：國家干線公路(簡稱國道)、省級干線公路(簡稱省道)、縣級公路(簡稱縣道)和鄉(xiāng)級公路(簡稱鄉(xiāng)道)。（2）城市道路城市道路是指在城市范圍內(nèi)，供車輛及行人通行的，具備一定技術條件和設施的道路。城市道路是城市組織生產(chǎn)、安排生活、搞活經(jīng)濟、物質流通所必須的交通設施。（3）專用道路專用道路是指由工礦、農(nóng)林等部門投資修建，主要供該部門使用的道路。包括廠礦道路、林區(qū)道路等。（4）鄉(xiāng)村道路鄉(xiāng)村道路是指建在鄉(xiāng)村、農(nóng)場、主要供行人及各種農(nóng)業(yè)運輸工具通行的道路。各類道路由于其位置、交通性質及功能均不相同，在設計時其依據(jù)、標準及具體要求也不相同。第九頁，共53頁。2.道路的組成道路是一種線形工程結構物，它包括線形組成和結構組成兩部分。（1）線形組成道路的中線是一條三維空間曲線，稱路線。線形就是指道路中線在空間的幾何形狀和尺寸。道路中線在水平面上的投影稱為路線平面。反映路線在平面上的形狀、位置及尺寸的圖形稱為路線平面圖。用一曲線沿道路中線豎直剖切展成的平面稱為路線縱斷面?？臻g線形通常是用線形組合、透視圖法、模型法來進行研究的。（2）結構組成1）路基路基是道路結構體的基礎，是由土、石材料按照一定尺寸、結構要求所構成的帶狀土工結構物。路基必須穩(wěn)定堅實。道路路基的結構、尺寸用橫斷面表示。

2）路面路面是在路基表面的行車部分，是用各種筑路材料分層鋪筑的結構物，以供車輛在其上以一定的速度，安全、舒適地行駛。路面使行車部分加固，使之具有一定的速度、平整度和粗糙度。

3）橋涵道路在跨越河流、溝谷和其他障礙物時所使用的結構物稱為橋涵。橋涵是道路的橫向排水系統(tǒng)之一。

第十頁，共53頁。4）排水系統(tǒng)可分為縱向排水系統(tǒng)和橫向排水系統(tǒng)；按排水位置又分為地面排水和地下排水設施兩部分。地面排水設施用以排除危害路基的雨水、積水及外來水；地下排水設施主要用于降低地下水位及排除地下水。

5）隧道6）防護工程7）特殊構造物8）沿線設施二、公路公路是設置在大地表面供各種車輛行駛的一種帶狀構筑物。（一）公路的功能公路主要承擔中、短途運輸任務；補充和銜接其他運輸方式，擔任大運量運輸?shù)募⑦\輸任務；在特殊條件下，也可獨立擔負長途運輸任務，特別是隨著高速公路的發(fā)展，中、長途運輸?shù)娜蝿諏⒅鸩皆龃?。第十一頁，?3頁。（二）公路分級與技術標準1.公路分級我國JTGB01-2003《公路工程技術標準》將公路劃分為兩類五級，即汽車專用公路和一般公路兩大類及高速公路、一級公路、二級公路、三級公路和四級公路五個等級。（1）汽車專用公路汽車專用公路是指實行汽車與非機動車、其他機動車以及行人分離的，專供汽車行駛的道路。分為高速公路、一級公路和二級公路，使用壽命為15-20年。（2）一般公路一般公路是指供汽車及其他車輛、行人等混合交通使用的公路，包括部分二級公路、三級公路和四級公路，使用壽命在15年以下。2.公路技術標準一般有“幾何標準”、“載重標準”和“凈空標準”等，在公路設計時必須嚴格遵守?！皫缀螛藴省?，或稱“線形標準”，主要是確定路線線形幾何尺寸的技術標準?！拜d重標準”是用于道路的結構設計，它的主要依據(jù)是汽車的載重標準等級?！皟艨諛藴省?，是根據(jù)不同汽車的外輪廓尺寸和軸距來確定道路的尺寸。第十二頁，共53頁。(三)公路建設1.公路的路基建設

