道路与铁道工程.ppt

第5章 道路与铁道工程,土 木 工 程 概 论,5.1 道路工程概述 5.2 城市道路 5.3 高速公路 5.4 铁道工程概述 5.5 高速铁路 5.6 城市轨道及其他,交通运输方式及道路运输 1.交通运输系统（组成及其特点）社会进步、交通需求增长 形成由多种运输方式组成的交通运输系统 交通运输是：人类政治、文化、生活及军事等方面交往的主要通行方式 国民经济各领域、各地区、生产与消费间的联系纽带 保障社会蓬勃发展的网状动脉 国民经济的基础产业之一,土 木 工 程 概 论,第 5 章 道 路与铁道工程,现代交通运输系统(运输体系)：由铁路、道路、水运、航空及管道五种运输方式组成 铁路运输：运量大、连续性较强、成本较低、速度较高 建设周期相对较长、投资大,需中转,不直达门户 水路运输：通过能力高,运量大耗能少,成本低投资省 不占农田 受自然条件限制大,连续性较差、速度慢 航空运输：速度快，两点间运距短，但运量小、成本高 管道运输：连续性强,安全性好、成本低损耗少,仅适于油、气、水等货物运输,土 木 工 程 概 论,第 5 章 道 路与铁道工程,道路运输：（广义）货物和旅客借助一定运输工具(如机动或非机动车)沿道路某个分向，作有目的移动的过程（狭义）汽车在道路上有目的的移动过程 机动灵活,中转少、实现面对面”、“户对户”直达门户运输 货物批量不限、送达速度快、覆盖面广 最活跃、其他运输方式不能比拟 必须依赖道路才能实现,土 木 工 程 概 论,第 5 章 道 路与铁道工程,道路是一种带状的三维空间人工构筑物（包括路基、路面、桥梁、涵洞、隧道等）是为国民经济、社会发展和人民生活服务的公共基础设施 道路的主要功能：城市与城市、城市与乡村、乡村与乡村间及内部 联络通道 道路与人类进步互相促进（要想富、先修路）道路运输的地位:在整个交通运输系统中处于基础地位,土 木 工 程 概 论,第 5 章 道 路与铁道工程,道路运输的作用：（1）机动灵活、快速便携，直接送达:唯一能实现门对门运输（2）自成运输体系：不需其他运输方式输能自行完成集散等生产衔接（3）通达深度广，覆盖面大：可直通工矿企业、城乡村镇、甚至到户并覆盖大陆所有各地（目前我国已基本实现所有县、乡镇和行政村都通公路，道路运输是中西部和经济不发达地区最主要运输方式）（4）客、货运量在交通运输体系中所占比重不断提高：道路网不断完善和技术改造，大量高速公路建成通车，道路客货运量所占比重不断提高。1997年道路运输的客、货运量分别占全社会的90.9%和76.6%；周转量分别占55.4%和13.8%（5）其发达程度是衡量国家经济实力和现代化水平的重要标志：是当今世界各国发展速度最快的主要运输方式（如我国1997年末民用车辆保有量为相当于1978年的8.98倍，客、货运量分别为1978年的7倍和10倍，客货周转量为1978年的9倍和18倍）,土 木 工 程 概 论,第 5 章 道 路与铁道工程,土 木 工 程 概 论,我国道路现状与发展趋势 1、中国道路发展历史 中文道路源于西周，修建镐京通往各诸候城邑的牛、马车道路，形成以都城为中心的道路交通体系，原称“导路”秦统一中国，颁布“车同轨”法令，大修道路，称为“驰道”、“直道”、“驿道”、“大道”，西汉开通连接欧亚大陆的丝绸之路，由长安出发，经河西走廊、塔里木盆地直达中亚和欧洲，对当时东西方各国交往起重要沟通作用 唐代古道路发展鼎盛，初步形成以城市为中心的道路网,第 5 章 道 路与铁道工程,土 木 工 程 概 论,清代京都通往各省会的路为“官路”，省会间的路为“大路”，市区街道为“马路”，汽车出现后路称为“公路”，形成层次分明、功能完善的“官马大道”、“大路”、“小路”系统，分别对应京城到各省城、省城至地方重要城市及重要城市到市镇的三级道路，其中“官马大路”长达2000余公里 轮车出现对道路提出了平整、不沉陷要求 现代道路（始建于18世纪英法）还有排水好、密实度和承受必要荷载等要求，且汽车对路面荷载的要求不断增高,第 5 章 道 路与铁道工程,2中国道路发展现状 我国1901年进口汽车，在原大车道基础上开始发展通汽车的道路。从我国第一条公路（1906广西友谊关）修建起到1949年共40多年，全国通车的公路里程仅8万公里，且缺桥少渡，标准低，路况差 新中国在经济基础薄弱的情况下，公路建设取得显著成就，前30年间,总里程增加到 89万公里 改革开放20多年是我国公路事业发展最快，建设规模最大，最具活力的时期。1980年10月实现高速公路零的突破，为道路运输的快速高效、安全便捷和舒适提供了技术保证。