路基是行車部分的基礎，它由土、石按照一定尺寸、結構要求建筑成帶狀土工結構物，公路路基的橫斷面組成有：路堤、路塹和填挖部分，如圖4-1所示。其中路堤有一般路堤、軟土路堤、沿河路堤、護腳路堤等；路塹是開挖地面而成的路基，兩旁設排水邊溝，基本路塹形式有全挖式、臺口式和半山洞式；填挖部分路基是路堤和路塹的結合形式。路基的幾何尺寸由高度、寬度和邊坡組成。路基高度由路線縱斷面設計確定；路基寬度則根據(jù)設計交通量和公路等級確定；路基邊坡則會影響路基的整體穩(wěn)定性，必須正確設計。第十三頁，共53頁。

圖4-1公路路基橫斷面形式

(a)路堤；(b)路塹第十四頁，共53頁。2.公路的路面建設

公路路面是用各種堅硬材料分層鋪筑而成的路基頂面的結構物，以供汽車安全、迅速和舒適地行駛。因此路面必須具有足夠的力學強度和良好的穩(wěn)定性，以及表面平整和良好的抗滑性能。路面結構如圖4-2所示。圖4-2路面結構圖

(a)

低、中級路面；(b)高級路面第十五頁，共53頁。（四）高速公路高速公路是20世紀30年代在西方發(fā)達國家開始出現(xiàn)的、專門為汽車交通服務的基礎設施。高速公路在運輸能力、速度和安全性方面具有突出優(yōu)勢，對實現(xiàn)國土均衡開發(fā)、建立統(tǒng)一的市場經(jīng)濟體系、提高現(xiàn)代物流效率和公眾生活質量等具有重要作用。目前全世界已有80多個國家和地區(qū)擁有高速公路。高速公路不僅是交通現(xiàn)代化的重要標志，也是國家現(xiàn)代化的重要標志。第十六頁，共53頁。1.高速公路的功能高速公路除具有普通公路的功能外，還具有其自身的特殊功能。（1）交通限制、汽車專用（2）分隔行駛（3）沿線封閉、控制出入（4）高標準線形（5）設施完善第十七頁，共53頁。2.高速公路的特點（1）車速高高速公路由于速度提高，使行駛時間縮短，從而帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟效益，對經(jīng)濟、軍事、政治都有十分重要的意義。（2）通行能力大高速公路路面寬、車道多，可容車流量大，通行能力大，根本上解決了交通擁擠與阻塞問題。高速公路的通行能力比一般公路高出幾倍乃至幾十倍。（3）行車安全行車安全是反映交通質量的根本標志。因為高速公路有嚴格的管理系統(tǒng)，全程采用先進的自動化交通監(jiān)控手段和完善的交通設施，全封閉、全立交、無橫向干擾，因此交通事故大幅度下降。（4）降低運輸成本高速公路完善的道路設施條件使主要行車消耗——燃油與輪胎消耗、車輛磨損、貨損及事故賠償損失降低，從而使運輸成本大幅度降低。（5）帶動了沿線發(fā)展高速公路的高能、高效、快速通達的多功能作用，使生產(chǎn)與流通、生產(chǎn)與交換周期縮短，速度加快，促進了商品經(jīng)濟的繁榮發(fā)展。在高速公路沿線，形成高速公路的“產(chǎn)業(yè)信息帶”。第十八頁，共53頁。3.高速公路沿線設施高速公路沿線設施包括安全設施、服務設施、高速公路交通控制與管理設施以及高速公路的綠化等安全設施一般包括標志(如警告、限制、指示標志等)、標線(用文字或圖形來指示行車的安全設施)、護欄(有剛性護欄、半剛性護欄、柔性護欄等)、隔離設施(如金屬網(wǎng)、常青綠籬等)、照明及防眩設施(為保證夜間行車的安全所設置的照明燈、車燈燈光防眩板等)、視線誘導設施(為保證司機視覺及心理上的安全感，所設置的全線設置輪廓標等)、公路界碑、里程標和百米標。服務性設施一般有綜合性服務站(包括停車場、加油站、修理所、餐廳、旅館、郵局、通訊、休息室、廁所、小賣部等)、小型休息點(以加油站為主，附設廁所、電話、小塊綠地、小型停車場等)、停車場等。交通管理設施一般為高速管理入口控制、交通監(jiān)控設施(如檢測器監(jiān)控、工業(yè)電視監(jiān)控、通訊聯(lián)系的電話、巡邏電視等)、高速公路收費系統(tǒng)(如收費廣場、收費島、站房、天棚等)。環(huán)境美化設施是保證高速行車舒適和駕駛員在視覺上與心理上協(xié)調的重要環(huán)節(jié)。因此，高速公路在設計、施工、養(yǎng)護、管理的全過程中，除滿足工程和交通的技術要求外，還要符合美學規(guī)律，經(jīng)過多次調整、修改，使高速公路當?shù)氐淖匀伙L景相協(xié)調而成為優(yōu)美的帶狀風景造型。第十九頁，共53頁。1.城市道路的組成城市道路是由車行道、人行道、平側石及附屬設施四個主要部分組成。（1）車行道（2）人行道（3）平側石（4）附屬設施

1）排水設施

2）交通隔離設施

3）綠化

4）地面上桿線和地下管網(wǎng)

5）其他，附屬設施還包括路名牌、交通標志牌、交通指揮設備、消火栓、郵筒以及為保護路基設置的擋土墻、護欄、護坡以及停車場、加油站等。三、城市道路第二十頁，共53頁。2.城市道路系統(tǒng)常用的道路網(wǎng)大體上可歸納成四種形式：方格式、放射環(huán)形式、自由式、混合式。（1）方格式道路網(wǎng)方格式道路網(wǎng)又稱棋盤式道路網(wǎng)，是道路網(wǎng)中常見的一種形式。方格式道路網(wǎng)劃分的街坊用地多為長方形，即每隔一定距離設一干路及干路間設支路，分為大小適當?shù)慕址?。?）放射環(huán)形式道路網(wǎng)放射環(huán)形式道路網(wǎng)，是國內(nèi)外大城市和特大城市采用較多的一種形式。放射環(huán)形式道路網(wǎng)以市中心為中心，環(huán)繞市中心布置若干環(huán)形干道，聯(lián)系各條通往中心向四周放射的干道。（3）自由式道路網(wǎng)自由式道路網(wǎng)往往是結合地形布置，路線彎曲，無一定的幾何圖形。此種道路網(wǎng)適用于自然地形條件復雜的城市。我國青島、重慶等城市的道路網(wǎng)即屬于自由式道路網(wǎng)。（4）混合式道路網(wǎng)混合式道路網(wǎng)是結合城市的條件，采用幾種基本形式的道路網(wǎng)組合而成；目前不少大城市在原有道路網(wǎng)基礎上增設了多層環(huán)狀路和放射形出口路，形成了混合式道路網(wǎng)。如北京、上海、天津、沈陽、武漢、南京等均屬這種道路網(wǎng)。第二十一頁，共53頁。3.城市道路的分類城市道路的功能是綜合性的，按照城市道路在道路系統(tǒng)中的地位、交通功能以及沿街建筑物的服務功能等來劃分城市道路。目前一般將其劃分為快速路(一般為汽車專用路)、主干路(指全市性干道)、次干路(指地區(qū)性或分區(qū)干道)、支路(指居住區(qū)道路與連通路)。

（2）主干路主干路是構成道路網(wǎng)的骨架，是連接城市各主要分區(qū)的交通干道。以交通功能為主時，宜采用機動車與非機動車分流形式，一般均為三幅路或四幅路，主干路的兩側不宜設置吸引大量車流、人流的公共建筑物的進出口。（3）次干路次干路是城市的交通干路，兼有服務功能，次干路輔助主干路構成城市完整的道路系統(tǒng)，溝通支路與主干路之間的交通聯(lián)系，因此起廣泛連接城市各部分與集散交通的作用。（4）支路支路是聯(lián)系次干路之間的道路，個別情況下亦可溝通主干路、次干路。支路是用作居住區(qū)內(nèi)部的主要道路，也可作居住區(qū)及街坊外圍的道路，在支路上很少有過境車輛交通。第二十二頁，共53頁。

第三節(jié)鐵路工程一、鐵路工程鐵路工程涉及到選線設計和路基工程兩大部分。

1.鐵路選線設計

鐵路選線設計是整個鐵路工程設計中一項關系全局的總體性工作。選線設計的主要工作內(nèi)容有。

（1）根據(jù)國家政治、經(jīng)濟和國防的需要，結合線路經(jīng)過地區(qū)的自然條件、資源分布、工農(nóng)業(yè)發(fā)展等情況，規(guī)劃線路的基本走向)，選定鐵路的主要技術標準。