高速公路飞速崛起带动沿线经济，快速运输显出巨大经济效益和社会效益，形成快速发展的“高速公路产业带”,土 木 工 程 概 论,第 5 章 道 路与铁道工程,主要问题：与发达国家相比差距还很大 一、数量较少，公路密度(按国土面积计算)较低 印度的1/5，美国的1/7，日本的1/30 二、质量较差、标准较低：等级较低的三、四级公路和达不到技术标准的“等外路”占多数（公路防护设施不全，抗灾能力差）今后相当长时期内 加快新公路建设和低等级公路改建 将是我国公路建设的主要任务,土 木 工 程 概 论,第 5 章 道 路与铁道工程,3中国道路发展规划 交通发展长远规划：“三主一支持”从“八五”开始，通过几个五年计划，在发展以综合运输体系为主的交通运输业的总方针指导下，基本建成公路主骨架、水运主通道、港站主枢纽和支持保障系统(含安全系统、运输通信枢纽和各级交换中心、交通教育系统、交通科技等)公路现代化的“三个发展阶段”：第一阶段(近期):交通运输紧张明显缓解，对国民经济的制约明显改善 第二阶段(到2020年左右)：道路交通基本适应国民经济和社会发展的需要 第三阶段(到本世纪中叶)：基本实现道路运输现代化,达中等发达国家水平,土 木 工 程 概 论,第 5 章 道 路与铁道工程,公路主骨架：指国道主干线系统 即2020年左右实现的第二阶段目标，重点建成3.5万公里以高速公路和一、二级公路为主的“五纵七横”12条国道主干线公路，连接全国所有特大城市(100万)和93%的大城市(50万)将省会(首府)、直辖市、中心城市、主要交通枢纽和重要口岸联系起来 车速提高一倍，城市间、省际间、经济区域间400-500 km的道路运输实现当日往返，800-1000 km当日到达,土 木 工 程 概 论,第 5 章 道 路与铁道工程,同江-三亚 北京-福州 北京-珠海二连浩特-河口 重庆-湛江,土 木 工 程 概 论,第 5 章 道 路与铁道工程,“五纵”：南北五条主干线,绥芬河-满洲里丹东-拉萨 青岛-银川衡阳-昆明上海-成都上海-云南瑞丽 连云港-霍尔果斯,“七横”:东西七条主干线,土 木 工 程 概 论,第 5 章 道 路与铁道工程,土 木 工 程 概 论,第 5 章 道 路与铁道工程,国道主干线外,各省市自治区规划建设省级干线网和地方道路系统,近期第一阶段目标:建成1.85万公里的同江-三亚、北京-珠海、连云港-霍尔果斯、上海-成都的两纵两横主干线 以及 北京-沈阳、北京-上海、重庆-北海三个重要路段，初步形成以高速公路为主贯穿全国东西南北的干线公路通道,道路按所处位置、交通性质、使用特点等分:,土 木 工 程 概 论,城市道路(城市各地区间),公路：(连接城镇、乡村和工矿间，主要供汽车行驶的道路),第5章道路与铁道工程-1.3 道路分级,按公路位置、在国民经济中的地位 和运输特点及行政管理体制分：,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(道路分级),国家干线公路(国道)省级干线公路(省道)县级干线公路(县道)乡 级公路(乡(镇)道)专 用 公 路,五种类型,国道由国家统一规划，所在各省市自治区负责建设、管理、养护 省道在国道网基础上，由省规划干线、干路。并建设、管理、养护 县道主要路段由省统一规划、建设和管理，一般路段由县自定并建设、管理和养护 乡(镇)道主要为乡村服务，由县统一规划组织建设、管理和养护 专用道为厂区、林区、矿区、港区的道路，部门自行规划、建设、管理和养护,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(道路分级),为满足经济发展、规划交通量、路网建设和功能等要求，公路分等级建设公路工程技术标准(交通部2004年颁布实施)按使用任务、功能和适应的交通量分：,土 木 工 程 概 论,五个等级,高速公路一级公路二级公路 三级公路四级公路,道路分级与技术标准(道路分级),设计年限平均昼夜交通量：高速公路：专供汽车分向、分车道行驶，全线立交并控制出入的干线公路 设计年限平均昼夜交通量25000-100000辆一级公路：专供汽车分向、分车道行驶的公路 设计年限平均昼夜交通量15000-30000辆二级公路：30007500辆三级公路：1000-4000辆四级公路：双车道1500辆、单车道 200辆,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(道路分级),按在路网中地位、交通功能及对沿线建筑服务功能分：快速道 双向行车道、中央设有分车带、进出口全控制或部分控制，为城市提供大量、长距离、快速交通服务 主干道 连接城市主要分区的干道，以交通功能为主一般为三幅或四幅路 次干道 与主干道组成路网，起集散交通兼有服务功能 支 道 次干道与街坊路的连接线，解决局部地区交通，以服务功能为主,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(道路分级),城市道路设计年限规定：快速道 20年主干道 20年次干道 15年 支 道 10-15年,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(道路分级),道路通行能力：（道路规划设计依据和检验道路是否充分发挥作用、是否阻塞的理论依据）道路与交通正常条件下、保持一定速度安全行驶时，一条道路在单位时间内、可通过的车辆数影响通行能力的主要因素：道路、交通条件、汽车性能、气候环境条件等,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(道路分级),公路技术标准 在一定自然环境条件下能保持车辆正常行驶性能所采用的技术指标体系 反映公路建设技术方针，是由i理论分析、建设经验及国家政策而定的国家法定技术要，公路设计时应遵守 有“几何标准”、“载重标准”和“净空标准”三种 几何标准（线形标准）确定路线线形几何尺寸的技术标准 载重标准 依据汽车载重标准等级进行道路结构设计 的技术标准 净空标准 依据汽车外轮廓尺寸和轴距来确定道路尺寸 的技术标准,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),土 木 工 程 概 论,公路分级与技术标准(技术标准),公路主要技术指标的确定：由路线在路网中的功能、规划交通量、交通组成和设计速度等因素确定 设计速度是最重要指标，对公路几何形状、工程费用和运输效率影响最大，考虑路线使用功能和规划交通量根据国家技术政策制定 经济、国防意义重要，交通量大的路线用高设计速度；反之设计速度较低 政治经济、国防意义重要的公路(通向机场、经济开发区、重点游览区或军事用途)尽管交通量不大亦用较高设计速度,土 木 工 程 概 论,公路分级与技术标准(技术标准),各级公路的主要技术指标汇总表,道路设计考虑几何和结构两方面 几何设计 道路线形设计 结构设计 用最小投资，使道路在自然力及车辆荷载共同作用下、在使用期限内保持良好状态、满足使用要求,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),公 路 设置在大地表面供车辆行驶的带状构筑物 由几何(或称线形)+结构两部分组成 因自然条件或地形限制,公路平面有转折、纵面有起伏、转折点两侧相邻直线处，用一定半径的曲线连接（满足车辆行驶顺适、安全和速度的要求）路线在平面和纵面上均由直线和曲线组成,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),公路选线：从路线方案选择、布局，到具体定出线位的全过程“据点”一条路线起点及中间必须经过、由路网规定或决策机关据需要指定的地点 据点连成线即路线的总方向或大方向 两个据点间许多种不同走法中的每一种都称一个路线方案,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),公路选线方案的基本原则和方法：路线方案（路线设计的最根本问题）是否合理 直接关系到公路工程投资和运输效率，影响路线在路网中否能起作用，是否满足国家政治、经济、国防要求 和长远利益（更重要）,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),1选线时必须考虑的因素 路线的政治、经济、国防意义，国家和地方建设使用的任务、性质要求，体现国防、支农、综合利用等 路线的铁路、公路、航道等交通网系作用，与沿线工矿、城镇等的规划关系，与沿线农田水利建设配合及用地情况 沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件影响，路线长度、材料来源、施工条件以及工程量、主材用量、造价、工期、劳力等情况及对运营、施工、养护的影响 其他如沿线历史古迹、文物、与风景区的联系等,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),2路线方案选择的方法及步骤 搜集与路线方案有关的规划、计划、统计资料、各种比例尺地形图、地质图、水文、地质、气象资料等 根据确定的路线总方向和公路等级，先在小比例尺的地形图上初步研究各种可能的路线走向(重点是地形、地质、地貌复杂、外界干扰多、涉及面广的段落，如可能沿哪些溪沟、工矿，穿还是绕？）按室内初研提出的多种方案和野外考察发现的新方案都进行实地考察，坚持跑到、看到、调查到,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),3路线的选型及特点 山岭区选线（按线路行经地区的地形地貌分）：沿河线：沿河谷两岸布线，纵面困难较少，平面受限制较多主要问题：河岸选择、线位高低和跨河桥位选定等。