（2）根據(jù)沿線的地形、地質、水文等自然條件和村鎮(zhèn)、交通、農(nóng)田、水利設施，來設計線路的空間位置。（3）研究布置線路上的各種建筑物，如車站、橋梁、隧道、涵洞、路基、擋墻等，并確定其類型和大小，使其總體上互相配合，全局上經(jīng)濟合理。

線路空間位置的設計是指線路平面與縱斷面設計。鐵路線路平面是指鐵路中心線在水平面上的投影，它由直線段和曲線段組成。鐵路縱斷面是指鐵路中心線在立面上的投影，是由坡段及連接相鄰坡段的豎曲線組成。而坡段的特征用坡段長度和坡度值表示。

第二十三頁，共53頁。鐵路定線就是在地形圖上或地面上選定線路的走向，并確定線路的空間位置。鐵路定線的基本方法有套線、眼鏡線和螺旋線等，如圖4-3所示。圖4-3鐵路定線(a)眼鏡線；(b)螺旋線第二十四頁，共53頁。2.鐵路路基

（1）橫斷面形式有：路堤、半路堤、路塹、半路塹、不填不挖等，如圖4-4所示。路基由路基體和附屬設施兩部分組成。路基面、路肩和路基邊坡構成路基體。路基附屬設施是為了保證路肩強度和穩(wěn)定，所設置的排水設施(如排水溝)、防護設施(如種草種樹)與加固設施(如擋土墻、扶壁支擋結構)等。（2）路基穩(wěn)定性。路基受到列車動態(tài)作用及各種自然力影響可能會出現(xiàn)的道碴陷槽、翻漿冒泥和路基剪切滑動與擠起等現(xiàn)象，所以需要從以下的影響因素去考慮：路基的平面位置和形狀；軌道類型及其上的動態(tài)作用；路基體所處的工程地質條件；各種自然營力的作用等。設計中心須對路基的穩(wěn)定性進行驗算。第二十五頁，共53頁。圖4-4鐵路路基橫斷面形式

(a)路堤；(b)路塹第二十六頁，共53頁。二、高速鐵路1.高速鐵路的發(fā)展概況歸納起來，當今世界上建設高速鐵路有下列幾種模式。（1）日本新干線模式。全部修建新線，旅客列車專用(見圖4-5)。（2）法國TVG模式.部分修建新線，部分舊線改造，旅客列車專用。（3）德國ICE模式。全部修建新線，旅客列車及貨物列車混用。（4）英國APT模式。既不修建新線，也不對舊線進行大量改造，主要靠采用擺式車體的車輛組成的動車組;旅客列車及貨物列車混用(見圖4-6)。第二十七頁，共53頁。圖4-5日本新干線模式圖4-6英國APT模式第二十八頁，共53頁。2.高速鐵路的技術要求（1）為了保證列車能按規(guī)定的最高速度，安全、平穩(wěn)和不間斷地運行，鐵路線路不論就其整體來說或者就其各個組成部分來說，都應當具有一定的堅固性和穩(wěn)定性。（2）高速列車的牽引動力是實現(xiàn)高速行車的重要關鍵技術之一。它涉及到許多方面的新技術。如：新型動力裝置與傳動裝置；牽引動力的配置已不能局限于傳統(tǒng)機車的牽引方式，而要采用分散的或相對集中的動車組方式；高速條件下新的制動技術；高速電力牽引時的受電技術和裝備。適應高速行車要求的車體及行走部分的結構以及減少空氣阻力的新外形設計等。這些均是發(fā)展高速牽引動力必須解決的具體技術問題。第二十九頁，共53頁。（3）高速鐵路的信號與控制系統(tǒng)是高速列車安全、高密度運行的基本保證。它是集微機控制與數(shù)據(jù)傳輸于一體的綜合控制與管理系統(tǒng)，也是鐵路適應高速運行、控制與管理而采用的最新綜合性高技術，一般統(tǒng)稱為先進列車控制系統(tǒng)。如列車自動防護系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、車載智能控制系統(tǒng)、列車調度決策支持系統(tǒng)、列車微機自動監(jiān)測與診斷系統(tǒng)等。（4）通信在鐵路運輸中起著神經(jīng)系統(tǒng)和網(wǎng)絡的作用，它主要完成三個方面的任務：保證指揮列車運行的各種調度指揮命令信息的傳輸；為旅客提供各種服務的通信；為設備維修及運營管理提供通信條件。列車運行速度的提高，對通信提出了更高的要求：通信應具有高可靠性，以保證列車的高速運行安全；通信應保證運營管理的高效率，通信與信號系統(tǒng)緊密結合，形成一個整體；通信與計算機和計算機網(wǎng)相結合，形成一個現(xiàn)代化的運營、管理、服務系統(tǒng)；通信應完成多種信息的傳輸和提供多種通信服務，多種通信方式結合形成統(tǒng)一的鐵路通信網(wǎng)。第三十頁，共53頁。三、城市輕軌與地下鐵道