路线 大桥，小桥 路线 越岭线：以纵断面为主导，处理好垭口（主要控制点）选择、过岭标高选择和垭口两侧路线展线方案三者的关系 山坡线（山腰线）：任何情况下，路线必须设在平缓稳定的山坡上 山脊线：在合乎路线总方向的条件下沿分水岭布设的路线 排水性能好，排水结构物少 距居民点远，受自然条件影响大,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),平原区选线（高技术标准，路线方向 路线点方向，线形平顺，联系集镇）丘陵区选线（注意横向土石方平衡，结合地形兼顾平面及纵面）转点：公路（纵断面是折线）纵坡变化的交点（公路设计的重要技术内容）公路横断面：公路中心线的法线方向切面由行车道、路肩、边沟等组成 路线交叉 道路设计的重要内容、需进行细致的交通分析（提高交叉路口通行能力，减少交通事故道路）高速公路分平面交叉和立体交叉,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),一、路基建设 路基是行车部分的基础，是用土、石按一定尺寸、结构要求筑成的带状土工构筑物 几何尺寸有高度、宽度和边坡 路基须有力学强度、稳定性和经济合理，保证行车部分的稳定性、防止自然破坏力的损害 横断面形式：路堤、路堑和半填半挖三种,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),路 堤：一般路堤、软土路堤、沿河路堤、护脚路堤等 路 堑：开挖地面而成的路基，两旁设排水边沟 基本形式：全挖式、台口式和半山洞式 半填半挖路基：路堤和路堑的结合形式,土 木 工 程 概 论,路 基 横 断 面 形 式a)路堤示意(b)路堑示意,路基高度：由路线纵断面设计确定路基宽度：据设计交通量和公路等级定路基边坡：会影响路基的整体稳定性,道路分级与技术标准(技术标准),二、公路的路面建设 公路路面是用各种坚硬材料分层铺筑于路基顶面的构筑物 供汽车安全、迅速和舒适地行驶 有足够的力学强度、良好的稳定性、表面平整和抗滑性能力 按其力学性质分：柔性路面+刚性路面两大类 柔性路面：碎石路面和各种沥青路面 刚度较小，抗拉强度低，变形大，路面弹性较好，无接缝，行车舒适性好 刚性路面：水泥混凝土路面 强度高，刚性大，板体性好，路面变形小,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),常用材料：沥青、水泥、碎石、粘土、砂、石灰、工业废料等等,土 木 工 程 概 论,路面结构(a)低、中级路面(b)高级路面,道路分级与技术标准(技术标准),三、公路排水构筑物（专门的排水设施地面排除系统）为确保路基稳定，免受地面水和地下水的侵害按排水方向分：纵向排水横向排水纵向排水设施：边沟、截水沟和排水沟等横向排水设施：桥梁、涵洞、路拱、过水路面、渗水路堤和渡水槽等,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),四、公路特殊构筑物 隧道、悬出路台、防石廊、挡土墙和防护工程等隧道：翻山越岭或穿过深水时、为使公路从地层内部或水层下通过而修建的构筑物（为改善线形和缩短路线长度开凿隧道）防护工程：陡岭山坡或沿河一侧路基边坡受水流冲剧或不良地质现象路段，为保证路基稳定，加固路基边坡所建的人工构筑物,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),悬出路台：山岭地带修筑公路，为保证公路连续、路基稳定和确保行车所需修建悬臂式的路台防石廊：山区或地质复杂地带，为保证行车安全所修建的构筑物挡土墙：横坡陡岭或沿河岸修筑公路，为保证路基稳定和减少填、挖方工程量而修建的构筑物,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),五、公路沿线附属结构建设 各种基本结构交通管理设施、交通安全设施、服务设施和环境美化设施等 交通管理设施：为行车安全，告知前面路况特点，沿线设置交通标志和路面标线等,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),三类公路交通标志：指示标志：指示司机行驶方向、行驶里程及长期停车地等的标志 警告标志：指示前方有行车障碍物或行车危险的地方，警告司机集中注意力，确保行车安全的标志 禁令标志：指出各种必须遵守的交通限制的标志（限速、载重和不准停车等）,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),路面标线：布设在路面上的一种交通限制的标志 白色连续实线不准逾越的车道分界线 白色间断线 车辆可以逾越的车道分界线 白色箭头 指引汽车左、右转弯或直行 黄色连续实线 严禁车辆逾越的车道分界线等 交通安全设施：为行车安全，急弯、陡坡等路段设置的护栏、护柱等必要安全设施 服务性设施：渡口码头、汽车站、加油站、修理站、停车场、餐厅、旅馆等。环境美化设施：路两侧和中间分隔带绿化等，以美化，环保和不影响司机的视线、视距为原则,土 木 工 程 概 论,道路分级与技术标准(技术标准),通达城市各处，供市内交通运输及行人使用，并与城外道路连接承担对外交通的道路5.3.1 城市道路功能：路幅满足城市交通要求城市交通工具分道行驶（用隔离带、隔离墩、护栏或划线等划分）：机动车道、公共交通优先专用道、非机动车道等还须设公交车辆停车站台，停车场,土 木 工 程 概 论,52 城市道路,城市道路,路面坚固耐久，平整抗滑 扬尘少、噪声小、利于环境卫生 便利的排水设施 充分的照明设施 路两侧有高出路面、足够宽的 人行道，还有建筑物。人行道下一般埋设地下公共管线、路两侧或中心地带设绿化带、雕塑艺术品、地上杆线等城市道路多而集中、面积有限，纵横交错成网、有许多影响道路流畅连接的交叉路口（设红绿灯信号管制，环形交叉，立体交叉等）设过街天桥或地下通道等,土 木 工 程 概 论,52 城市道路,土 木 工 程 概 论,52 城市道路,52 城市道路,土 木 工 程 概 论,5.3.2 城市道路的类型 按道路地位和交通功能，将城市道路分为七类：1快速道 为流畅地处理城市大量交通而建的道路线形平顺，与一般道路分隔 如北京的三环路和四 环路、上海外环线等 交叉路口建立体交叉，中央有隔离带、有时全封闭,土 木 工 程 概 论,52 城市道路,2主干道 连接城市各主要部分的交通干道，是城市道路骨架 主要功能是运输、要保证车速、应据交通定量车道数、线形顺捷，交叉口宜少、平面交叉有交通控制措施 有些城市以高架式的 道路实现 如上海的内环高架路等,土 木 工 程 概 论,52 城市道路,3次干道 一个区域内的主要道路，配合主干道共同组成城市的干道网，联系城市各部分与集散交通、一般快慢车混用 4支道 次干道与居民区的联络路、为地区交通服务，路两侧常建有商业建筑等 5居住区道路 居住区内街坊与街坊间和街坊内部的道路，为居民活动服务，不宜设置公共交通线路、可与城市次干道连接，尽量不与城市主干道连接,土 木 工 程 概 论,52 城市道路,6风景区道路 供游人游览用的道路，属于园林型道路，包括对内交通和对外交通两部分 应将景点联系起来并按照交通功能分类和组织、游人乘车可直达景点，不至于步行过多。如桂林货运干线与游览路线、城市生活性干道分开 7自行车专用道 专门供自行车行驶的道路。可快慢车道分离，各行其道 设置要求：以自行车速为15-18kh来定专用道的最小宽度和转弯半径，单车道1 m，双车道2 m，中国自行车道宽一般5-7m，净空为25m，纵坡一般为15-2（2，则要限制坡长）,土 木 工 程 概 论,52 城市道路,车道四条，路中央设隔离带、车辆分隔双向行驶、控制出入口、严禁横向干扰的全封闭、全立交，设有自动监控系统及沿线服务设施的汽车专用道路,土 木 工 程 概 论,53 高速公路,不同公路，混合行驶的车辆，非机动车流和人干扰，严重影响汽车行驶速度和交通安全。不满足现代交通（大流量、高速度、重型化、安全舒适）的要求 高速公路因此诞生，主要城市和工业中心间用高速公路连通，形成国内高速公路网，并将主要高速公路通向其他国家，形成国际交通干线 截至2010，我国公路总里程已达370万公里，其中高速公路总里程6.5万公里，居世界第二位，仅次于美国。造价高，占地多、经济效益与成本比大 我国目前高速公路造价3 000万/公里 占地003km/公里,土 木 工 程 概 论,53 高速公路,1行车速度快、通行能力大 高速公路行车速度120kmh。一条车道每小时可通过1000辆中型车(一般公路3-4倍、美国日均行车密度是公路总均数的20倍）2、物资周转快、经济效益高 高速公路投资大、综合经济效益也大，运距在300km以内的大吨位车辆运输，时间、经济均优于铁路和普通公路 促进沿路地区的经济发展，投资回收期 5-7年 3交通事故少、安全舒适 管理系统严格，全程自动化交通监控、交通设施，全封闭、全立交，无横向干扰，比普通公路交通事故大幅度下降（美国56，英国62，日本89）线形标准高、路面坚实平整、行车平子稳，无颠簸,土 木 工 程 概 论,53 高速公路,高速公路工程主要技术标准：(1)最小平曲线半径及超高横坡限制 设计车速 120kmh时，平曲线最小半径 1000m 极限最小半径 650m，超高横坡限值为10(2)最大纵坡和竖曲线 最大纵坡限:3(平原微丘区)5(山岭区)竖曲线极限最小半径：4000m（凹型）11000m（凸型）,土 