1.城市輕軌城市輕軌是城市客運有軌交通系統(tǒng)的又一種形式，它與原有的有軌電車交通系統(tǒng)不同。它一般有較大比例的專用道，大多采用淺埋隧道或高架橋的方式，車輛和通信信號設備也是專門化的，克服了有軌電車運行速度慢、正點率低、噪聲大的缺點。它比公共汽車速度快、效率高、省能源、無空氣污染等。輕軌比地鐵造價低，見效快。自20世紀70年代以來，世界上出現(xiàn)了建設輕軌鐵路的高潮。目前已有200多個城市建有這種交通系統(tǒng)。輕軌適用于中等運量，多采用全封閉或半封閉方式，實行信號控制。其線路在市區(qū)部分可置于地下或高架，在郊區(qū)部分一般多在地面運行。輕軌平均速度為20——25km/h，單向高峰流量1-3萬人次/時采用。適用于道路坡道較大或彎曲的大中城市，也可在特大城市配合地鐵在郊區(qū)的延伸。在運輸能力上有較大的靈活性，其造價僅為地鐵的1/5-1/3。第三十一頁，共53頁。2.地鐵地鐵常建于城市中心地區(qū)，其特點是運量大，能迅速疏散旅客，不易堵塞，運量可達4-6萬人次/h，速度可達30.60km/h，運行采用全封閉信號控制，運行間隔為2-2.5min。所以，凡城市運量在4萬人次/h以上的，可以選用地鐵。地鐵的安全、快速、準時是其他軌道交通無法比擬的，但由于造價昂貴(每公里造價達4-8億元)，制約了其發(fā)展。第三十二頁，共53頁。3.城市輕軌和地鐵的特點城市輕軌和地下鐵道一般具有如下特點。（1）線路多經(jīng)過居民區(qū)，對噪聲和振動的控制較嚴，除了對車輛結構采取減震措施及修筑聲屏障以外，對軌道結構也要求采取相應的措施。（2）行車密度大，運營時間長，留給軌道的作業(yè)時間短，因而須采用高質量的軌道部件，一般用混凝土道床等維修量小的軌道結構。（3）一般采用直流電機牽引，以軌道作為供電回路。為了減少泄漏電流的電解腐蝕，要求鋼軌與基礎間有較高的絕緣性能。（4）曲線段占的比例大，曲線半徑比常規(guī)鐵路小得多，一般為100m左右，因此要解決好曲線軌道的構造問題。第三十三頁，共53頁。

四、磁懸浮鐵路

1.磁懸浮鐵路的概念磁懸浮鐵路是一種新型的交通運輸系統(tǒng)，它與傳統(tǒng)鐵路有著截然不同的特點。磁懸浮鐵路上運行的列車，是利用電磁系統(tǒng)產(chǎn)生的吸引力和排斥力將車輛托起，使整個列車懸浮在鐵路上，利用電磁力進行導向，并利用直流電機將電能直接轉化成推進力來推動列車前進。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，因而無摩擦阻力；線路垂直負荷小，適于高速運行，時速可達500km/h以上；無機械振動和噪聲，無廢氣排出和污染，有利于環(huán)境保護，能充分利用能源，從而獲得高的運輸效率；列車運行平穩(wěn)，也能提高旅客的舒適度；由于磁懸浮鐵路采用導軌結構，不會發(fā)生脫軌和顛覆事故，提高了列車運行的安全性和可靠性；磁懸浮列車由于沒有鋼軌、車輪、接觸導線等摩擦部件，可以省去大量的維修工作和維修費用。另外，磁懸浮列車可以實現(xiàn)全盤自動化控制，因此磁懸浮鐵路將成為未來最具競爭力的一種交通工具。第三十四頁，共53頁。圖4-7日本超導磁斥式圖4-8德國超導磁斥式2.磁懸浮鐵路的發(fā)展概況第三十五頁，共53頁。第四節(jié)橋梁工程