木 工 程 概 论,53 高速公路,(3）线形要求 连续、调和、舒顺(视线所及的一定线路内不出现转折、错位、突变、虚空或遮断等)、彼此配合良好，圆滑舒畅，无过大差比和急剧起伏扭曲(保证司机良好预知)(4)横断面 行车带每行驶方向 两个宽3.75m车道(超车)平原微丘设全宽4.50m的中间带 分隔带3.00 m，路缘带0.75 m 地形受限可 3.00m(2.00m，0.50m)硬路肩宽 2.50m，土路肩宽 0.75m,土 木 工 程 概 论,53 高速公路,土 木 工 程 概 论,53 高速公路,(a)普 通 公 路(b)高 速 公 路 普 通 公 路 与 高 速 公 路 的 转 弯 线 形,城 市 外 围 快 速 干 道 的 建 设(沉 管 式 隧 道),土 木 工 程 概 论,53 高速公路,土 木 工 程 概 论,53 高速公路,高 速公 路沿 线设 施,安全设施+交通管理设施+服务设施+环境美化设施等,安全设施：标志(警告、限制、指示)、标线(用文字或图形来指示行车的安全设施)护栏(刚性护栏、半刚性护栏、柔性护栏)和隔离设施(金属网、常青绿篱)照明及防眩设施(夜间行车的照明灯、车灯防眩板)视线诱导设施(全线设置轮廓标)等,土 木 工 程 概 论,54 高速公路,交通管理设施：入口控制、交通监控设施(检测器监控、工业电视监控、通讯联系电话、巡逻监视)等 服务性设施：综合性服务站(停车场、加油站、修理所、餐厅、旅馆、邮局、通讯、休息室、厕所、小卖部)或小型休息点(加油为主，附厕所、电话、小块绿地、小型停车场等)环境美化设施：在没计施工、养护管理的全过程，要满足工程、交通技术和美学要求，多次调整修改、与当地自然风景协调成优美彩带,土 木 工 程 概 论,53 高速公路,交通管理设施：入口控制、交通监控设施(检测器监控、工业电视监控、通讯联系电话、巡逻监视)等 服务性设施：综合性服务站(停车场、加油站、修理所、餐厅、旅馆、邮局、通讯、休息室、厕所、小卖部)或小型休息点(加油为主，附厕所、电话、小块绿地、小型停车场等)环境美化设施：在没计施工、养护管理的全过程，要满足工程、交通技术和美学要求，多次调整修改、与当地自然风景协调成优美彩带,土 木 工 程 概 论,53 高速公路,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,载货工具是马车 地面泥泞，车轮易陷轮沟 地面上铺木板 为木板道能长久使用 木板上铺铁板 铁轨的开始 世界第一条铁路：1825年英国，长21km，大林顿斯托克 欧美国家竞相效仿 掀起了世界铁路建设高潮 20世纪初路通车里程 110万km,1879年李鸿章为运煤，奏请修唐山到北塘铁路，遭反对，直到1881年，清政府才决定将铁路缩短，仅修唐山至胥庄一段10km 并用骡马牵引。是我国第一条正式投入运输的铁路唐胥铁路，轨距4英尺8.5英寸（1435mm）成为我国标准轨距 帝国主义列强竞相在中国争夺筑路权，签订不平等条约中，铁路几乎全为外国人把持，著名的四川保路运动触发辛亥革命推翻了清王朝 旧中国铁路仅极少数为中国自建（如京张铁路，1909年，全长200km，詹天佑主持）。解放前大陆能通过车的铁路总里程为2.181万公里，实际能维持运营的仅1.1万公里,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,成渝铁路：505公里、1950年开工，新中国第一项大型基本建设，52年7月1日建成通车 我国铁路建设蓬勃发展：铁路营业里程达7万km。100km2 铁路 0.57km，世界第 60；万人铁路0.5km,世界第100，铁路密度远滞后于国民经济发展 按近期我国铁路 规划总体布局，铁路 至少达到 12万 km 才满足要求,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,铁路运输的优点：受气象、季节等自然条件影响小，能经常性和持续性运行 运送能力巨大，计划性强，比较安全准时 运输总成本中固定费用比重大(一般60%),收益随运输业务 量的增加而增长，大宗运输价格低廉铁路运输的缺点：受轨道限制，灵活性差，须有其它方式集散客货 始发与终到作业时间长，短运距业务不利 建设投资大、时间长，大量资金物质用于如路基、站场等 设施建设，一旦停运，不易转让回收，损失大,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,5.4.2 世界铁路发展方向1.旅客运输（1）铁路客运重新受到各国政府重视 铁路历史180多年，经历铁路大发展的国家均为发达国家 二战后一些国家把交通运输重点转向公路和民航。