橋梁既是一種功能性的結構物，又是一座立體的造型藝術工程，是一處景觀，往往具有時代的特征。因此，橋梁設計既要滿足橋梁使用的要求，也要滿足橋梁美學、景觀方面的要求。尤其是大型橋梁，它往往是一個地方的標志，橋梁設計必須反映當?shù)氐奈幕?、歷史與時代風貌。在公路、城市道路、鄉(xiāng)村道路建設中，為了跨越各種障礙(如河流線路等)，必須修建各種類型的橋梁，橋梁是交通線中的重要組成部分。隨著城市建設的高速發(fā)展，迫切需要新建、改造許多城市橋梁，人們對橋梁建筑提出了更高的要求?，F(xiàn)代快速路上迂回交叉的立交橋、新興城市中不斷涌現(xiàn)的雄偉壯觀的城市橋梁常常成為大中城市的標志與驕傲。第三十六頁，共53頁。（一）國內(nèi)外橋梁建設成就1.混凝土梁橋我國跨徑最大的簡支梁橋是1997年建成的昆明南過境干道高架橋，其跨徑63m。大跨度混凝土梁橋主要橋型有預應力混凝土連續(xù)梁橋和預應力混凝土連續(xù)剛構橋。1998年挪威建成了世界第一大跨斯托爾馬橋（主跨301m）和世界第二大跨拉脫圣德橋（主跨298m），兩橋均為連續(xù)剛構橋。我國于1997年建成的虎門大橋輔航道橋（主跨270m）為當時預應力混凝土連續(xù)剛構橋世界第一大跨。我國大跨徑混凝土梁橋的建橋技術已居世界先進水平。一、國內(nèi)外橋梁建設成就與展望第三十七頁，共53頁。2．拱橋在古代歐洲和我國均建造了許多石拱橋，以我國趙州橋最為著名。2001年建成的山西晉城的丹河大橋，跨徑146m，是目前世界最大跨度的石拱橋。1980年，在當時的南斯拉夫（位于現(xiàn)在的克羅地亞）建成了克爾克橋。該橋為混凝土拱橋，主跨390m，邊跨244m）。1997年建成的重慶萬縣長江公路大橋，采用鋼管拱為勁性骨架，主跨420m，是當時世界最大跨度混凝土拱橋。1995年我國用懸臂施工法建成了貴州江界河大橋，它以主跨330m跨越烏江，橋下通航凈空高達驚人的270m，是目前世界最大跨度的混凝土桁架拱橋。2000年建成了廣州丫髻沙大橋，主跨360m，為當時世界最大跨度鋼管混凝土拱橋。2005年建成巫山長江大橋，主跨460m（見圖4-9），是目前世界第一大跨徑鋼管混凝土拱橋。第三十八頁，共53頁。3.斜拉橋

1956年瑞典建成的斯特倫松德橋（主跨183m）是第一座現(xiàn)代斜拉橋。1998年建成的日本多多羅大橋（主跨890m）是斜拉橋跨徑的重大突破，是世界斜拉橋建設史上的一個里程碑。目前我國剛剛完工的兩座跨度超過1000m的斜拉橋，一座是香港昂船洲大橋，其主跨1018m；另一座是蘇通長江大橋，其主跨1088m，是一座創(chuàng)紀錄的世界第一斜拉橋。圖4-9巫山長江大橋圖4-10日本明石海峽大橋第三十九頁，共53頁。4.懸索橋20世紀30年代，相繼建成的美國喬治華盛頓橋（主跨1067m）和舊金山金門大橋（主跨1280m），使懸索橋的跨度超過了1000m。世界建成的著名懸索橋，有80年代英國建成的亨伯橋（主跨1410m）、90年代丹麥建成的大貝爾特東橋（主跨1624m）及目前世界最大跨度的明石海峽大橋（主跨1991m,見圖4-10）。我國修建的現(xiàn)代大跨度懸索橋著名的有香港青馬大橋（主跨1377m）、江陰長江大橋（主跨1385m）、潤陽長江大橋南汊橋（主跨1490m），位居世界第三。第四十頁，共53頁。（二）橋梁工程前景展望隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，橋梁建設必將迎來更大規(guī)模的建設高潮。21世紀橋梁界的夢想是溝通全球交通。國外計劃修建多個海峽橋梁工程，如意大利與西西里島之間墨西哥海峽大橋，主跨3300m，最大水深300m；日本計劃在21世紀將興建五大海峽工程。我國在21世紀初擬建五個跨海工程：渤海海峽工程、長江口越江工程、杭州灣跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程和瓊州海峽工程。此外，我國將在長江、珠江和黃河等河流上修建更多的橋梁工程?？梢灶A見，大跨度橋梁將向更長、更大、更柔的方向發(fā)展。從現(xiàn)代橋梁發(fā)展趨勢來看，21世紀橋梁技術發(fā)展主要集中在下面幾個方向：在結構上研究適合應用于更大跨度的結構型式；研究大跨度橋梁在氣動、地震和行車動力作用下，結構的安全和穩(wěn)定性；研究更符合實際狀態(tài)的力學分析方法與新的設計理論；開發(fā)和應用具有高強、高彈模、輕質特點的新材料；進行100～300m深海大型基礎工程的實踐；開發(fā)和應用橋梁自動監(jiān)測和管理系統(tǒng)；重視橋梁美學和環(huán)境保護第四十一頁，共53頁。二、橋梁的基本組成與分類