成功带 来一些负面影响 环境恶化，公路拥挤不堪，严重堵塞，事故频繁；大城市已遍地高架、处处立交，汽车仍难畅行；大通道上平行的公路高速公路一条又一条，仍难满足需求 各国政府重新重视铁路运输的优越性，发展城市间及市郊旅客运输、大通道上客货运输再度转向了铁路,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,（2）提高客车速度是共同趋势 速度是交通运输，尤其是旅客运输最重要的技术指标和主要质量指标 各国都在发展高速铁路的同时大幅度地提高旅客列车速度（1987年，15个国家特直快列车速度120km/h；欧洲大陆非高速线特、直快列车运营速度达160km/h；目前中国京哈、京沪、京广、胶济等干线部分区段客车最高时速达250公里，时速200公里以上的线路0.6万公里。占铁路总里程的8.6%）提高客车速度是当前铁路运输发展的一大趋势,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,2.货物运输 采用重载技术的铁路重载货运是提高效率，扩大能力，加快货物输送和降低成本的有效方法；重载列车重量，一定程度上反映一个国家铁路重载运输技术综合发展水平 20世纪60年代起重载列车总体水平有了较大提高如加拿大太平洋铁路开创微机控制操纵列车和采用自导型转向架新技术 各国根据自己铁路机车车辆、线路条件和运输实际需要确定列车重量标准,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,提高重载列车重量的主要措施：、采用新型大功率机车增加轮周牵引力、装设机车多机同步牵引遥控和通信联络操纵系统，提高车辆轴重减轻自重，采用刚性结构，增加载重量、装设可靠制动装置以及高强度车钩和大容量缓冲器、采用新型轨道基础，铺设重型钢轨无缝线路，强化线路结构提高承载力、相应改造和延长车站站场线路轨道、选用先进通信信号设备，实现运营管理自动化，货物装卸机械化和行车调度指挥自动化等,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,国内铁路2020年，形成“四纵四横”“四纵”：北京上海（1318km）北京武汉广州深圳（2260km）北京沈阳哈尔滨（大连）（1700km）杭州宁波福州深圳（1600km）“四横”：徐州郑州兰州（1400km）杭州南昌长沙（880km）青岛石家庄太原（770km）宁汉蓉（南京武汉重庆成都）（1600km）,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,在建和刚建成的国内铁路：北京到上诲高速铁路、上诲到杭州磁悬浮铁路 普通铁路：苏北到福建的南北铁路 四川内江至昆明线 西安至南京线 青藏、川藏、滇藏铁路和快速或高速公路 国际铁路：昆明经缅甸、盂加拉国到印度 昆明经仰光到曼谷，从仰光经马来西亚到新加坡,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,5.4.3 铁路线路与轨道 铁路线路是机车车辆和列车运行的基础 由路基、桥涵、隧道等构筑物和轨道(包括钢轨、连接零件、轨枕、道床、防爬设备和道岔等)组成的整体工程结构1.铁路主要技术标准 铁路等级、正线数目、限制坡度、最小曲线半径、牵引种类、机车类型、机车交路、车站分布、到发线有效长等 是确定铁路运输能力大小的决定因素，对工程造价和运营质量有重大影响，是确定设计线工程标准和设备类型的依据称为铁路主要技术标准 铁路等级是基本标准，其他标准都与铁路等级有关,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,铁路线路设计规范(GBJ9085)规定:铁路等级由其在铁路网中的作用、性质和承担的远期年货运量确定，我国铁路分为三个等级铁路等级和主要技术标准,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,2路 基：铁路线路承受轨道和列车荷载的基础结构物 按地形条件、线路平面、纵断面设计要求 路基横断面分：路堤+路堑+半路堑 三种,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,路堤,半路堑,路堑,路基顶面宽度：据铁路等级、轨道类型、道床标准、路肩宽度 和线路间距等因素确定 区间直线路段上的路基顶面宽度表（m),土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,注：双线线距4m，路肩宽、级铁路0.6m，级铁路0.4m。