1.橋梁的組成

橋梁一般由橋跨結構、墩臺和基礎組成。圖4-11梁橋的基本組成部分1一主梁；2—橋面；3—橋墩；4—橋臺；5—錐形護坡；6—基礎第四十二頁，共53頁。（1）橋跨結構(也稱為上部結構)包括承重結構和橋面系，是在線路遇到障礙(如河流、山谷或城市道路等)而中斷時，跨越這類障礙的主要承重結構，也是承受自重、行人和車輛等荷載的主要構件。該承重部分因橋型不同而各有名稱，梁式橋的承重部分為主梁，拱橋的承重部分是拱圈，剛架橋的承重部分是剛架。橋面系通常由橋面鋪裝、防水和排水設施、人行道、欄桿、側緣石、燈柱及伸縮縫等構成。（2）橋墩、橋臺(統(tǒng)稱下部結構)是支承橋跨結構并將恒載和車輛活荷載傳至地基的構筑物。橋臺設在橋梁兩端，橋墩則在兩橋臺之間。橋墩的作用是支承橋跨結構；而橋臺除了起支承橋跨結構的作用外，還要與路堤銜接，并防止路堤滑塌。為保護橋臺和路堤填土，橋臺兩側常做一些防護和導流工程。（3）墩臺基礎是使橋上全部荷載傳至地基的底部奠基的結構部分?；A工程是在整個橋梁工程施工中比較困難的部位，而且是常常需要在水中施工，因而遇到的問題也很復雜。橋跨上部結構與橋墩、橋臺之間一般設有支座，橋跨結構的荷載通過支座傳遞給橋墩、橋臺，支座還要保證橋跨結構能產(chǎn)生一定的變位。第四十三頁，共53頁。圖4-12梁式橋2.橋梁的分類按其受力體系分類，一般分為梁式橋、剛架橋、拱橋、懸索橋、斜拉橋。（1）梁式橋梁式橋系是古老的結構體系，梁式橋是一種在豎向荷載作用下無水平反力的結構(圖4-12)。其主要承重構件的梁內(nèi)產(chǎn)生的彎矩很大，所以在受拉區(qū)須配置鋼筋以承受拉應力。梁橋常見的類型有簡支板橋、簡支梁橋、懸臂梁橋、T形懸臂梁橋和連續(xù)梁橋，目前常用的有簡支梁、簡支板和連續(xù)梁橋第四十四頁，共53頁。（2）拱橋拱橋是在豎向力作用下具有水平推力的結構物，主要承重結構是拱圈或拱肋，且以承受壓力為主(圖4-13)。傳統(tǒng)的拱橋以磚、石、混凝土為主修建，也稱污工橋梁?，F(xiàn)代的拱橋如鋼管混凝土拱橋則以其優(yōu)美的造型已為許多市政橋梁的首選橋型，這是傳統(tǒng)拱橋和現(xiàn)代梁橋的完美結合。圖4-13鋼管混凝土拱式橋第四十五頁，共53頁。（3）剛架橋剛架橋的主要承重結構是