,路基面形状：路拱+无路拱两种 非渗水路基面成不同形式路拱以便排水 为保证路基整体稳定性，路堤和路堑边坡应据有关规定筑成一定坡度排水设施：侧沟、排水沟，截水沟、渗（暗）沟等,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,为消除或减轻地面和地下水对路基危害，使路基干燥，需有地面和地下排水措施，将路基范围地面或地下水，拦截、汇集、引导出和排离路基范围,3轨道 列车运行之基础，引导列车行驶方向、承受机车车辆压力并把压力扩散到路基或桥隧结构物上 轨道组成：钢轨+连接零件+轨枕+防爬设备+道床等 轨道强度和稳定性：取决于钢轨类型、轨枕类型和密度、道床类型和厚度等 轨道根据运营条件(运量和最高行车速度等)分:特重、重、次重、中和轻型五个等级,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,铺在路基面上的道碴层,轨枕铺设在道床上，上架钢轨,联结零件扣连相邻钢轨道岔铺在线路和线路联结处,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,正线轨道类型,钢轨支承和引导机车车辆，须有 足够刚度抵抗动轮作用下的弹性挠曲变形 足够韧度减轻动轮冲击，不产生折断 足够硬度抵抗车轮压陷和磨损 标准钢轨：70Kg/m+60Kg/m+50Kg/m+43Kg/m等 标准钢轨标准长度：25m+12.5m 连续铺设钢轨、相邻钢轨间应留轨缝,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,钢轨用联结零件固定在轨枕(木或钢筋砼枕)上 轨距：两根钢轨头部内侧间与轨道中心线相垂直的距离 我国绝大多数线路轨距为1435mm(称标准轨距)道岔：铁路线路和线路间连接和交叉设备的总称 作用是使机车由一条线路转向另一线路，或者越过与其相交的另一条线路 常用道岔：普通单开道岔 由转辙器、转辙机械、辙叉、连接部分和岔枕组成+三开道岔+交分道岔等,土 木 工 程 概 论,5.4 铁 道 工 程 概 述,速度是交通运输(尤其是客运)最重要技术指标和主要质量指标 大幅度地提高列车运行速度我国铁路现代化的重要标志之一铁路速度分档：常速 100-120Km/h 中速 120-160Km/h 准高速或快速 160-200Km/h 高速 200-400Km/h 特高速 400Km/h以上,土 木 工 程 概 论,5.5 高 速 铁 路,日本率先建成了时速210km的东海道新干线，在世界掀起高速铁路修建潮 日、法、德、俄、瑞典、西班牙等新建和改建高速铁路近10000km，最高时速提高到300km高速铁路模式：（1）日本新干线模式：全部修建新线，旅客列车专用（2）德国ICE模式：全部修建新线，客列及货列混用（3）英国APT模式：即不修新线，也不大改旧线，采用由摆式车体的车辆组成的动车组；客列及货列混用（4）法国TGV模式：部分修新线和部分改旧线，客车专用,土 木 工 程 概 论,5.5 高 速 铁 路,广深准高速铁路时速167km,上海磁悬浮铁路设计时速430km,台湾高速铁路网,土 木 工 程 概 论,5.5 高 速 铁 路,我国高速铁路建设基本思想：修建符合高速运行需要的高速客运专线和研制能高速运行的机车车辆,高速铁路对选线与设计等提出更高要求：曲线最小半径加大到2500m甚至7000m以上 复线两中心线间距离由现有4.0m加大到 列车牵引功率提高到1500-2000kw/t 车辆临界速度1.2倍最高运行速，且运行平稳和能保证脱轨安全性 铁路沿线的信号与通讯自动化管理 铁路车辆的减震和隔声要求 对路线平、纵断面改造，加强轨道结构 改善轨道平顺性和养护技术等,土 木 工 程 概 论,5.5 高 速 铁 路,铁路曲线：保证列车按规定的最高车速，安全平稳和不间断地运行，决定行车速度的关键之一 现有铁路提速首遇限制即是曲线限速问题 我国：160Km/h 铁路曲线半径2000m 法国：300Km/h 铁路曲线半径4000m 列车运行速度提高要求线路建筑标准提高铁路线路建筑的标准有：最小曲线半径、缓和曲线、外轨超高等线路平面标准 最大坡度和竖曲线等线路纵断面标准 高速行车对线路构造、道岔等特定要求,土 木 工 程 概 论,5.5 高 速 铁 路,高速列车牵引动力 实现高速行车的关键技术之一 涉及多项新技术 新型动力装置与传动装置（牵引动力配置不局限传统机车牵引方式，采用分散又相对集中的动车组方式）新的列车制动 高速电力牵引时的受电技术 适应高速行车的车体、行走结构和减少空气阻力的新外形等,土 木 工 程 概 论,5.5 高 速 铁 路,高速列车牵引动力是实现高速行车的关键技术之一 涉及新型动力装置与传动装置（牵引动力配置不局限传统机车牵引方式，采用分散又相对集中的动车组方式）；新列车制动；高速电力牵引受电；适应高速行车的车体及